DE102014118497B4 - Process for producing a glass ceramic element with a structured coating, plate-shaped glass ceramic element and glass ceramic hob - Google Patents

Process for producing a glass ceramic element with a structured coating, plate-shaped glass ceramic element and glass ceramic hob Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Glaskeramikelements mit strukturierter Beschichtung, mit den Schritten – Bereitstellen eines Glaskeramikelements (1) mit einer im sichtbaren Spektralbereich zumindest teilweise lichtblockenden, vorzugsweise opaken Beschichtung, – Bestrahlen des Glaskeramikelements (1) mit einem gepulsten Laserstrahl, so dass durch Ablation die Beschichtung (5) entfernt wird, wobei – der Laserstrahl während des Bestrahlens über die Oberfläche des Glaskeramikelements (1) bewegt wird, so dass ein Bereich der Beschichtung (5) entfernt wird, sowie – nach dem Entfernen der Beschichtung (5) Bestrahlen der Glaskeramik mit dem gleichen Laser (7) im Bereich der entfernten Beschichtung (5) derart, dass die Glaskeramik im bestrahlten Bereich optisch modifiziert wird.Method for producing a glass ceramic element having a structured coating, comprising the steps of providing a glass ceramic element (1) with a preferably opaque coating in the visible spectral range, irradiating the glass ceramic element (1) with a pulsed laser beam so that the coating is deposited by ablation (5) is removed, wherein - the laser beam is moved during the irradiation over the surface of the glass ceramic element (1), so that a portion of the coating (5) is removed, and - after removal of the coating (5) irradiation of the glass ceramic with the same laser (7) in the region of the removed coating (5) such that the glass ceramic is optically modified in the irradiated area.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Glaskeramikartikel, die mit strukturierten Beschichtungen versehen sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Glaskeramikartikel, welche lichtdurchlässige Strukturierungen in Beschichtungen aufweisen.The invention relates generally to glass ceramic articles provided with structured coatings. In particular, the invention relates to glass ceramic articles which have light-permeable structurings in coatings.

Aus dem Stand der Technik sind Glaskeramik-Kochfelder bekannt, die auf ihrer Unterseite beschichtet sind, um die Anmutung zu ändern, sowie auch, um unter der Glaskeramik verbaute Teile des Herdes zu verbergen.Glass ceramic hobs are known from the prior art, which are coated on its underside to change the appearance, as well as to hide under the glass ceramic parts of the cooker.

Eine Möglichkeit hierzu sind Sol-Gel-Beschichtungen. Diese sind recht temperaturbeständig und zeichnen sich auch durch eine gute Haftung an der Glaskeramik-Platte aus. Um die inneren Teile eines Herdes zu verdecken, werden typischerweise opake Beschichtungen verwendet.One possibility for this is sol-gel coatings. These are quite temperature resistant and are also characterized by good adhesion to the glass ceramic plate. To cover the inner parts of a cooker, opaque coatings are typically used.

Für einige Anwendungen ist es dabei wünschenswert, wenn die Beschichtung nicht vollflächig ist, sondern Fenster aufweist. Solche Fenster werden insbesondere vor leuchtenden Anzeigeelementen angeordnet, so dass diese Anzeigeelemente durch die Glaskeramikplatte hindurch leuchten und für einen Bediener, welcher die Nutzseite des Kochfelds betrachtet, sichtbar ist. Teilweise werden diese Fenster durch transluzente Beschichtungen abgedeckt, um den ästhetischen Eindruck zu verbessern. Bei gleichem Farbton wird dadurch eine homogene Fläche erzeugt.For some applications, it is desirable if the coating is not full-surface, but has windows. Such windows are arranged, in particular, in front of luminous display elements, so that these display elements shine through the glass ceramic plate and are visible to an operator viewing the useful side of the hob. In part, these windows are covered by translucent coatings to improve the aesthetic impression. With the same color, this creates a homogeneous surface.

Bei Kochfeldern werden heute mittels Siebdruck Symbole, Zeichen oder sonstige Logos und Designs gedruckt. Allerdings ist es hier schwierig, sehr feine Strukturen, wie beispielsweise dünne Linien zu erzeugen.In the case of cooktops today, symbols, signs or other logos and designs are printed by screen printing. However, it is difficult here to produce very fine structures, such as thin lines.

Außerdem kommt es bei der Produktion von sehr feinen/kleinen Logos leicht zur Verschmierung der Farbe und dadurch zu Ausschuss. Des Weiteren ist für jede neue Produktanfrage/Designänderung die Anfertigung eines neuen Siebes nötig, wodurch Rüstkosten sehr hoch sind, was sich gerade bei kleinen Serien stark bemerkbar macht. Das Herstellen von individuellen Designs für jeden Endkunden ist daher teuer.In addition, the production of very fine / small logos is easy to smear the color and thus to rejects. Furthermore, for each new product request / design change, the production of a new screen is necessary, which means setup costs are very high, which is particularly noticeable in small series. Making individual designs for each end customer is therefore expensive.

Bei mehrschichtigen Beschichtungen besteht zudem bei einer Drucktechnik wie dem Siebdrucken das Problem, dass eine deckungsgleiche Strukturierung hier schwierig ist. Daher wird bei mehrschichtigen Beschichtungen hier üblicherweise ein größeres Fenster in einer der Beschichtungslagen freigelassen und eine weitere Beschichtungslage im Bereich des Fensters genauer mit dem gewünschten Muster zu strukturieren. Das Fenster kann aber insbesondere bei leuchtenden Anzeigeelementen sichtbar sein, wenn die genauer strukturierte Beschichtungslage nicht vollständig lichtundurchlässig ist.In the case of multilayer coatings, the problem with a printing technique such as screen printing is that a congruent structuring is difficult here. Therefore, in the case of multilayer coatings, a larger window in one of the coating layers is usually left open here, and a further coating layer in the region of the window more accurately patterned with the desired pattern. However, the window can be visible, in particular in the case of luminous display elements, if the more precisely structured coating layer is not completely opaque to light.

Die EP 0868960 B1 schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Steuerpultschildern, insbesondere für elektrische Haushaltsgeräte vor, bei welchem mindestens eine personalisierte Lasergravur auf mindestens einem Siebdruck hergestellt wird, welcher bereits auf einen Basis-Schildrohling aus Glas aufgebracht wurde, indem man durch Materialabnahme Dekore, Symbole oder entsprechende Zeichen in der Siebdruck-Schicht anbringt und indem man danach diese Gravuren durch manuelles oder automatisiertes Aufbringen mit einer Schicht unterschiedlicher Farbe überdeckt, was unmittelbar nach dem Gravurschritt oder in einem getrennten Arbeitsgang erfolgen kann. Auch hier werden demnach mehrere Schichten aufgetragen, wobei zwischen dem Auftrag die Lasergravur erfolgt. Wünschenswert hinsichtlich des Arbeitsablaufes wäre es aber, die Arbeitsgänge des Beschichtens zusammenzufassen.The EP 0868960 B1 proposes a method for the production of control panel signs, in particular for household electrical appliances, in which at least one personalized laser engraving is produced on at least one screen print which has already been applied to a glass base shield blank by decors, symbols or corresponding characters in the screen printing layer attaches and then by covering these engravings by manual or automated application with a layer of different color, which can be done immediately after the engraving step or in a separate operation. Here, too, therefore, several layers are applied, whereby the laser engraving takes place between the order. It would be desirable in terms of the workflow, however, summarize the operations of coating.

Die Patentanmeldung WO 2011/006773 A1 beschreibt Abdeckplatten für Hausgeräte wie beispielsweise eine Kochfeld-Abdeckplatte. Die Abdeckplatten bestehen aus einem Glas- oder Glaskeramikmaterial, das eine schwarze Färbung und eine Laser-Innengravur aufweist.The patent application WO 2011/006773 A1 describes cover plates for home appliances such as a hob cover plate. The cover plates are made of a glass or glass ceramic material that has a black color and an internal laser engraving.

Dokument DE 10 2013 103 776 A1 betrifft eine volumengefärbte Glaskeramik-Kochfläche, welche Bereiche mit einer verringerten Transmission aufweisen. Die Transmissionsänderung erfolgt durch Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung.document DE 10 2013 103 776 A1 relates to a volume-colored glass-ceramic cooking surface, which have areas with a reduced transmission. The transmission change takes place by irradiation of electromagnetic radiation.

Die Patentanmeldung WO 2011/020721 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckplatte mit einem Grundkörper aus Glas- oder Glaskeramik. Auf den Grundkörper wird zumindest auf einer Seite eine Beschichtung aufgebracht. Die Beschichtung ist vorzugsweise eine metallische Schicht und wird in einzelnen Bereichen mit einem Laser nachbehandelt, wobei sich die optischen Eigenschaften der bestrahlten Bereiche der Beschichtung ändern. Die bestrahlten Bereiche können hierbei als Funktions- oder Markierungsbereiche dienen.The patent application WO 2011/020721 A1 describes a method for producing a cover plate with a base body made of glass or glass ceramic. On the body, a coating is applied at least on one side. The coating is preferably a metallic layer and is aftertreated in individual areas with a laser, wherein the optical properties of the irradiated areas of the coating change. The irradiated areas can serve as functional or marking areas.

Dokument WO 2015/044168 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glas- oder Glaskeramikartikels mit lokal veränderter Transmission. Hierbei wird der Glas- oder Glaskeramikartikel in lokal begrenzten Bereichen mit einem Laser bestrahlt. Die Leistungsdichte des Lasers wird dabei so gewählt, dass keine Ablation erfolgt und die Transmission im bestrahlten Bereich abgesenkt wird. document WO 2015/044168 A1 relates to a method for producing a glass or glass ceramic article with locally modified transmission. Here, the glass or glass ceramic article is irradiated in localized areas with a laser. The power density of the laser is chosen so that no ablation occurs and the transmission is lowered in the irradiated area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellen strukturierter Beschichtungen auf Glaskeramik-Trägern dahingehend zu verbessern, die Strukturierung flexibler gestalten zu können und auch feinere Strukturen erzeugen zu können, als dies mit Siebdruck möglich ist. Zudem wird durch den Siebdruck nur die Beschichtung selbst strukturiert. Gegebenenfalls besteht aber auch das Bedürfnis, an den unbeschichtet gebliebenen Abschnitten des Glaskeramikelements auch die Glaskeramik zu strukturieren.The object of the invention is to improve the production of structured coatings on glass-ceramic supports in order to make the structuring more flexible and also to be able to produce finer structures than is possible with screen printing. In addition, screen printing only structures the coating itself. Optionally, however, there is also the need to structure the glass ceramic on the uncoated portions of the glass ceramic element.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.This object of the invention is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the respective dependent claims.

Eine grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, aus einer Beschichtung auf einem Glaskeramikartikel mittels Laser Beschichtung nachträglich zu entfernen. Dabei kann dann auch die freigelegte Glaskeramik mittels des Lasers selber verändert werden, um weitere Möglichkeiten zu erhalten, das Design und die optischen Eigenschaften der Glaskeramik zu verändern.A basic idea of the invention is to subsequently remove from a coating on a glass ceramic article by means of laser coating. In this case, the exposed glass ceramic can be changed by means of the laser itself, in order to obtain further possibilities to change the design and the optical properties of the glass ceramic.

Die Erfindung wird nachfolgend genauer erläutert. Dabei wird auch auf die beigeschlossenen Figuren Bezug genommen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder entsprechende Elemente.The invention will be explained in more detail below. Reference is also made to the accompanying figures. In the figures, like reference numerals designate like or corresponding elements.

Es zeigen:Show it:

1 eine strukturierte mehrlagige Beschichtung auf einem Glaskeramikelement nach dem Stand der Technik, 1 a structured multilayer coating on a glass ceramic element according to the prior art,

2 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, 2 an apparatus for carrying out the method according to the invention,

3 ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitetes Glaskeramikelement, 3 a glass-ceramic element processed by the method according to the invention,

4 Transmissionsspektren eines mittels Laserbestrahlung abgedunkelten und eines benachbarten, nicht abgedunkelten Bereichs, 4 Transmission spectra of a darkened by laser irradiation and an adjacent, non-darkened area,

5 der relative Unterschied der in 4 gezeigten Transmissionsspektren, 5 the relative difference of in 4 shown transmission spectra,

6 Transmissionsspektren in Abhängigkeit vom Abstand der Fokusebene des Lasers zum Glaskeramikelement, 6 Transmission spectra depending on the distance of the focal plane of the laser to the glass ceramic element,

7 eine Ausführungsform eines Glaskeramikelements mit lichtstreuenden Defekten, 7 an embodiment of a glass ceramic element with light-scattering defects,

8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit einem Laser bearbeiteten Glaskeramikelements, und 8th a further embodiment of a laser machined glass ceramic element, and

9 ein Glaskeramik-Kochfeld 30. 9 a glass ceramic hob 30 ,

Zur weiteren Erläuterung eines mit strukturierter Beschichtung versehenen Glaskeramikelements 1 wird zunächst auf das Beispiel der 1 Bezug genommen, welches eine im üblichen Siebdruck hergestellte Beschichtung 5 umfasst. Das plattenförmige Glaskeramikelement 1 weist zwei gegenüberliegende Seitenflächen 10, 11 auf. Bei einem Glaskeramikelement in Form einer Glaskeramik-Kochplatte bildet eine der Seitenflächen 10, 11 die Nutzseite.To further explain a provided with structured coating glass ceramic element 1 will first look at the example of 1 Referenced, which is a coating produced by conventional screen printing 5 includes. The plate-shaped glass ceramic element 1 has two opposite side surfaces 10 . 11 on. In a glass ceramic element in the form of a glass ceramic hotplate forms one of the side surfaces 10 . 11 the useful side.

Die Beschichtung 5 auf mindestens einer der Seitenflächen 10, 11 ist mehrlagig und setzt sich aus einer ersten Farbschicht 51 auf der Glaskeramik 2 und einer auf der ersten Farbschicht 51 aufgebrachten zweiten Farbschicht 52 zusammen. In der ersten Farbschicht 51 ist ein Strukturelement 53 vorhanden. Dieses Strukturelement wird durch einen Bereich gebildet, in welchem die Glaskeramik 2 frei bleibt, in welcher also die Beschichtung fehlt. Die Kontur dieses Strukturelements kann beispielsweise die Gestalt eines Logos, eines Schriftzugs oder eines Symbols haben. Durch die strukturierte Unterbrechung der Farbschicht kann Licht durch das Strukturelement und die Glaskeramik 2 hindurch das Glaskeramikelement 1 passieren. Die einzelnen Schichten der Beschichtung 5 werden nacheinander aufgebracht. Hier besteht nun das Problem, dass die Kontur des Strukturelements 53 in der nachfolgenden zweiten Farbschicht 52 nicht ohne weiteres in exakte Deckung mit dem Strukturelement 53 in der ersten Farbschicht gebracht werden kann. Daher wird anstelle eines Strukturelements ein größerer Bereich in Gestalt eines Fensters 54 oder ein Rücksprung zum Strukturelement 53 in der zweiten Farbschicht 52, die auch als Versiegelungsschicht dienen kann, freigelassen.The coating 5 on at least one of the side surfaces 10 . 11 is multi-layered and consists of a first coat of paint 51 on the glass ceramic 2 and one on the first color layer 51 applied second color layer 52 together. In the first coat of paint 51 is a structural element 53 available. This structural element is formed by a region in which the glass ceramic 2 remains free, in which so the coating is missing. The contour of this structural element may, for example, have the shape of a logo, a logo or a symbol. The structured interruption of the color layer allows light to pass through the structural element and the glass ceramic 2 through the glass ceramic element 1 happen. The individual layers of the coating 5 are applied one after the other. Here now exists the problem that the contour of the structural element 53 in the subsequent second color layer 52 not readily in exact coverage with the structural element 53 can be brought in the first coat of paint. Therefore, instead of a structural element, a larger area becomes in the form of a window 54 or a return to the structural element 53 in the second color layer 52 , which can also serve as a sealing layer, released.

Dies ist nachteilig, da im Bereich des Fensters 54 die Schichtdicke der Beschichtung 5 auf die Dicke der ersten Farbschicht 51 reduziert ist. Sofern die erste Farbschicht nicht absolut opak ist, kann daher im Bereich des Fensters Licht durch die Glaskeramik 2 dringen. Damit wird das Fenster bei einer Hinterleuchtung des Strukturelements 53 sichtbar. Auch sind beim Siebdruck die erreichbaren minimalen Strukturbreiten begrenzt.This is disadvantageous because in the area of the window 54 the layer thickness of the coating 5 on the thickness of the first coat of paint 51 is reduced. If the first color layer is not absolutely opaque, light can therefore pass through the glass ceramic in the region of the window 2 penetrate. Thus, the window is at a backlighting of the structural element 53 visible, noticeable. Also, in screen printing, the achievable minimum feature sizes are limited.

2 zeigt nun eine Vorrichtung 3 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, also eines Verfahrens zur Herstellung eines Glaskeramikelements mit strukturierter Beschichtung. 2 now shows a device 3 for carrying out the method according to the invention, that is to say a method for producing a glass ceramic element with a structured coating.

Die Vorrichtung 3 umfasst einen Laser 7 und eine Einrichtung, um den vom Laser 7 erzeugten Laserstrahl 71 über die mit einer Beschichtung 5 beschichtete Oberfläche eines Glaskeramikelements 1 zu führen. Als Einrichtung zur Führung des Laserstrahls 71 über die Oberfläche kann beispielsweise ein Galvanometerscanner 15 verwendet werden.The device 3 includes a laser 7 and a device to that of the laser 7 generated laser beam 71 over with a coating 5 coated surface of a glass ceramic element 1 respectively. As a device for guiding the laser beam 71 over the surface, for example, a galvanometer scanner 15 be used.

Wie in 2 dargestellt, kann alternativ oder zusätzlich zu einem Galvanometerscanner aber auch eine Einrichtung zur Bewegung des Glaskeramikelements 1 vorgesehen sein. Insbesondere eignet sich hierfür ein X-Y-Tisch 16, auch als Kreuztisch bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform kann der Laserstrahl 71 festgehalten und das Strukturelement in der gewünschten Form durch Bewegen des X-Y-Tisches mit dem darauf angeordneten Glaskeramikelement 1 in die Beschichtung 5 eingefügt werden.As in 2 illustrated, but alternatively or in addition to a galvanometer scanner but also means for moving the glass ceramic element 1 be provided. In particular, an XY table is suitable for this purpose 16 , also known as a cross table. In this embodiment, the laser beam 71 held and the structural element in the desired shape by moving the XY table with the glass ceramic element arranged thereon 1 in the coating 5 be inserted.

Um den Laserstrahl 71 zur Erzielung einer möglichst hohen Intensität auf der Oberfläche zu fokussieren, kann eine geeignete Fokussierungsoptik 9 vorgesehen sein. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist diese Fokussierungsoptik dem Galvanometerscanner 15 nachgeordnet. Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass aber auch andere Konfigurationen möglich sind, die geeignet sind, den Laserstrahl 71 auf das Glaskeramikelement 1 zu fokussieren. Eine Anordnung der Fokussierungsoptik in Strahlrichtung hinter dem Galvanometerscanner ist günstig, um kurze Brennweiten zu erreichen. Allgemein, unabhängig vom speziellen Aufbau der Optik und Bewegungsmechanik, wie sie das Beispiel der 2 zeigt, wird eine Fokussierungsoptik, insbesondere eine Linse oder Linsengruppe oder ein fokussierender Spiegel mit einer Brennweite von weniger als 250 mm bevorzugt. Insbesondere bevorzugt ist eine Brennweite von weniger als 100 mm.To the laser beam 71 To focus on achieving the highest possible intensity on the surface, a suitable focusing optics 9 be provided. At the in 2 As shown, this focusing optics is the galvanometer scanner 15 downstream. It will be apparent to those skilled in the art, however, that other configurations suitable for the laser beam are possible 71 on the glass ceramic element 1 to focus. An arrangement of the focusing optics in the beam direction behind the galvanometer scanner is favorable in order to achieve short focal lengths. Generally, regardless of the specific structure of optics and motion mechanics, as the example of 2 shows, a focusing optics, in particular a lens or lens group or a focusing mirror with a focal length of less than 250 mm is preferred. Particularly preferred is a focal length of less than 100 mm.

Um die Beschichtung 5 lokal zu entfernen und damit ein die Beschichtung 5 unterbrechendes Strukturelement 53 zu schaffen, wird der Laserstrahl 71 mit der Einrichtung zur Führung des Laserstrahls über die Oberfläche bewegt, wobei der Laser 7 so eingestellt ist, dass die Ablationsschwelle des Materials der Beschichtung 5 überschritten und damit die Beschichtung am Auftreffort entfernt wird. Dabei wird die Laserleistung jedoch so eingestellt das die Ablationsschwelle des Trägermaterials nicht erreicht wird und so nur die Beschichtung/Farbe entfernt wird. Als Beispiel sei die unter dem Namen Robax vertriebene Glaskeramik genannt. Bei dieser Glaskeramik liegt die Ablationsschwelle für eine Laserwellenlänge von 1064 nm bei 5,2·1017 W/m2.To the coating 5 to remove locally and thus a the coating 5 interrupting structural element 53 to create, the laser beam 71 moved with the means for guiding the laser beam over the surface, wherein the laser 7 is set so that the ablation threshold of the material of the coating 5 exceeded and thus the coating is removed at the place of impact. However, the laser power is adjusted so that the ablation threshold of the carrier material is not reached and so only the coating / color is removed. An example is the glass ceramic marketed under the name Robax. In this glass-ceramic, the ablation threshold for a laser wavelength of 1064 nm is 5.2 × 10 17 W / m 2 .

Bei dem in 2 gezeigten Beispiel wurde die Beschichtung 5 dabei so entfernt, dass als Strukturelement 53 ein Informationssymbol erhalten wird.At the in 2 The example shown was the coating 5 doing so removed that as a structural element 53 an information symbol is obtained.

Die Einrichtung zur Führung des Laserstrahls wird mittels einer Steuerungseinrichtung 13 angesteuert. Auf dieser kann beispielsweise ein Programm ablaufen, welches die Form und den Ort des Strukturelements in Steuersignale übersetzt, mit welchen der Laserstrahl 71 mittels der Einrichtung zur Führung des Laserstrahls über die Oberfläche bewegt wird. Vorzugsweise steuert die Steuerungseinrichtung auch den Laser 7, insbesondere hinsichtlich eines An- und Abschaltens und der Laserintensität.The device for guiding the laser beam is by means of a control device 13 driven. On this example, run a program that translates the shape and location of the structural element in control signals, with which the laser beam 71 is moved over the surface by means of the device for guiding the laser beam. Preferably, the controller also controls the laser 7 , in particular with regard to a switching on and off and the laser intensity.

Erfindungsgemäß wird nun nicht nur lediglich die Beschichtung 5 selbst entfernt. Vielmehr wird auch die Glaskeramik 2 des Glaskeramikelements 1 lokal modifiziert. Insbesondere ist diese Modifikation derart, dass die optischen Eigenschaften der Glaskeramik 2 verändert werden.Not only the coating according to the invention will now be considered 5 even removed. Rather, the glass ceramic is also 2 of the glass ceramic element 1 locally modified. In particular, this modification is such that the optical properties of the glass-ceramic 2 to be changed.

Eine solche Modifikation kann

  • – eine Volumenfärbung der Glaskeramik beziehungsweise allgemein eine Änderung der Absorption der Glaskeramik,
  • – das Einbringen lichtstreuender Defekte in der Glaskeramik oder
  • – eine Ablation und Aufrauung beziehungsweise Mattierung der im Strukturelement freigelegten Oberfläche der Glaskeramik sein.
Such a modification can
  • A volume coloring of the glass ceramic or, in general, a change in the absorption of the glass ceramic,
  • - The introduction of light scattering defects in the glass ceramic or
  • Be an ablation and roughening or matting of the exposed surface of the glass ceramic in the structural element.

Zusammenfassend basiert das erfindungsgemäße Verfahren damit auf folgenden Schritten:

  • – Bereitstellen eines Glaskeramikelements 1 mit einer im sichtbaren Spektralbereich zumindest teilweise lichtblockenden, vorzugsweise opaken Beschichtung,
  • – Bestrahlen des Glaskeramikelements 1 mit einem gepulsten Laserstrahl, so dass durch Ablation die Beschichtung 5 entfernt und die Glaskeramik vorzugsweise freigelegt wird, wobei
  • – der Laserstrahl während des Bestrahlens über die Oberläche des Glaskeramikelements 1 bewegt wird, so dass ein Bereich der Beschichtung 5 entfernt wird, sowie
  • – Nach dem Entfernen der Beschichtung 5 Bestrahlen der Glaskeramik mit dem gleichen Laser 7 im Bereich der entfernten Beschichtung 5 derart, dass die Glaskeramik im bestrahlten Bereich optisch modifiziert wird.
In summary, the method according to the invention is thus based on the following steps:
  • - Providing a glass ceramic element 1 with an at least partially light-blocking in the visible spectral range, preferably opaque coating,
  • - Irradiation of the glass ceramic element 1 with a pulsed laser beam, so that by ablation the coating 5 removed and the glass-ceramic is preferably exposed, wherein
  • - The laser beam during irradiation over the surface of the glass ceramic element 1 is moved, leaving an area of the coating 5 is removed, as well
  • - After removing the coating 5 Irradiate the glass ceramic with the same laser 7 in the area of the removed coating 5 such that the glass-ceramic is optically modified in the irradiated area.

Der Bereich der Beschichtung, welcher entfernt wird, kann dabei auch eine größere laterale Ausdehnung aufweisen, als der Durchmesser des Laserstrahls. Auch bei einem linienförmigen Bereich, der nicht breiter als der Durchmesser des Laserstrahls ist, ist dabei dessen Längsabmessung größer.The area of the coating which is removed can also have a greater lateral extent than the diameter of the laser beam. Even with a line-shaped area that is not wider than the diameter of the laser beam, while the longitudinal dimension is greater.

Das Bestrahlen des Glaskeramikelements 1 mit einem gepulsten Laserstrahl erfolgt wie auch bei dem in 2 gezeigten Beispiel besonders bevorzugt auf der mit der Beschichtung 5 versehenen Oberfläche oder Seite. Gegebenenfalls kann die Ablation der Beschichtung aber auch vorgenommen werden, indem der Laserstrahl durch die Glaskeramik hindurch auf die Beschichtung 5 gerichtet wird. Mit anderen Worten wird hier das Glaskeramikelement 1 von der Seite bestrahlt, welche der mit der Beschichtung 5 versehenen Seite gegenüberliegt, wobei der Laserstrahl die Glaskeramik durchquert und auf die Grenzfläche zwischen Glaskeramik und Beschichtung 5 trifft.The irradiation of the glass ceramic element 1 with a pulsed laser beam as well as in the 2 Example shown particularly preferred on the with the coating 5 provided surface or side. Optionally, the ablation of the coating can also be made by the laser beam through the glass ceramic on the coating 5 is directed. In other words, here is the glass ceramic element 1 irradiated from the side, which is the one with the coating 5 provided side opposite, wherein the laser beam passes through the glass ceramic and the interface between glass ceramic and coating 5 meets.

Gegebenenfalls kann unter der Beschichtung 5 auch noch eine weitere Schicht wie etwa eine transparente Barrierebeschichtung vorhanden sein. In diesem Fall kann die Glaskeramik mit dieser weiteren Beschichtung freigelegt werden, wobei die weitere Beschichtung entweder ebenfalls entfernt oder im von der opaken Beschichtung 5 befreiten Bereich belassen wird.Optionally, under the coating 5 there may also be another layer, such as a transparent barrier coating. In this case, the glass-ceramic can be exposed with this further coating, wherein the further coating either also removed or in the opaque coating 5 liberated area is left.

Vorzugsweise wird der Laser 7 gepulst betrieben, um hohe Intensitäten für die Ablation des Materials der Beschichtung 5 bereitzustellen. Insbesondere eignet sich eine Bestrahlung mit Laserpulsen, deren Pulslängen im Picosekundenbereich, also bei maximal 1000 ps oder darunter liegen. Vorzugsweise liegt die Pulslänge bei unter 200 ps, besonders bevorzugt unter 20 ps, um hohe Leistungsdichten zu erzielen. Insbesondere bei der optischen Modifizierung der Glaskeramik nach dem Entfernen der Beschichtung, speziell bei einer Einfärbung oder Absenkung der Transmission können auch noch kürzere Pulse im Femtosekundenbereich, beziehungsweise mit Pulslängen unter 1 ps eingesetzt werden.Preferably, the laser 7 pulsed operated to high intensities for the ablation of the material of the coating 5 provide. In particular, irradiation with laser pulses whose pulse lengths are in the picosecond range, ie at a maximum of 1000 ps or less, is suitable. Preferably, the pulse length is less than 200 ps, more preferably less than 20 ps, to achieve high power densities. In particular, in the optical modification of the glass ceramic after removal of the coating, especially in a coloring or lowering of the transmission and even shorter pulses in the femtosecond range, or with pulse lengths less than 1 ps can be used.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Glaskeramikelement 1 mit Laserpulsen mit einer Einzelpulsenergie im Bereich von 5 bis 200 μJ/Puls, vorzugsweise bis 100 μJ/Puls bestrahlt. Beispielsweise eignet sich dazu ein picosekundengepulster Laser mit einer Ausgangsleistung von 8 bis 10 W verwendet.According to one embodiment of the invention, the glass ceramic element 1 with laser pulses with a single pulse energy in the range of 5 to 200 μJ / pulse, preferably irradiated to 100 μJ / pulse. For example, a picosecond pulsed laser with an output power of 8 to 10 W is suitable for this purpose.

Insbesondere sind Laser mit kürzeren Wellenlängen geeignet, um einerseits die Beschichtung 5 durch Ablation zu entfernen und andererseits die Glaskeramik optisch zu modifizieren. Besonders bevorzugt wird daher Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von kleiner als 800 nm. Die Laserstrahlung liegt dabei demgemäß im sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich. Diese Wellenlängen ermöglichen sowohl eine Ablation der Beschichtung 5, als auch eine Änderung der optischen Eigenschaften der Glaskeramik in deren Volumen.In particular, lasers with shorter wavelengths are suitable, on the one hand the coating 5 by ablation and on the other hand optically modify the glass-ceramic. Laser radiation with a wavelength of less than 800 nm is therefore particularly preferred. The laser radiation is accordingly in the visible or ultraviolet spectral range. These wavelengths allow both ablation of the coating 5 , as well as a change in the optical properties of the glass ceramic in their volume.

Als Laser 7 kann dabei gemäß einem Ausführungsbeispiel ein frequenzverdoppelter, picosekunden-gepulster Nd:YAG-Laser eingesetzt werden. Versuche wurden mit einem solchen Laser mit einer Ausgangsleistung von 8 W und einer Pulslänge von 10 ps durchgeführt.As a laser 7 In this case, according to one exemplary embodiment, a frequency-doubled, picosecond-pulsed Nd: YAG laser can be used. Experiments were carried out with such a laser with an output power of 8 W and a pulse length of 10 ps.

3 zeigt schematisch ein Glaskeramikelement 1, welches mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Beschichtung 5 bearbeitet wurde. 3 schematically shows a glass ceramic element 1 , which with the inventive method for producing a structured coating 5 was edited.

Auch hier ist wie bei dem in 1 gezeigten Beispiel eine mehrschichtige Beschichtung 5 mit zwei Farbschichten 51, 52 vorgesehen. Durch die Ablation wird ein Strukturelement 53 in Form eines Bereiches geschaffen, in welchem die Beschichtung 5 entfernt ist, wobei die Konturen der entfernten Bereiche der einzelnen Farbschichten 51, 52 deckungsgleich sind. Die einzelnen Schichten der Beschichtung 5 müssen nicht alle Farbschichten sein. Daher ist allgemein gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Beschichtung 5 mehrere Schichten 51, 52 aufweist, wobei die Kontur 55 des durch Entfernen, beziehungsweise lokalem Fehlen der Beschichtung 5 gebildeten Strukturelements 53 der Beschichtung 5 deckungsgleiche Ränder der entfernten Bereiche der Schichten 51, 52 umfasst.Again, like the one in 1 Example shown a multi-layer coating 5 with two layers of paint 51 . 52 intended. Ablation becomes a structural element 53 in the form of an area created in which the coating 5 is removed, with the contours of the removed areas of the individual color layers 51 . 52 are congruent. The individual layers of the coating 5 do not have to be all color layers. Therefore, it is generally provided according to an embodiment that the coating 5 multiple layers 51 . 52 has, wherein the contour 55 by removing, or local absence of the coating 5 formed structural element 53 the coating 5 congruent edges of the removed areas of the layers 51 . 52 includes.

Zusätzlich wird wie gesagt mit der Laserbestrahlung auch ein Bereich 20 der Glaskeramik 2 optisch modifiziert. Im Allgemeinen wird zuerst die Beschichtung 5 entfernt, so dass diese die Laserstrahlung nicht mehr blockt und in die Glaskeramik 2 eindringen kann. Die intensive Laserstrahlung ändert nun die optischen Eigenschaften der Glaskeramik 2.In addition, as I said with the laser irradiation and an area 20 the glass ceramic 2 optically modified. In general, first the coating 5 removed so that it no longer blocks the laser radiation and into the glass ceramic 2 can penetrate. The intense laser radiation now changes the optical properties of the glass ceramic 2 ,

Bei dem in 3 gezeigten Beispiel werden, wie dies auch bevorzugt ist, die optischen Eigenschaften der Glaskeramik 2 in deren Volumen geändert. Der Bereich 20 ist mithin gemäß dieser Ausführungsform ein Volumenabschnitt der Glaskeramik 2 des Glaskeramikelements 1. Die Modifikation der optischen Eigenschaften der Glaskeramik 2 erfolgt durch das Strukturelement 53, beziehungsweise durch den abgetragenen Bereich der Beschichtung 5 hindurch. Damit lässt sich die Kontur 21 des modifizierten Bereichs 20 an die Kontur 55 des Strukturelements 53 genau anpassen. Damit ist auch die Kontur 21 des optisch modifizierten Bereiches 20 zumindest abschnittsweise im Wesentlichen deckungsgleich zur Kontur des Strukturelements 53. Im Wesentlichen deckungsgleich besagt hierbei, dass die Kontur vollständig deckungsgleich ist oder deren Verlauf maximal um 5 μm zum Verlauf der Kontur 55 des Strukturelements 53 versetzt ist. Solche geringfügigen Versetzungen können beispielsweise durch Streu-, Beugungs- oder Abschattungseffekte an der Kontur 55 des Strukturelements 53 erfolgen. Jedenfalls ermöglicht es die Erfindung, optisch modifizierte Bereiche einer Glaskeramik mit Strukturelementen in Form von lichtdurchlässigen Öffnungen einer ansonsten lichtblockenden Beschichtung 5 auf der Glaskeramik sehr genau und in sehr einfacher Weise in Deckung zu bringen.At the in 3 As also shown, the optical properties of the glass-ceramic are shown 2 changed in volume. The area 20 is therefore according to this embodiment, a volume portion of the glass ceramic 2 of the glass ceramic element 1 , The modification of the optical properties of the glass-ceramic 2 takes place through the structural element 53 , or by the removed area of the coating 5 therethrough. This allows the contour 21 of the modified area 20 to the contour 55 of the structure element 53 adjust exactly. This is also the contour 21 of the optically modified region 20 at least partially substantially congruent with the contour of the structural element 53 , Substantially congruent here means that the contour is completely congruent or whose course is a maximum of 5 μm to the contour of the contour 55 of the structure element 53 is offset. Such minor dislocations can be caused, for example, by scattering, diffraction or shading effects on the contour 55 of the structure element 53 respectively. In any case, the invention makes it possible to use optically modified regions of a glass ceramic with structural elements in the form of translucent openings of an otherwise light-blocking coating 5 to bring on the glass ceramic very precisely and in a very simple way to cover.

Weiterhin ist die Glaskeramik 2 aufgrund der nachträglichen Modifikation monolithisch. Dies bedeutet, dass es zwischen dem optisch modifizierten Bereich 20 und benachbarten Bereichen 22 keine Fügegrenze gibt. Insbesondere wird die Kontur 21 des optisch modifizierten Bereiches 20 nicht durch eine Fügegrenze gebildet.Furthermore, the glass ceramic 2 due to the subsequent modification monolithic. This means that it is between the optically modified area 20 and adjacent areas 22 There is no joint limit. In particular, the contour becomes 21 of the optically modified region 20 not formed by a joining limit.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird damit allgemein ein Glaskeramikelement 1 mit einer Beschichtung 5 geschaffen, welches folgende Merkmale aufweist:

  • – das Glaskeramikelement ist vorzugsweise plattenförmig und weist zwei gegenüberliegende Seitenflächen 10, 11 auf, wobei
  • – auf der Glaskeramik 2, vorzugsweise auf einer der Seitenflächen eine im sichtbaren Spektralbereich zumindest teilweise lichtblockende, insbesondere opake Beschichtung 5 aufgebracht ist, wobei
  • – ein Bereich der Beschichtung 5, nämlich der Bereich des Strukturelements 53 entfernt ist, und wobei
  • – die Glaskeramik 2 des Glaskeramikelements 1 einen ersten Bereich 21 aufweist, in welchem dessen optische Eigenschaften gegenüber den optischen Eigenschaften benachbarter Bereiche 22 modifiziert sind, wobei die Kontur 21 des ersten Bereiches 21, beziehungsweise dessen Rand, zumindest abschnittsweise deckungsgleich mit der Kontur 55 des Bereiches ist, in welchem die Beschichtung 5 entfernt ist, dergestalt, dass der Verlauf der Kontur des ersten Bereichs in den deckungsgleichen Abschnitten maximal um 20 μm, vorzugsweise maximal 5 μm zum Verlauf der Kontur 55 des Strukturelements 53 versetzt ist, und wobei der erste Bereich 21 und benachbarte Bereiche monolithisch sind, so dass der erste Bereich 21 und der oder die benachbarten Bereiche 22 ohne Fügegrenze ineinander übergehen.
By means of the method according to the invention is thus generally a glass ceramic element 1 with a coating 5 created, which has the following features:
  • - The glass ceramic element is preferably plate-shaped and has two opposite side surfaces 10 . 11 on, where
  • - on the glass ceramic 2 , Preferably on one of the side surfaces in the visible spectral region at least partially light-blocking, in particular opaque coating 5 is applied, wherein
  • - an area of the coating 5 namely the area of the structural element 53 is removed, and where
  • - the glass ceramic 2 of the glass ceramic element 1 a first area 21 in which its optical properties to the optical properties of adjacent areas 22 are modified, the contour 21 of the first area 21 , or its edge, at least partially congruent with the contour 55 the area is in which the coating 5 is removed, such that the profile of the contour of the first region in the congruent sections a maximum of 20 microns, preferably a maximum of 5 microns to the contour of the contour 55 of the structure element 53 is offset, and where the first range 21 and adjacent areas are monolithic, so the first area 21 and the one or more adjacent areas 22 merge without joining limit.

Auch bei schwarzer beziehungsweise dunkel eingefärbter Glaskeramik wird optional auf der Unterseite eine sogenannte Streulichtabdeckung appliziert, um das Einsehen des Kochfeldes durch den Benutzer von oben zu vermeiden. Das Aufbringen einer solchen Beschichtung erfolgt üblicherweise ebenfalls im Siebdruck. Die Unterseite der Glaskeramikplatte ist in der Regel genoppt, um die Festigkeit der Glaskeramik zu erhöhen. Durch die Noppenstruktur ist es schwierig, feine Zeichen in dieser Schicht zu drucken. Dies wird durch die unebene Oberfläche aufgrund der Noppenberge und Noppentäler verursacht. Die Unebenheit führt zu einem Verlauf der gedruckten Kante. Durch nachträgliches lokales Entfernen dieser Streulichtabdeckung könnten künftig ebenfalls feine Zeichen hergestellt werden.Even with black or dark colored glass ceramic optionally a so-called scattered light cover is applied on the underside to avoid viewing of the hob by the user from above. The application of such a coating is usually also done by screen printing. The underside of the glass ceramic plate is usually studded in order to increase the strength of the glass ceramic. The nub structure makes it difficult to print fine characters in this layer. This is caused by the uneven surface due to the knobbed mountains and Noppentäler. The unevenness leads to a course of the printed edge. Subsequent local removal of this scattered light cover could also produce fine signs in the future.

Mit dem Verfahren können demgegenüber sehr feine Strukturelemente 53 erzeugt werden. Allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel können Strukturelemente 53 in Form von Bereichen, in denen die Beschichtung entfernt wurde, erzeugt werden, deren Breite B (also der Abstand gegenüberliegender Konturlinien) zumindest abschnittsweise kleiner als 450 μm, vorzugsweise kleiner als 300 μm, insbesondere bevorzugt kleiner als 250 μm beträgt. Es sind sogar Strukturbreiten von 120 μm und weniger, oder auch 100 μm und weniger möglich.By contrast, very fine structural elements can be used with the method 53 be generated. In general, without limitation to the illustrated example, structural elements 53 in the form of areas in which the coating has been removed, whose width B (ie the distance between opposing contour lines) is at least partially smaller than 450 μm, preferably smaller than 300 μm, in particular preferably less than 250 microns. It even structural widths of 120 microns and less, or even 100 microns and less possible.

Insbesondere eignet sich das Verfahren auch wie gesagt, um eine Beschichtung 5 auf einer genoppten Seite eines Glaskeramikelements 1 lokal zu entfernen und entsprechende Strukturelemente zu erzeugen.In particular, the method is also, as I said, a coating 5 on a dimpled side of a glass ceramic element 1 to remove locally and to generate corresponding structural elements.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt die optische Modifikation der Glaskeramik in Form einer durch die Bestrahlung mit dem Laser 7 induzierten Reduzierung der Lichttransmission der Glaskeramik. Demgemäß ist nach dieser Ausführungsform der Erfindung die Lichttransmission des ersten Bereichs 21 gegenüber benachbarten Bereichen 22 abgesenkt. Generell wird hierbei bevorzugt, dass die Laserintensität beim Bestrahlen der Glaskeramik, um deren Lichttransmission abzusenken, unterhalb der Ablationsschwelle der Glaskeramik bleibt.According to one embodiment of the invention, the optical modification of the glass ceramic takes place in the form of a by the irradiation with the laser 7 induced reduction of light transmission of the glass-ceramic. Accordingly, according to this embodiment of the invention, the light transmission of the first region 21 opposite neighboring areas 22 lowered. In general, it is preferred here for the laser intensity to remain below the ablation threshold of the glass ceramic when the glass ceramic is irradiated, in order to lower its light transmission.

Mit einer solchen lokalen Einfärbung kann beispielsweise ein sogenannter „Dead-Front-Effekt”, insbesondere bei dunkel erscheinenden Beschichtungen erzeugt werden. Die Laserintensität wird dabei so gewählt das eine Färbung der Glaskeramik 2 in Form einer Absenkung der Transmission erfolgt. Mit diesen Einstellung kann dann auch zuerst die Druckfarbe entfernt und danach das Trägermaterial in diesem so frei gelegtem Bereich gefärbt werden, sofern die Lichtintensität die Ablationsschwelle der Beschichtung 5 überschreitet. Geeignete Einzelpulsenergien dazu liegen im Bereich von 5 bis 200 mJ/Puls.With such a local coloration, for example, a so-called "dead-front effect" can be produced, in particular in the case of dark-appearing coatings. The laser intensity is chosen so that the color of the glass-ceramic 2 in the form of a reduction of the transmission. With this setting, the printing ink can then be removed first and then the carrier material can be dyed in this freed area, provided the light intensity is the ablation threshold of the coating 5 exceeds. Suitable individual pulse energies are in the range of 5 to 200 mJ / pulse.

In Weiterbildung der Erfindung wird durch die Bestrahlung die integrale Lichttransmission des sichtbaren Spektralbereiches (380 nm bis 780 nm) der Glaskeramik im bestrahlten Bereich 21 relativ zum unbestrahlten Bereich 22 um zumindest 2%, bevorzugt um zumindest 3,5% und besonders bevorzugt um zumindest 5% verringert.In a development of the invention, the irradiation causes the integral light transmission of the visible spectral range (380 nm to 780 nm) of the glass ceramic in the irradiated area 21 relative to the unirradiated area 22 reduced by at least 2%, preferably by at least 3.5% and more preferably by at least 5%.

Wird etwa bei dem in 3 gezeigten Beispiel das Glaskeramikelement 1 als Kochplatte eingesetzt, bei welcher die Beschichtung 5 unterseitig aufgebracht ist und die Glaskeramik eine relativ hohe Transmission aufweist, so wäre das Strukturelement 53 von der Seite 11 aus betrachtet sichtbar. Die Abdunkelung des ersten Bereiches 21 gleicht dabei die Farbe der Glaskeramik 2 zumindest teilweise an den durch die unterseitige Beschichtung 5 bewirkten Farbton an, so dass das Strukturelement 53 optisch unauffälliger wird. Wird ein Strukturelement dazu in die Beschichtung 5 eingebracht, um darunter ein leuchtendes Anzeigeelement anzuordnen, welches von der Seite 11 aus sichtbar ist, wird die Lichttransmission des ersten Bereichs 21 aber vorzugsweise nur so weit abgesenkt, dass das Licht noch gut durch den Bereich 21 hindurch sichtbar ist.Is about the in 3 Example shown, the glass ceramic element 1 used as a cooking plate, wherein the coating 5 is applied to the underside and the glass ceramic has a relatively high transmission, so would be the structural element 53 of the page 11 Seen from the perspective. The darkening of the first area 21 it resembles the color of the glass ceramic 2 at least partially due to the underside coating 5 caused hue, leaving the structural element 53 visually inconspicuous. Is a structural element in the coating 5 placed to arrange below a luminous display element, which from the side 11 is visible from the light transmission of the first area 21 but preferably only lowered so far that the light is still well through the area 21 is visible through.

Um die Absenkung der Lichttransmission zu erzielen, ist es günstig, wenn die Glaskeramik Metallionen als farbbildende Bestandteile enthält, welche durch die Laserstrahlung in farbgebende Bestandteile umgewandelt werden. In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Glaskeramik zumindest eines der folgenden Elemente Titan, Zinn, Eisen, Vanadium, Chrom, Cer, Neodym, Europium, Mangan, Kobalt, Nickel, Zink, Arsen, Antimon, Kupfer, Silber und/oder Gold.In order to achieve the lowering of the light transmission, it is favorable if the glass ceramic contains metal ions as color-forming constituents, which are converted by the laser radiation into coloring constituents. In one embodiment of the invention, the glass-ceramic contains at least one of the following elements: titanium, tin, iron, vanadium, chromium, cerium, neodymium, europium, manganese, cobalt, nickel, zinc, arsenic, antimony, copper, silver and / or gold.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im gesamten sichtbaren Spektralbereich die integrale Lichttransmission verringert. Insbesondere erfolgt die Verringerung der Lichttransmission über den gesamten sichtbaren Spektralbereich gleichmäßig, so dass die bestrahlen Bereiche eine Graufärbung aufweisen. Somit unterscheiden sich Gläser, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden, von Gläsern oder Glaskeramiken, die durch Solarisationseffekte eingefärbt wurden und meist eine ausgeprägte Verringerung der Transmission im UV-Bereich sowie eine sichtbare Braunfärbung aufweisen.According to an advantageous embodiment of the invention, the integral light transmission is reduced in the entire visible spectral range. In particular, the reduction of the light transmission over the entire visible spectral range is uniform, so that the irradiated areas have a gray color. Thus, glasses which have been treated by the method according to the invention differ from glasses or glass ceramics which have been colored by solarization effects and usually have a pronounced reduction in the transmission in the UV range and a visible brown color.

Die Zusammensetzung der Glaskeramik hat dabei einen Einfluss auf. die Ausprägung der Färbung. So kann beispielsweise durch die Bestrahlung von titanhaltigen Glaskeramiken eine solche wie oben beschriebene graue oder grau-bläuliche Abdunklung erhalten werden.The composition of the glass ceramic has an influence on this. the expression of the coloring. Thus, for example, by irradiation of titanium-containing glass ceramics such as described above gray or gray-blue darkening can be obtained.

Dies ist vorteilhaft, da somit die bestrahlten Bereiche einem Betrachter zwar dunkler erscheinen, der Farbeindruck jedoch weitgehend unverändert ist. Insbesondere können somit beispielsweise Lichtquellen wie LEDs beim Durchscheinen durch die bestrahlten Bereiche abgedunkelt werden, während sich der Farbeindruck für einen Betrachter nicht oder nicht merklich ändert.This is advantageous, since thus the irradiated areas appear darker to a viewer, but the color impression is largely unchanged. In particular, thus, for example, light sources such as LEDs can be darkened when they pass through the irradiated areas, while the color impression for a viewer does not change or not appreciably.

Insbesondere ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Unterschied der Transmission (τ1 – τ2)/(τ1 + τ2) mit τ1 als Transmission des ersten Bereiches für eine bestimmte Wellenlänge und mit τ2 als Transmission des zweiten Bereiches für diese Wellenlänge bei einer Variation der Wellenlänge über den sichtbaren Spektralbereich im Wesentlichen konstant. Dies bedeutet, dass der Unterschied der Transmission (τ1(λ) – τ2(λ))/(τ1(λ) + τ2(λ)) mit τ1(λ) als Transmission des unbestrahlten Bereiches für eine bestimmte Wellenlänge λ und mit τ2 als Transmission des erfindungsgemäß behandelten Bereiches 20 für diese Wellenlänge bei einer Variation der Wellenlänge über den sichtbaren Spektralbereich, vorzugsweise im Spektralbereich von 400 nm bis 780 nm um maximal 30%, vorzugsweise maximal 20% bezogen auf den Mittelwert dieses Unterschieds der Transmission schwankt.In particular, according to a development of the invention, the difference in transmission (τ 1 -τ 2 ) / (τ 1 + τ 2 ) with τ 1 as the transmission of the first range for a specific wavelength and τ 2 as the transmission of the second range for this wavelength at a variation of the wavelength over the visible spectral range substantially constant. This means that the difference in transmission (τ 1 (λ) - τ 2 (λ) ) / (τ 1 (λ) + τ 2 (λ)) with τ 1 (λ) as the transmission of the unexposed area for a specific wavelength λ and with τ 2 as the transmission of the area treated according to the invention 20 for this wavelength varies with a variation of the wavelength over the visible spectral range, preferably in the spectral range of 400 nm to 780 nm by a maximum of 30%, preferably a maximum of 20% based on the mean value of this difference in transmission.

Dem Effekt der Absenkung der Transmission im behandelten ersten Bereich 20 liegt eine durch die Laserbestrahlung induzierte Erhöhung des Absorptionskoeffizienten der Glaskeramik zugrunde. Für den spektralen, beziehungsweise wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten α(λ) gilt daher eine analoge Beziehung zur oben angegebenen Schwankung des wellenlängenabhängigen Transmissionsunterschieds. Demgemäß gilt in Weiterbildung der Erfindung für die wellenlängenabhängigen Absorptionskoeffizienten α1(λ) (Absorptionskoeffizient des ersten, bestrahlten Bereichs 20) und α2(λ) (Absorptionskoeffizient des zweiten, benachbarten Bereichs 22), dass der Unterschied (α1(λ) – α2(λ))/(α1(λ) + α2(λ)) im Wellenlängenbereich von 400 bis 780 nm wiederum um maximal 30%, vorzugsweise maximal 20% bezogen auf den Mittelwert dieses Unterschieds im genannten Wellenlängenbereich schwankt.The effect of lowering the transmission in the treated first area 20 is based on an induced by the laser irradiation increase in the absorption coefficient of the glass ceramic. For the spectral or wavelength-dependent absorption coefficient α (λ), therefore, there is an analogous relationship to the above-mentioned fluctuation of the wavelength-dependent transmission difference. Accordingly, in the embodiment of the invention for the wavelength-dependent absorption coefficient α 1 (λ) (absorption coefficient of the first irradiated area 20 ) and α 2 (λ) (absorption coefficient of the second adjacent region 22 ), that the difference (α 1 (λ) - α 2 (λ)) / (α 1 (λ) + α 2 (λ)) in the wavelength range of 400 to 780 nm in turn by a maximum of 30%, preferably a maximum of 20% to the mean of this difference in said wavelength range varies.

4 zeigt die spektralen Transmissionsgrade einer erfindungsgemäß behandelten, transparenten, 4 mm dicken Glaskeramik-Platte als Funktion der Wellenlänge. Die Kurve 120 in 2 bezeichnet dabei den spektralen Transmissionsgrad eines erfindungsgemäß behandelten Bereichs 20, Kurve 122 den spektralen Transmissionsgrad eines benachbarten, unbehandelten Bereichs 22. 4 shows the spectral transmittances of a treated according to the invention, transparent, 4 mm thick glass ceramic plate as a function of wavelength. The curve 120 in 2 denotes the spectral transmittance of an area treated according to the invention 20 , Curve 122 the spectral transmittance of an adjacent, untreated area 22 ,

Anhand der beiden Kurven wird ersichtlich, dass im behandelten Bereich 20 die Transmission über den gesamten sichtbaren Spektralbereich geringer ist als im nicht mit dem Laser bestrahlten Bereich 22, wobei die Transmissionsunterschiede zwischen erstem und zweitem Bereich über den gesamten sichtbaren Spektralbereich relativ konstant sind.The two curves show that in the treated area 20 the transmission over the entire visible spectral range is lower than in the non-laser irradiated area 22 , wherein the transmission differences between the first and second area over the entire visible spectral range are relatively constant.

Dies ist von Vorteil, wenn weniger der Farbton beeinflusst, sondern die Durchsicht vermindert werden soll, um etwa gezielt Bereiche des Glas- oder Glaskeramikelements abzudunkeln. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung und ohne Beschränkung auf das spezielle Ausführungsbeispiel ist im ersten Bereich daher die spektrale Transmission innerhalb des gesamten Spektralbereichs zwischen 400 nm und 780 nm niedriger als in einem benachbarten, zweiten Bereich.This is advantageous if less affects the color, but the transparency is to be reduced, for example, to darken targeted areas of the glass or glass ceramic element. According to one embodiment of the invention and without being limited to the specific embodiment, in the first region, the spectral transmission within the entire spectral range between 400 nm and 780 nm is lower than in an adjacent, second region.

5 zeigt dazu den Unterschied (τ1 – τ2)/(τ1 + τ2) der beiden Kurven τ1(λ), τ2(λ) aus 4 für den sichtbaren Spektralbereich zwischen 400 nm und 780 nm Wellenlänge. Wie aus der Figur ersichtlich, schwankt der Unterschied über den dargestellten Spektralbereich nur wenig. Der Mittelwert des Unterschieds, also der Mittelwert der Werte (τ1 – τ2)/(τ1 + τ2) für alle Wellenlängen im Bereich von 400 nm bis 780 nm liegt in diesem Beispiel bei 0,177. Die maximale Schwankung, also die Differenz des Maximalwerts und Minimalwerts dieses Unterschieds beträgt im dargestellten Beispiel 0,0296. Damit ergibt sich eine Schwankung des Unterschieds bezogen auf dessen Mittelwert von 0,0296/0,177 = 0,167, beziehungsweise 16,7%. Die Schwankung beträgt hier also nur etwas weniger als 17% bezogen auf den Mittelwert. 5 shows the difference (τ 1 - τ 2 ) / (τ 1 + τ 2 ) of the two curves τ 1 (λ), τ 2 (λ) 4 for the visible spectral range between 400 nm and 780 nm wavelength. As can be seen from the figure, the difference varies only slightly over the spectral range shown. The mean of the difference, ie the mean of the values (τ 1 -τ 2 ) / (τ 1 + τ 2 ) for all wavelengths in the range of 400 nm to 780 nm in this example is 0.177. The maximum fluctuation, ie the difference between the maximum value and the minimum value of this difference, is 0.0296 in the example shown. This results in a fluctuation of the difference relative to its mean value of 0.0296 / 0.177 = 0.167, or 16.7%. The fluctuation is thus only slightly less than 17% in relation to the mean.

Beim vorstehend beschriebenen Verfahren bei der Absenkung der Transmission der Glaskeramik 2 besteht keine Notwendigkeit, den Laserstrahl 71 punktförmig im Material zu fokussieren. Um eine im Volumen des Glaskeramikelements 1 ausgebreitete Transmissionsänderung bzw. eine Volumenfärbung im bestrahlten Bereich zu erzielen, reicht die Wahl einer Fokusebene des Lasers außerhalb der Materialdicke aus.In the method described above in lowering the transmission of the glass ceramic 2 There is no need to use the laser beam 71 point-focused in the material. One in the volume of the glass ceramic element 1 To achieve widespread transmission change or volume coloring in the irradiated area, the choice of a focal plane of the laser is sufficient outside the material thickness.

6 zeigt dazu Transmissionsspektren eines weiteren Ausführungsbeispiels in Abhängigkeit von dem gewählten Fokusabstand des Lasers zur Oberfläche des Glaskeramikelements 1. Bei dem Werkstück handelt es sich in diesem Ausführungsbeispiel um eine transparente Glaskeramikplatte mit einer Dicke von 4 mm. Die Kurven 171, 172 und 173 zeigen die Transmissionsspektren verschiedener bestrahlter Bereiche, wobei jeder Bereich mit einem anderen Fokusabstand bestrahlt wurde. Kurve 171 zeigt das Transmissionsspektrum eines bestrahlten Bereiches, wobei während der Bestrahlung der Fokusabstand weiter von der Oberfläche der Glaskeramik entfernt war als bei der Bestrahlung der Bereiche, deren Transmissionsspektren durch die Kurven 172 und 173 gezeigt wird. 6 zeigt, dass mit geringerem Fokusabstand die Tranmissionsverringerung intensiviert wird, d. h. die Intensität der Einfärbung nimmt zu, je näher der Fokus des Lasers an die Oberfläche der Glaskeramik bzw. allgemein des Werkstücks gelegt wird, da somit auch die Leistungsdichte des Lasers erhöht wird. 6 shows transmission spectra of a further embodiment as a function of the selected focal distance of the laser to the surface of the glass ceramic element 1 , The workpiece is in this embodiment, a transparent glass ceramic plate with a thickness of 4 mm. The curves 171 . 172 and 173 show the transmission spectra of different irradiated areas, each area being irradiated with a different focus distance. Curve 171 shows the transmission spectrum of an irradiated area, wherein during irradiation the focus distance was farther away from the surface of the glass-ceramic than when the areas were irradiated, their transmission spectra through the curves 172 and 173 will be shown. 6 shows that with a smaller focus distance, the reduction in transmission is intensified, ie the intensity of the coloration increases, the closer the focus of the laser is placed on the surface of the glass ceramic or in general of the workpiece, since thus the power density of the laser is increased.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass nach dem Entfernen der Beschichtung 5 die Fokusebene über oder unter die Oberfläche des bereitgestellten Glaskeramikelements 1 gelegt wird. Ein relativer Abstand der Fokusebene des Lasers 7 zur Oberfläche des Glaskeramikelements 1 im Bereich von 2 mm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 4 mm bis 8 mm hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Zur Erzeugung einer Abdunklung im gesamten Volumen des bestrahlten Bereiches 20 ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung lediglich eine Abrasterung der Fläche, nicht jedoch eine Abrasterung der Tiefe notwendig.An embodiment of the invention therefore provides that after removal of the coating 5 the focal plane above or below the surface of the provided glass ceramic element 1 is placed. One relative distance of the focal plane of the laser 7 to the surface of the glass ceramic element 1 in the range of 2 mm to 10 mm, in particular in the range of 4 mm to 8 mm has been found to be particularly advantageous. To create a darkening in the entire volume of the irradiated area 20 According to one embodiment of the invention, only a scanning of the surface, but not a scanning of the depth is necessary.

Insbesondere um eine deutlichere Senkung der Transmission zu erzielen, ist gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der bestrahlte Bereich 20 mehrfach mit verschiedener Lage des Fokus abgerastert wird. Vorzugsweise liegt dabei aber der Fokus immer im Volumen der Glaskeramik. Es hat sich als günstig erwiesen, den Abstand der Fokalebenen dabei im Bereich von 100 μm bis 1000 μm zu wählen. Werden die Ebenen beispielsweise in Schritten von 400 μm abgerastert, ergibt sich bei einer Dicke der Glaskeramik von 4 mm eine Abrasterung in sieben Ebenen.In particular, in order to achieve a clearer reduction in the transmission, it is provided according to a further development of the invention that the irradiated area 20 is scanned repeatedly with different position of the focus. Preferably, however, the focus is always in the volume of the glass ceramic. It has proved to be favorable to choose the distance of the focal planes in the range of 100 microns to 1000 microns. If the planes are scanned in steps of 400 μm, for example, a glass-ceramic thickness of 4 mm results in a scanning in seven planes.

Die Lage des Fokuspunkts, im Speziellen der Abstand der Fokusebene zur Oberfläche des Glaskeramikelements 1 kann jedoch gemäß einer weiteren Ausführungsform während des Scannvorgangs geändert werden, beispielsweise um die Homogenität der Transmissionsverringerung innerhalb des bestrahlten Volumens zu erhöhen oder um dreidimensionale Effekte zu erzielen. So kann der Fokuspunkt ober- oder unterhalb des Werkstückes, d. h. des Glaskeramikelements 1, liegen. Durch die Positionierung des Laserfokus (oberhalb oder unterhalb des Glaskeramikelements 1) sowie die Entfernung des Fokuspunktes von der Oberfläche des Glaskeramikelements 1 kann die Intensität der Abdunklung bzw. Transmissionsänderung beeinflusst werden. So ist beispielsweise die Intensität der Abdunklung bei einem Fokuspunkt unterhalb des Glaskeramikelements 1 stärker als bei einem entsprechenden, gleichgroßen Fokus oberhalb des Glaskeramikelements 1. So kann durch Variation der Leistungsdichte bzw. Änderung des Fokusabstandes während der Bestrahlung über die Dicke des Werkstückes unterschiedlich intensive Einfärbungen bzw. Abdunklungen erzeugt werden. Somit können beispielsweise dreidimensionale optische Effekte im Glaskeramikelement 1 erzeugt werden.The position of the focal point, in particular the distance of the focal plane to the surface of the glass ceramic element 1 However, according to another embodiment, it may be changed during the scanning process, for example in order to increase the homogeneity of the transmission reduction within the irradiated volume or to achieve three-dimensional effects. Thus, the focal point above or below the workpiece, ie the glass ceramic element 1 , lie. By positioning the laser focus (above or below the glass ceramic element 1 ) and the removal of the focal point from the surface of the glass ceramic element 1 the intensity of the darkening or transmission change can be influenced. For example, the intensity of the darkening at a focal point is below the glass ceramic element 1 stronger than with a corresponding, equally large focus above the glass ceramic element 1 , Thus, by varying the power density or changing the focus distance during the irradiation over the thickness of the workpiece different intense colorations or darkening can be generated. Thus, for example, three-dimensional optical effects in the glass ceramic element 1 be generated.

Es besteht hier keine Notwendigkeit, den Laser punktförmig im Material zu fokussieren. Um eine im Volumen des Glaskeramikelements 1 ausgebreitete Transmissionsänderung bzw. eine Volumenfärbung im bestrahlten Bereich zu erzielen, reicht die Wahl einer Fokusebene des Lasers außerhalb der Materialdicke aus.There is no need here to focus the laser point-like in the material. One in the volume of the glass ceramic element 1 To achieve widespread transmission change or volume coloring in the irradiated area, the choice of a focal plane of the laser is sufficient outside the material thickness.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass insbesondere zur Senkung der Transmission der Glaskeramik die Fokusebene über oder unter die Oberfläche des Glaskeramikelements 1 gelegt wird. Ein relativer Abstand der Fokusebene des Lasers 7 zur Oberfläche des Glaskeramikelements 1 bei der Absenkung der Transmission der Glaskeramik 2 im Bereich von 2 mm bis 10 mm, insbesondere im Bereich von 4 mm bis 8 mm hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, um eine durch das Glaskeramikelement 1 hindurchgehende Färbung oder Abdunkelung zu erreichen.An embodiment of the invention therefore provides that, in particular for reducing the transmission of the glass ceramic, the focal plane above or below the surface of the glass ceramic element 1 is placed. A relative distance of the focal plane of the laser 7 to the surface of the glass ceramic element 1 in lowering the transmission of the glass-ceramic 2 in the range of 2 mm to 10 mm, in particular in the range of 4 mm to 8 mm has been found to be particularly advantageous to one through the glass ceramic element 1 to achieve continuous coloring or darkening.

Die vorstehend beschriebene Senkung der Transmission erhöht die Lichtstreuung nicht oder allenfalls kaum, ist daher nicht auf Defekte in der Glaskeramik zurückzuführen.The above-described reduction of the transmission does not increase the light scattering or hardly at all, therefore, is not due to defects in the glass-ceramic.

In einer Ausführungsform ist die Lichtstreuung im Glas oder in der Glaskeramik des ersten Bereichs 20 dabei höchstens um absolut 20%, vorzugsweise höchstens um absolut 10%, besonders bevorzugt höchstens um absolut 5%, insbesondere bevorzugt höchstens um absolut 1% gegenüber der Lichtstreuung in der Glaskeramik benachbarter zweiter Bereiche höher. Die Lichtstreuung in den Bereichen 20, 22 bleibt also im Wesentlichen unverändert. Unter die Obergrenze einer höchstens um absolut 20 Prozent höheren Lichtstreuung fällt auch der Fall, dass die Lichtstreuung im ersten Bereich 20 kleiner ist, als in benachbarten zweiten Bereichen 22. Mit der allenfalls geringfügig erhöhten Lichtstreuung tritt diese nicht als sichtbarer Effekt hervor. Die Lichtstreuung ist der Anteil der eingestrahlten Gesamtintensität abzüglich des direkt transmittierten Lichts, der Fresnel-Reflexion und Absorption. Die absolute, in Prozent angegebene Erhöhung der Streuung bezieht sich auf den Anteil des gestreuten Lichts bei der Transmission eines Lichtstrahls. Beträgt der Anteil der gestreuten Lichtintensität im zweiten Bereich beispielsweise 3% der Gesamtintensität, so bedeutet eine Erhöhung um absolut 5% im ersten Bereich dann ein Anteil der gestreuten Lichtintensität im ersten Bereich von 3% + 5% = 8%. Die Begriffe der Transmission, Streuung, Absorption und Remission, wie sie im Sinne der Erfindung verwendet werden, entsprechen den Definitionen gemäß DIN 5036-1 und können mit den Messvorschriften gemäß ISO 15368 bestimmt werden.In one embodiment, the light scattering is in the glass or in the glass-ceramic of the first region 20 in this case at most by an absolute 20%, preferably at most by absolutely 10%, particularly preferably at most by absolutely 5%, in particular preferably by at most an absolute value of 1% relative to the light scattering in the glass ceramic of adjacent second regions. The light scattering in the areas 20 . 22 remains essentially unchanged. The upper limit of light scattering, which is at most 20 percent higher, is also the case where light scattering is in the first range 20 is smaller than in adjacent second areas 22 , With the slight increase in light scattering, this does not appear as a visible effect. The light scattering is the proportion of the irradiated total intensity minus the directly transmitted light, the Fresnel reflection and absorption. The absolute percentage increase in scattering refers to the proportion of scattered light in the transmission of a light beam. For example, if the proportion of the scattered light intensity in the second region is 3% of the total intensity, then an increase of absolutely 5% in the first region means a proportion of the scattered light intensity in the first region of 3% + 5% = 8%. The terms of transmission, scattering, absorption and remission, as used in the context of the invention, correspond to the definitions according to DIN 5036-1 and can be determined with the measurement specifications according to ISO 15368.

Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, nach der Ablation der Beschichtung bei der Bestrahlung der in diesem Fall volumengefärbten Glaskeramik die Transmission der Glaskeramik anzuheben. Das Verfahren der Anhebung der Transmission ist genauer in der europäischen Patentanmeldung EP 2 805 829 beschrieben, deren Inhalt bezüglich der laserinduzierten Transmissionsanhebung, beziehungsweise Senkung des Absorptionskoeffizienten vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.According to another embodiment of the invention, it is also possible to increase the transmission of the glass ceramic after the ablation of the coating during the irradiation of the glass ceramic volume-colored in this case. The method of increasing the transmission is more specific in the European patent application EP 2 805 829 whose content with regard to the laser-induced transmission increase, or reduction of the absorption coefficient is fully made the subject of the present application.

Demgemäß ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass nach dem Entfernen der Beschichtung 5 ein Bestrahlen der mit färbenden Metallionen volumengefärbten Glaskeramik mit dem Laser 7 im Bereich der entfernten Beschichtung 5 derart erfolgt, dass die Glaskeramik im bestrahlten Bereich durch Absenkung des Absorptionskoeffizienten optisch modifiziert wird. Insbesondere wird dies ermöglicht, indem die Leistungsdichte des Laserlichts so gewählt wird, dass sich der bestrahlte Bereich der Glaskeramikplatte lokal aufheizt, wobei

  • – mindestens so lange aufgeheizt wird, bis im Volumen des erhitzten Bereichs die Transmission des Glaskeramikmaterials in zumindest einem spektralen Bereich innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs zwischen 380 Nanometern und 780 Nanometern Lichtwellenlänge erhöht wird, und
  • – die Einstrahlung des Laserlichts nach der Aufheizung beendet wird und der bestrahlte Bereich abkühlt.
Accordingly, it is provided in a development of the invention that after removal of the coating 5 an irradiation of the color-doped metal ions volume-colored glass ceramic with the laser 7 in the area of the removed coating 5 such that the glass-ceramic is optically modified in the irradiated area by lowering the absorption coefficient. In particular, this is made possible by the power density of the laser light is chosen so that the irradiated portion of the glass ceramic plate locally heats up, wherein
  • - Is heated at least until the volume of the heated area, the transmission of the glass-ceramic material is increased in at least one spectral range within the visible spectral range between 380 nanometers and 780 nanometers wavelength of light, and
  • - The irradiation of the laser light is stopped after heating and the irradiated area cools.

Bei dem in 3 gezeigten Beispiel weist danach der optische modifizierte Bereich 20 demnach eine höhere Transmission im sichtbaren Spektralbereich als das umgebende Glaskeramikmaterial auf. Diese Ausführungsform der Erfindung kann auch mit weiteren Ausführungsformen hinsichtlich der optischen Modifikation der Glaskeramik kombiniert werden. So ist es denkbar, sowohl einen Abschnitt der Glaskeramik unter Anhebung der Transmission, als auch einen weiteren Abschnitt unter Absenkung der Transmission zu behandeln. So kann ein erster Abschnitt mit Ultrakurzpulsen ohne wesentliche Erwärmung abgedunkelt, ein weiterer Abschnitt durch Änderung der Bestrahlungsparameter, etwa durch Umschalten der Wellenlänge und/oder Umschalten auf einen CW-Betrieb lokal aufgeheizt werden, so dass die Lichttransmission im sichtbaren Spektralbereich ansteigt.At the in 3 The example shown then shows the optically modified area 20 Accordingly, a higher transmission in the visible spectral range than the surrounding glass ceramic material. This embodiment of the invention can also be combined with other embodiments with regard to the optical modification of the glass-ceramic. Thus, it is conceivable to treat both a portion of the glass ceramic by increasing the transmission, as well as a further section while lowering the transmission. Thus, a first section can be darkened with ultrashort pulses without significant heating, a further section can be locally heated by changing the irradiation parameters, for example by switching the wavelength and / or switching to CW operation, so that the light transmission increases in the visible spectral range.

Die färbende Wirkung dieser Ionen kann dabei auch von einer Wechselwirkung mit weiteren Bestandteilen der Glaskeramik abhängig sein. So kann die Färbung durch Wechselwirkung mit anderen Metallionen verstärkt oder umgekehrt auch abgeschwächt werden. Mangan- und Eisenionen zeigen beispielsweise eine Wechselwirkung mit Zinn und/oder Titan, weshalb vorzugsweise Mangan- oder Eisenoxid als Färbemittel, vorzugsweise in Verbindung mit Zinnoxid und/oder Titanoxid, in der Zusammensetzung eingesetzt wird. Färbende Ionen seltener Erden, wie insbesondere Cer-Ionen Wechselwirken mit Ionen von Chrom, Nickel und Kobalt. Vorzugsweise werden Oxide seltener Erden als Färbemittel daher in Verbindung mit Oxiden der vorgenannten Metalle in der Glaskeramik-Zusammensetzung zur Erzielung einer Volumenfärbung eingesetzt. Auch bei Vanadium kann eine Wechselwirkung mit Zinn, Antimon oder Titan vermutet werden.The coloring effect of these ions can also be dependent on an interaction with other constituents of the glass ceramic. Thus, the coloration can be enhanced by interaction with other metal ions or vice versa also weakened. Manganese and iron ions, for example, show an interaction with tin and / or titanium, which is why manganese or iron oxide is preferably used as the colorant, preferably in combination with tin oxide and / or titanium oxide, in the composition. Coloring ions of rare earths, in particular cerium ions, interact with ions of chromium, nickel and cobalt. Preferably, rare-earth oxides are therefore used as colorants in conjunction with oxides of the aforementioned metals in the glass-ceramic composition to achieve volume colouration. Vanadium can also be thought to interact with tin, antimony or titanium.

Allgemein, ohne Beschränkung auf die speziellen Ausführungsbeispiele weist die volumengefärbte Glaskeramik gemäß einer Ausführungsform Ionen zumindest eines der folgenden Metalle oder Kombinationen von Ionen der folgenden Metalle auf:

  • – Vanadium, insbesondere zusammen mit Zinn und/oder Titan
  • – Seltene Erden, insbesondere Cer, vorzugsweise zusammen mit Chrom und/oder Nickel und/oder Kobalt,
  • – Mangan, vorzugsweise zusammen mit Zinn und/oder Titan,
  • – Eisen, vorzugsweise zusammen mit Zinn und/oder Titan.
Generally, without limitation to the specific embodiments, the volume-colored glass-ceramic according to one embodiment comprises ions of at least one of the following metals or combinations of ions of the following metals:
  • Vanadium, in particular together with tin and / or titanium
  • Rare earths, in particular cerium, preferably together with chromium and / or nickel and / or cobalt,
  • Manganese, preferably together with tin and / or titanium,
  • - Iron, preferably together with tin and / or titanium.

Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung eignet sich sehr gut dazu, die Färbung eines mit Vanadiumoxid volumengefärbten Glaskeramik-Artikels lokal abzuschwächen. Demgemäß wird hierbei in dem lokalen Bereich die Transmission im sichtbaren Spektralbereich zwischen 380 Nanometern und 780 Nanometern durch die Erhitzung angehoben. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform ist daher ein mit Vanadiumoxid volumengefärbtes Glaskeramikelement vorgesehen, bei welchem im ersten erfindungsgemäß behandelten Bereich 20 die integrale Lichttransmission im sichtbaren Spektralbereich gegenüber einem benachbarten zweiten, nicht behandelten Bereich 22 angehoben ist.The process according to this embodiment of the invention is very suitable for locally attenuating the coloration of a vanadium oxide volume-colored glass-ceramic article. Accordingly, in the local region, the transmission in the visible spectral range between 380 nanometers and 780 nanometers is increased by the heating. According to a preferred development of this embodiment, therefore, a vanadium oxide volume-colored glass ceramic element is provided, in which in the first area treated according to the invention 20 the integral light transmission in the visible spectral range with respect to an adjacent second untreated area 22 is raised.

Auf diese Weise können in einfacher Weise beispielsweise Fenster mit höherer Transmission in einem ansonsten dunkel erscheinenden Glaskeramik-Kochfeld erzeugt werden. Unter einem solchen Fenster kann dann eine Anzeige angebracht werden, welche für den Betrachter gut sichtbar leuchtet. Unter einem Fenster als besonders bevorzugter Form eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten aufgehellten Bereichs wird ein Bereich verstanden, der von mindestens drei Seiten oder zu mindestens 50% seines Umfangs von benachbarten, nicht aufgehellten zweiten Bereichen umgeben ist. Vorzugsweise ist der erste Bereich vollständig von zweiten Bereichen, beziehungsweise nicht aufgehelltem Glaskeramikmaterial umgeben.In this way, for example, windows with higher transmission can be generated in an otherwise dark-appearing glass ceramic hob in a simple manner. Under such a window, a display can then be attached, which is clearly visible to the viewer. A window as a particularly preferred form of a brightened area produced by the method according to the invention is understood to mean a region which is surrounded by at least three sides or at least 50% of its circumference by adjacent, non-brightened second areas. Preferably, the first region is completely surrounded by second regions or non-brightened glass ceramic material.

Vanadiumoxid stellt ein sehr starkes Färbemittel dar. Eine starke Färbung erfolgt dabei im Allgemeinen erst bei der Keramisierung. Durch geeignete Lasereinstrahlung auf die durch lokales Entfernen der Beschichtung 5 kann eine Volumenfärbung durch Vanadiumoxid wieder zumindest teilweise rückgängig gemacht werden. Um für den Fall einer mit Vanadiumoxid gefärbten Glaskeramik einen deutlich sichtbaren Effekt zu erzielen, ist dabei gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Glaskeramik mindestens 0,005, vorzugsweise mindestens 0,01 Gewichtsprozent Vanadiumoxid enthält. Dies verursacht eine hinreichend starke Färbung und entsprechend einen deutliche Transmissionsänderung im optisch modifizierten Bereich 20.Vanadium oxide is a very strong colorant. A strong coloration generally only occurs during ceramization. By suitable laser irradiation on by local removal of coating 5 a volume staining by vanadium oxide can be at least partially reversed again. In order to achieve a clearly visible effect in the case of a vanadium oxide-colored glass ceramic, it is provided according to an embodiment of the invention that the glass ceramic contains at least 0.005, preferably at least 0.01 weight percent vanadium oxide. This causes a sufficiently strong color and correspondingly a significant change in transmission in the optically modified region 20 ,

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden nach dem Entfernen der Beschichtung mit einem gepulsten hochfokussierten Laserstrahl in kleinen punktförmigen Volumen (typischerweise deutlich kleiner als 1 mm3) innerhalb der Glaskeramik Defekte erzeugt. Diese Defekte führen zu einer lokalen Reflexions- bzw. Streufläche, welche auftreffendes Licht ablenkt, reflektiert oder in alle Richtungen streut und so zu einem Milchglaseffekt führt. Das Glas wird lokal transluzent. Der Fokus des Laserstrahls wird dabei von Punkt zu Punkt innerhalb der Glaskeramik 2 geführt, so dass flächig oder räumlich ausgedehnte Muster erzeugt werden können. Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Bereich 20 in der Glaskeramik 2 durch Fokussieren des Laserstrahls 71 im Inneren der Glaskeramik 2 und Erzeugen von punktuellen lichtstreuenden Defekten 23 optisch modifiziert. Auch hier erfolgt die Modifikation der optischen Eigenschaften nach dem Erzeugen eines Strukturelements 53 durch lokales Entfernen der Beschichtung 5. Dabei wird der Laserstrahl 71 ebenfalls wie bei der Senkung der Transmission durch den zuvor entfernten Bereich der Beschichtung 5 hindurch in die Glaskeramik 2 eingestrahlt. Auch hier wird bevorzugt, dass die seitliche Kontur 21 des optisch modifizierten ersten Bereichs 20 zumindest abschnittsweise deckungsgleich mit der Kontur 55 des Strukturelements 53, also der Kontur 55 des Bereiches ist, in welchem die Beschichtung 5 entfernt ist. Um die Defekte 23 im Inneren der Glaskeramik 2 zu erzeugen, wird der Fokus des Laserstrahls 71 bevorzugt in eine Tiefe im Bereich von 500 bis 2000 μm, besonders bevorzugt in eine Tiefe im Bereich von 100 bis 1500 μm unterhalb der Oberfläche der Glaskeramik gelegt. Durch die im Inneren der Glaskeramik 2 liegenden Defekte 23 wird die Festigkeit des Glaskeramikelements 1, gemessen mit einem Kugelfalltest nicht oder nur unwesentlich beeinflusst.According to a further embodiment of the invention, defects are produced within a glass ceramic after removing the coating with a pulsed highly focused laser beam in small punctiform volumes (typically significantly smaller than 1 mm 3 ). These defects lead to a local reflection or scattering surface which deflects, reflects or scatters incident light in all directions and thus leads to a frosted glass effect. The glass becomes locally translucent. The focus of the laser beam is thereby from point to point within the glass ceramic 2 guided, so that flat or spatially extended patterns can be generated. At the in 7 shown embodiment is an area 20 in the glass ceramic 2 by focusing the laser beam 71 inside the glass ceramic 2 and generating punctual light scattering defects 23 optically modified. Again, the modification of the optical properties takes place after the creation of a structural element 53 by locally removing the coating 5 , At the same time, the laser beam becomes 71 also as in lowering the transmission through the previously removed area of the coating 5 through into the glass ceramic 2 irradiated. Again, it is preferred that the lateral contour 21 of the optically modified first region 20 at least partially congruent with the contour 55 of the structure element 53 So the contour 55 the area is in which the coating 5 is removed. To the defects 23 inside the glass ceramic 2 to generate, becomes the focus of the laser beam 71 preferably in a depth in the range of 500 to 2000 microns, more preferably placed in a depth in the range of 100 to 1500 microns below the surface of the glass-ceramic. Through the inside of the glass ceramic 2 lying defects 23 becomes the strength of the glass ceramic element 1 , measured with a ball drop test not or only insignificantly influenced.

Diese Ausführungsform der Erfindung kann alternativ, aber auch zusätzlich zu einer Senkung der Lichttransmission der Glaskeramik vorgesehen werden. So kann beispielsweise ein erster Bereich 20 mit abgesenkter Transmission lichtstreuende Defekte 23 enthalten.This embodiment of the invention can alternatively, but also in addition to a reduction in the light transmission of the glass-ceramic are provided. For example, a first area 20 with lowered transmission light scattering defects 23 contain.

Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung kann der erste Bereich 20 auch durch Ablation der Glaskeramik an der Oberfläche mittels des Laserstrahls 71 optisch modifiziert werden. 8 zeigt dazu ein weiteres Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist oder umfasst der in seinen optischen Eigenschaften modifizierte erste Bereich 20 der Glaskeramik eine Mattierung 24 der Oberfläche der Glaskeramik im Bereich, an welchem die Beschichtung 5 entfernt wurde.According to another embodiment of the invention, the first region 20 also by ablation of the glass ceramic on the surface by means of the laser beam 71 optically modified. 8th shows a further embodiment of this. In this embodiment, the first region modified in its optical properties is or comprises 20 the glass ceramic a matting 24 the surface of the glass ceramic in the area where the coating 5 was removed.

Dazu kann die Laserintensität so eingestellt werden, dass die Glaskeramik direkt an der Oberfläche nach dem Entfernen der Beschichtung 5 auch mit ablatiert wird, wodurch eine Mattierung 24 entsteht. Es ist also kein weiterer Prozessschritt nötig. Gegebenenfalls kann die Laserintensität auch an die im Allgemeinen unterschiedlichen Ablationsschwellen von Beschichtung 5 und Glaskeramik 2 angepasst werden.For this purpose, the laser intensity can be adjusted so that the glass ceramic directly on the surface after removing the coating 5 also with ablatiert, whereby a matting 24 arises. So no further process step is necessary. Optionally, the laser intensity may also be responsive to the generally different ablation thresholds of coating 5 and glass ceramic 2 be adjusted.

Jedenfalls wird es bevorzugt, dass die dabei an der Oberfläche der Glaskeramik entstehenden Defekte möglichst klein sind, um die Festigkeit des Glaskeramikelements 1 möglichst wenig zu beeinflussen. Dafür eignet sich vor allem ein Laser im UV Wellenlängenbereich. Insbesondere wird ein Laser mit einer Wellenlänge kleiner 360 nm bevorzugt.In any case, it is preferred that the defects that occur on the surface of the glass ceramic are as small as possible in order to increase the strength of the glass ceramic element 1 to influence as little as possible. Above all, a laser in the UV wavelength range is suitable for this purpose. In particular, a laser with a wavelength of less than 360 nm is preferred.

Die Pulsintensität wird gemäß einer Weiterbildung abhängig davon gewählt, in welcher Weise das Glaskeramikelement optisch modifiziert wird. Wird nach dem Entfernen der Beschichtung 5 wie bei dem in 8 gezeigten Beispiel die Oberfläche der Glaskeramik 2 ablatiert, wird die Pulsintensität so gewählt, dass die Ablationsschwelle der Glaskeramik überschritten wird.The pulse intensity is selected according to a development depending on the way in which the glass-ceramic element is optically modified. Will after removing the coating 5 like the one in 8th Example shown, the surface of the glass ceramic 2 ablated, the pulse intensity is chosen so that the ablation threshold of the glass-ceramic is exceeded.

Wird die Glaskeramik optisch modifiziert, indem wie bei den in den 3 bis 6 gezeigten Beispielen die Lichttransmission der Glaskeramik durch die Bestrahlung mit dem Laser 7 verändert, insbesondere abgesenkt wird, so wird die Pulsintensität (Leistung pro Fläche) vorzugsweise so gewählt, dass die Ablationsschwelle nicht überschritten wird. Die Ablationsschwelle ist im Allgemeinen auch wellenlängenabhängig. Als Beispiel sei die unter dem Namen Robax vertriebene Glaskeramik genannt. Deren Ablationsschwelle liegt bei einer Laserwellenlänge von 1064 nm bei 5,2·1015 W/m2 und bei einer Laserwellenlänge von 532 nm bei 1,1·1016 W/m2. Bei 532 nm Wellenlänge ist die Ablationsschwelle zwar höher, allerdings kann der Laserstrahl auch besser fokussiert werden, so dass ein Leistungsverlust durch eine Frequenzverdopplung und die höhere Ablationsschwelle ausgeglichen wird. Allgemein ist bei der Ausführungsform mit einer Transmissionsänderung, insbesondere Transmissionsabsenkung aber vorteilhaft, wenn die Laserintensität nahe an der Ablationsschwelle liegt. Gemäß einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Laserintensität unterhalb der Ablationsschwelle der Glaskeramik liegt, aber mindestens 75%, vorzugsweise mindestens 80% der Ablationsschwelle hat.If the glass-ceramic is optically modified, as in the in the 3 to 6 the examples shown, the light transmission of the glass ceramic by the irradiation with the laser 7 changed, in particular lowered, the pulse intensity (power per area) is preferably chosen so that the ablation threshold is not exceeded. The ablation threshold is also generally wavelength dependent. An example is the glass ceramic marketed under the name Robax. Its ablation threshold is 5.2 × 10 15 W / m 2 at a laser wavelength of 1064 nm and 1.1 × 10 16 W / m 2 at a laser wavelength of 532 nm. At 532 nm wavelength, the ablation threshold is higher, but the laser beam can also be better focused so that power loss is compensated by frequency doubling and the higher ablation threshold. General is in the embodiment with a Transmittance change, but in particular transmission reduction advantageous if the laser intensity is close to the ablation threshold. According to a development of this embodiment of the invention it is provided that the laser intensity is below the ablation threshold of the glass ceramic, but at least 75%, preferably at least 80% of the ablation threshold has.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Glaskeramik 2 im bestrahlten Bereich optisch modifiziert wird, indem punktuelle lichtstreuende Defekte 23 in der Glaskeramik 2 erzeugt werden, ist es günstig, wenn die Pulsintensität so eingestellt wird, dass im Inneren der Glaskeramik die Ablationsschwelle überschritten wird, während die Pulsintensität an der Oberfläche der Glaskeramik unterhalb der Ablationsschwelle bleibt. Zur besseren Defektausprägung ist hier insbesondere bei sehr kurz gepulsten Lasern ein Betrieb im Burst-Mode von Vorteil, da er den geringen Wärmeeintrag, der sonst vorteilhaft ist, aufwiegt und so deutlich größere Defekte hervorhebt. Bei einem Betrieb im Burst-Mode werden Laserpulse in eine Serie von Sub-Pulsen unterteilt.In the embodiment of the invention in which the glass-ceramic 2 in the irradiated area is optically modified by punctual light-scattering defects 23 in the glass ceramic 2 be generated, it is advantageous if the pulse intensity is adjusted so that the inside of the glass ceramic, the ablation threshold is exceeded, while the pulse intensity at the surface of the glass ceramic remains below the ablation threshold. For better defect manifestation, operation in burst mode is particularly advantageous in the case of very short pulsed lasers since it outweighs the low heat input, which is otherwise advantageous, and thus emphasizes significantly larger defects. In burst mode operation, laser pulses are divided into a series of sub-pulses.

Insbesondere bei transparenter Glaskeramik wird bei Kochfeldern auf der Unterseite mittels einer oder mehreren Farbschichten das Design der Kochfläche erzeugt. Mittels transluzenter Farben werden zum Teil Displayfenster gedruckt. Die Hersteller von Kochfeldern platzieren unterhalb dieser transluzenten Schicht ihre LED oder andere optische Anzeigen. Dabei werden zum Teil Streuscheiben und Symbole auf die LED aufgesetzt. Die Strukturierung bestimmter Symbole kann nun künftig durch die unterseitige Beschichtung der Glaskeramik und nachträgliche Bearbeitung mittels der erfindungsgemäßen Ablation der Beschichtung erfolgen. Dadurch können auch Standard-LEDs im unter der Kochplatte angeordneten Elektronikbord eingesetzt und das spezifische Design über die erfindungsgemäße Strukturierung des Glaskeramikelements dargestellt werden.In particular, in the case of transparent glass ceramic, the design of the cooking surface is produced on cooktops on the underside by means of one or more color layers. By means of translucent colors, display windows are sometimes printed. The manufacturers of hobs place their LEDs or other optical displays below this translucent layer. Some of the lenses and symbols are placed on the LED. The structuring of certain symbols can now be carried out in the future by the underside coating of the glass ceramic and subsequent processing by means of the ablation of the coating according to the invention. As a result, standard LEDs can also be used in the electronics board arranged below the cooking plate, and the specific design can be represented by the structuring according to the invention of the glass ceramic element.

9 zeigt dazu schematisch ein Glaskeramik-Kochfeld 30 gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung. Das Glaskeramik-Kochfeld 30 umfasst ein erfindungsgemäß strukturiertes Glaskeramikelement 1, welches die Kochplatte des Glaskeramik-Kochfelds 30 bildet und über der oder den Heizeinrichtungen 34 zur Erhitzung des Garguts angeordnet ist. Unter dem Strukturelement 53 des Glaskeramikelements 1, welches durch einen Bereich gebildet wird, in welchem die Beschichtung 5 entfernt ist, ist dabei eine Lichtquelle so angeordnet, dass deren Licht durch das Strukturelement 53 hindurch zur Nutzseite der Glaskeramik-Kochplatte gelangt und für eine Bedienperson sichtbar. Die Lichtquelle umfasst vorzugsweise eine Leuchtdiode. Möglich ist aber auch, als Lichtquelle einen Lichtleiter vorzusehen, dessen Lichtaustrittsfläche unter dem Strukturelement liegt. Damit können beleuchtete Anzeigeelemente auch beispielsweise in den Heißbereich verlagert werden, ohne dass das Leuchtelement (insbesondere wieder eine Leuchtdiode), welches den Lichtleiter beleuchtet, hohen Temperaturen ausgesetzt wird. 9 schematically shows a glass ceramic hob 30 according to another aspect of the invention. The glass ceramic hob 30 comprises a glass ceramic element structured according to the invention 1 , which is the cooking plate of the ceramic hob 30 forms and over the heater or heaters 34 is arranged to heat the food. Under the structural element 53 of the glass ceramic element 1 , which is formed by a region in which the coating 5 is removed, a light source is arranged so that their light through the structural element 53 passes through the useful side of the glass ceramic hot plate and visible to an operator. The light source preferably comprises a light emitting diode. But it is also possible to provide a light guide as a light source, the light exit surface is located under the structural element. In this way, illuminated display elements can also be displaced, for example, into the hot region, without the luminous element (in particular a light-emitting diode), which illuminates the light guide, being exposed to high temperatures.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Lichtquelle ein Display, insbesondere eine Matrixanzeige oder Segmentanzeige. Das Strukturelement 53 kann gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung dann ein Fenster für dieses Display sein.According to a further embodiment, the light source comprises a display, in particular a matrix display or segment display. The structural element 53 may then be a window for this display according to this embodiment of the invention.

Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform ist unter dem Strukturelement 53 ein Elektronikbord 31 insbesondere in Form einer Leiterplatte angeordnet. Auf dem Elektronikbord ist zumindest eine Leuchtdiode 32 montiert. Die Leuchtdiode 32 ist dabei so angeordnet, dass deren Licht durch das Strukturelement 53 hindurch zur Oberseite des Glaskeramikelements 1, also zur Nutzseite der Glaskeramik-Kochplatte gelangt und dort für eine Bedienperson sichtbar ist. Das Strukturelement 53 schafft dabei eine strukturierte Beleuchtung, die ein von der Bedienperson erfassbares durch das Licht der LED 32 leuchtendes Symbol bildet. Auf Streuscheiben kann insbesondere dann verzichtet werden, wenn der erste Bereich 20 selbst lichtstreuende Strukturen, wie insbesondere Defekte 23 im Inneren der Glaskeramik 2 und/oder eine Mattierung 24 aufweist.At the in 9 illustrated embodiment is below the structural element 53 an electronics board 31 arranged in particular in the form of a printed circuit board. On the electronics board is at least one light emitting diode 32 assembled. The light-emitting diode 32 is arranged so that its light through the structural element 53 through to the top of the glass ceramic element 1 , So reaches the useful side of the glass ceramic hot plate and there is visible to an operator. The structural element 53 creates a structured lighting, which can be detected by the operator by the light of the LED 32 forming luminous symbol. On spreading discs can be omitted in particular when the first area 20 even light-scattering structures, in particular defects 23 inside the glass ceramic 2 and / or a matting 24 having.

Besonders bevorzugte Beschichtungen 5 sind Sol-Gel-Schichten, die ein oxidisches Netzwerk ausbilden und Dekorpigmente enthalten, beziehungsweise nach dem Aushärten eine Matrix eines solchen oxidischen Netzwerks mit darin eingebetteten Dekorpigmenten bilden. Ganz besonders bevorzugt als oxidische Netzwerke werden SiO2-Netzwerke, beziehungsweise eine SiO2-Matrix. Gegebenenfalls können im Netzwerk noch organische Reste vorhanden sein. Die Beschichtung 5 ist dabei aber nach wie vor überwiegend anorganisch. Auch die Dekorpigmente sind vorzugsweise anorganisch.Particularly preferred coatings 5 are sol-gel layers which form an oxidic network and contain decorative pigments, or after curing form a matrix of such an oxide network with decorative pigments embedded therein. Very particularly preferred as oxide networks are SiO 2 networks, or an SiO 2 matrix. Optionally, organic radicals may still be present in the network. The coating 5 is still predominantly inorganic. The decorative pigments are preferably inorganic.

Derartige Beschichtungen sind sehr haltbar und temperaturbeständig und lassen sich je nach Wahl der Dekorpigmente in einer nahezu unbegrenzten Anzahl verschiedener optischer Anmutungen herstellen. Dafür stellt gerade die Strukturierung solcher Beschichtungen eine Schwierigkeit dar, insbesondere, wenn ein hoher Pigmentanteil vorhanden ist, oder die einzelnen Pigmentpartikel relativ groß sind. Letzteres ist beispielsweise der Fall, wenn plättchenförmige Dekorpigmente eingesetzt werden, um Metallic- oder Glitzereffekte hervorzurufen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann hier sogar die einzelnen Pigmentpartikel durchtrennen und diese sauber schneiden.Such coatings are very durable and temperature resistant and can be produced depending on the choice of decorative pigments in a virtually unlimited number of different optical appearances. For this particular, the structuring of such coatings is a difficulty, especially if a high pigment content is present, or the individual pigment particles are relatively large. The latter is the case, for example, when platelet-shaped decorative pigments are used to produce metallic or glitter effects cause. Here, the process according to the invention can even cut through the individual pigment particles and cut them cleanly.

Geeignete Beschichtungszusammensetzungen und daraus hergestellte Beschichtungen sind unter anderem aus der DE 10 2008 031 426 A1 , sowie der DE 10 2008 031 428 A1 bekannt, deren Offenbarung diesbezüglich vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Demnach wird in Weiterbildung der Erfindung eine Beschichtung 5 in Form einer Versiegelungsschicht für Dekorschichten hergestellt, in dem in einem ersten Schritt die Dekorschicht mittels eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt wird, wobei die Schicht auf das Glas- oder Glaskeramik-Substrat aufgebracht und durch Einbrennen ausgehärtet wird, und in einem zweiten Schritt die Dekorschicht mit einer Versiegelungsschicht abgedeckt wird, die ebenfalls mittels eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt wird, wobei anorganische Dekorpigmente und Füllstoffe mit einem Sol vermischt werden, wobei die anorganischen Dekorpigmente plättchenförmige Pigment-Partikel und anorganische Festschmierstoff-Partikel umfassen, die in einem Verhältnis im Bereich von 10:1 bis 1:1 Gew.-%, bevorzugt 5:1 bis 1:1 Gew.-% und besonders bevorzugt 3:1 bis 1,5:1 Gew.-% zugegeben werden, und die erzeugte Mischung auf das Glaskeramik-Substrat mit der ausgehärteten Dekorschicht aufgebracht und anschließend bei erhöhten Temperaturen ausgehärtet wird. Die ausgehärtete Versiegelungsschicht kann die gleiche Zusammensetzung wie die ausgehärtete Dekorschicht 5 aufweisen, mit dem Unterschied, dass das Metalloxid-Netzwerk der Versiegelungsschicht mehr, bezogen auf die Anzahl der organischen Reste vorzugsweise mindestens 5% mehr organische Reste als das Metalloxid-Netzwerk der Dekorschicht enthält. Unter einem Metalloxid-Netzwerk wird dabei auch ein oxidisches Netzwerk mit in elementarer Form halbleitenden Elementen verstanden (insbesondere also auch das bereits erwähnte SiO2-Netzwerk).Suitable coating compositions and coatings made therefrom are known, inter alia, from DE 10 2008 031 426 A1 , as well as the DE 10 2008 031 428 A1 known, the disclosure of which is fully made in this regard also the subject of the present application. Accordingly, in a further development of the invention, a coating 5 in the form of a sealing layer for decorative layers, in which, in a first step, the decorative layer is produced by means of a sol-gel process, wherein the layer is applied to the glass or glass-ceramic substrate and cured by baking, and in a second step the Decorative layer is covered with a sealing layer, which is also prepared by a sol-gel process, wherein inorganic decorative pigments and fillers are mixed with a sol, the inorganic decorative pigments comprising platelet-shaped pigment particles and inorganic solid lubricant particles, which in a ratio Range from 10: 1 to 1: 1 wt .-%, preferably 5: 1 to 1: 1 wt .-% and particularly preferably 3: 1 to 1.5: 1 wt .-% are added, and the mixture produced on the glass-ceramic substrate is applied with the cured decorative layer and then cured at elevated temperatures. The cured sealing layer can have the same composition as the cured decorative layer 5 , with the difference that the metal oxide network of the sealing layer contains more, based on the number of organic radicals, preferably at least 5% more organic radicals than the metal oxide network of the decorative layer. Under a metal oxide network is also an oxidic network understood in elemental form semiconducting elements (especially so also the aforementioned SiO 2 network).

Anders als vorstehend beschrieben, können aber auch andere Versiegelungsschichten verwendet werden. Neben den oben beschriebenen Sol-Gel-Versiegelungsschichten eignen sich beispielsweise auch Silikonschichten oder silikonbasierte Schichten dazu, eine darunterliegende Beschichtung zu versiegeln. Gegebenenfalls können auch Kunststoffe eingesetzt werden.Other than described above, however, other sealing layers may be used. For example, in addition to the sol-gel sealant layers described above, silicone layers or silicone-based layers are also suitable for sealing an underlying coating. Optionally, plastics can also be used.

Ebenso können auf der Unterseite keramische Farben, die speziell an die Anforderungen einer keramischen Unterseitenbeschichtung angepasst wurden, verwendet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung sind Hybridschichten, wie in DE 10 2012 103 507 A1 beschrieben. Bezugszeichenliste Glaskeramikelement 1 Glaskeramik 2 Vorrichtung zur Herstellung strukturierter Beschichtungen 3 Seitenfläche von 1 10, 11 Beschichtung 5 Laser 7 Fokussierungsoptik 9 Steuerungseinrichtung 13 Galvanometerscanner 15 X-Y-Tisch 16 optisch modfizierter Bereich von 2 20 Kontur von 20 21 zu 20 benachbarter Bereich von 2 22 lichtstreuender Defekt in 20 23 Mattierung 24 Glaskeramik-Kochfeld 30 Elektronikbord 31 Leuchtdiode 32 Heizeinrichtung 34 Farbschicht 51 Versiegelungsschicht oder Farbschicht 52 Strukturelement 53 Fenster 54 Kontur von 53 55 Laserstrahl 71 Transmissionskurven 120, 122, 171, 172, 173 Likewise, on the underside ceramic colors, which have been specially adapted to the requirements of a ceramic underside coating, can be used. A preferred embodiment of this invention are hybrid layers, as in DE 10 2012 103 507 A1 described. LIST OF REFERENCE NUMBERS Ceramic element 1 ceramic 2 Device for producing structured coatings 3 Side surface of 1 10, 11 coating 5 laser 7 focusing optics 9 control device 13 galvanometer 15 XY table 16 optically modified area of 2 20 Contour of 20 21 to 20 adjacent area of 2 22 light scattering defect in 20 23 matting 24 Ceramic glass hob 30 electronics board 31 led 32 heater 34 coat of paint 51 Sealing layer or paint layer 52 structural element 53 window 54 Contour of 53 55 laser beam 71 transmission curves 120, 122, 171, 172, 173

Claims (23)

Verfahren zur Herstellung eines Glaskeramikelements mit strukturierter Beschichtung, mit den Schritten – Bereitstellen eines Glaskeramikelements (1) mit einer im sichtbaren Spektralbereich zumindest teilweise lichtblockenden, vorzugsweise opaken Beschichtung, – Bestrahlen des Glaskeramikelements (1) mit einem gepulsten Laserstrahl, so dass durch Ablation die Beschichtung (5) entfernt wird, wobei – der Laserstrahl während des Bestrahlens über die Oberfläche des Glaskeramikelements (1) bewegt wird, so dass ein Bereich der Beschichtung (5) entfernt wird, sowie – nach dem Entfernen der Beschichtung (5) Bestrahlen der Glaskeramik mit dem gleichen Laser (7) im Bereich der entfernten Beschichtung (5) derart, dass die Glaskeramik im bestrahlten Bereich optisch modifiziert wird.Process for producing a glass-ceramic element with structured coating, comprising the steps of providing a glass-ceramic element ( 1 ) having a preferably opaque coating in the visible spectral range, at least partially blocking the light, - irradiating the glass ceramic element ( 1 ) with a pulsed laser beam, so that by ablation the coating ( 5 ) is removed, wherein - the laser beam during irradiation over the surface of the glass ceramic element ( 1 ) is moved so that a portion of the coating ( 5 ), and - after removing the coating ( 5 ) Irradiating the glass ceramic with the same laser ( 7 ) in the area of the removed coating ( 5 ) such that the glass ceramic is optically modified in the irradiated area. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlen des Glaskeramikelements (1) mit dem gepulsten Laserstrahl auf der mit der Beschichtung (5) versehenen Seite des Glaskeramikelements (1) erfolgt.Method according to the preceding claim, characterized in that the irradiation of the glass ceramic element ( 1 ) with the pulsed laser beam on the with the coating ( 5 ) provided side of the glass ceramic element ( 1 ) he follows. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von kleiner als 800 nm verwendet wird.Method according to the preceding claim, characterized in that laser radiation with a wavelength of less than 800 nm is used. Verfahren gemäß einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gepulste Laserstrahlung mit einer Pulslänge von kleiner 1000 ps, vorzugsweise kleiner 200 ps, besonders bevorzugt kleiner 20 ps verwendet wird.Method according to one of the two preceding claims, characterized in that pulsed laser radiation with a pulse length of less than 1000 ps, preferably less than 200 ps, more preferably less than 20 ps is used. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramik optisch modifiziert wird, indem die Lichttransmission der Glaskeramik durch die Bestrahlung mit dem Laser (7) abgesenkt wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the glass-ceramic is optically modified by the light transmission of the glass-ceramic by the irradiation with the laser ( 7 ) is lowered. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserintensität beim Bestrahlen der Glaskeramik (2) unterhalb der Ablationsschwelle der Glaskeramik (2) bleibt.Method according to the preceding claim, characterized in that the laser intensity when irradiating the glass-ceramic ( 2 ) below the ablation threshold of the glass-ceramic ( 2 ) remains. Verfahren gemäß einem der zwei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Absenkung der Lichttransmission der Glaskeramik (2) der relative Abstand der Fokusebene des Lasers (7) zur Oberfläche des Glaskeramikelements (1) 2 bis 10 mm, bevorzugt 4 bis 8 mm beträgt und die Fokusebene über oder unter die Oberfläche des bereitgestellten Glaskeramikelements (1) gelegt wird.Method according to one of the two preceding claims, characterized in that when lowering the light transmission of the glass-ceramic ( 2 ) the relative distance of the focal plane of the laser ( 7 ) to the surface of the glass ceramic element ( 1 ) Is 2 to 10 mm, preferably 4 to 8 mm, and the focal plane above or below the surface of the provided glass ceramic element ( 1 ) is placed. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit färbenden Metallionen volumengefärbte Glaskeramik verwendet und nach dem Entfernen der Beschichtung (5) ein Bestrahlen der Glaskeramik mit dem Laser (7) im Bereich der entfernten Beschichtung (5) derart erfolgt, dass die Glaskeramik im bestrahlten Bereich durch Absenkung des Absorptionskoeffizienten optisch modifiziert wird.Method according to one of the preceding Claims 1 to 4 or 6, characterized in that a glass ceramic volume-colored with coloring metal ions is used, and after removal of the coating ( 5 ) irradiation of the glass ceramic with the laser ( 7 ) in the area of the removed coating ( 5 ) such that the glass ceramic is optically modified in the irradiated area by lowering the absorption coefficient. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsdichte des Laserlichts so gewählt wird, dass sich der bestrahlte Bereich der Glaskeramikplatte lokal aufheizt, wobei – mindestens so lange aufgeheizt wird, bis im Volumen des erhitzten Bereichs die Transmission des Glaskeramikmaterials in zumindest einem spektralen Bereich innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs zwischen 380 Nanometern und 780 Nanometern Lichtwellenlänge erhöht wird, und – die Einstrahlung des Laserlichts nach der Aufheizung beendet wird und der bestrahlte Bereich abkühlt.Method according to the preceding claim, characterized in that the power density of the laser light is selected such that the irradiated area of the glass ceramic plate locally heats, wherein - is heated at least until the volume of the heated area, the transmission of the glass ceramic material in at least one spectral Within the visible spectral range between 380 nanometers and 780 nanometers wavelength of light is increased, and - the irradiation of the laser light is stopped after heating and the irradiated area cools. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen eines Bereichs der Beschichtung (5) der Laserstrahl (71) im Inneren der Glaskeramik (2) fokussiert und die Glaskeramik (2) im bestrahlten Bereich optisch modifiziert wird, indem punktuelle lichtstreuende Defekte (23) in der Glaskeramik (2) erzeugt werden, wobei vorzugsweise im Inneren der Glaskeramik (2) die Ablationsschwelle überschritten wird, während die Pulsintensität an der Oberfläche der Glaskeramik unterhalb der Ablationsschwelle bleibt. Method according to one of the preceding claims 1 to 7 or 9, characterized in that after removal of a portion of the coating ( 5 ) the laser beam ( 71 ) inside the glass ceramic ( 2 ) and the glass ceramic ( 2 ) is optically modified in the irradiated area by punctiform light-scattering defects ( 23 ) in the glass ceramic ( 2 ), wherein preferably in the interior of the glass ceramic ( 2 ) the ablation threshold is exceeded while the pulse intensity at the surface of the glass-ceramic remains below the ablation threshold. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der Beschichtung (5) die Oberfläche der Glaskeramik (2) ablatiert wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 5 or 7 to 10, characterized in that after removal of the coating ( 5 ) the surface of the glass ceramic ( 2 ) is ablated. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch Ablation die Beschichtung (5) auf einer genoppten Seite des Glaskeramikelements (1) entfernt wird.Method according to one of the preceding claims 1 to 5 or 7 to 11, characterized in that by ablation the coating ( 5 ) on a dimpled side of the glass ceramic element ( 1 ) Will get removed. Plattenförmig ausgebildetes Glaskeramikelement (1) mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen (10, 11) auf, wobei – mindestens auf einer der Seitenflächen (10, 11) eine im sichtbaren Spektralbereich zumindest teilweise lichtblockende, vorzugsweise opake Beschichtung (5) aufgebracht ist, wobei – ein Bereich der Beschichtung (5) entfernt ist, und wobei – die Glaskeramik (2) des Glaskeramikelements (1) einen ersten Bereich (20) aufweist, in welchem dessen optische Eigenschaften gegenüber den optischen Eigenschaften benachbarter zweiter Bereiche (22) modifiziert sind, wobei die Kontur (21) des ersten Bereiches (20) zumindest abschnittsweise deckungsgleich mit der Kontur (55) des Bereiches ist, in welchem die Beschichtung (5) entfernt ist, dergestalt, dass der Verlauf der Kontur (21) des ersten Bereichs (20) in den deckungsgleichen Abschnitten maximal um 20 μm, vorzugsweise maximal um 5 μm zum Verlauf der Kontur (55) des Strukturelements (53) versetzt ist, und wobei der erste Bereich (20) und benachbarte zweite Bereiche (22) monolithisch sind, so dass der erste Bereich (20) und die benachbarten Bereiche (22) ohne Fügegrenze ineinander übergehen.Plate-shaped glass ceramic element ( 1 ) with two opposite side surfaces ( 10 . 11 ), wherein - at least on one of the side surfaces ( 10 . 11 ) in the visible spectral range at least partially light-blocking, preferably opaque coating ( 5 ), wherein - an area of the coating ( 5 ), and wherein - the glass-ceramic ( 2 ) of the glass ceramic element ( 1 ) a first area ( 20 ), in which its optical properties with respect to the optical properties of adjacent second regions ( 22 ) are modified, the contour ( 21 ) of the first area ( 20 ) at least partially congruent with the contour ( 55 ) of the area in which the coating ( 5 ) is removed, such that the course of the contour ( 21 ) of the first area ( 20 ) in the congruent sections a maximum of 20 microns, preferably a maximum of 5 microns to the contour of the contour ( 55 ) of the structural element ( 53 ), and wherein the first area ( 20 ) and adjacent second areas ( 22 ) are monolithic, so the first area ( 20 ) and the neighboring areas ( 22 ) merge without joining limit. Glaskeramikelement gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) mehrere Schichten (51, 52) aufweist, wobei die Kontur (55) des durch Entfernen der Beschichtung gebildeten Strukturelements (53) der Beschichtung (5) deckungsgleiche Ränder der entfernten Bereiche der Schichten (51, 52) umfasst.Glass-ceramic element according to the preceding claim, characterized in that the coating ( 5 ) multiple layers ( 51 . 52 ), wherein the contour ( 55 ) of the structural element formed by removing the coating ( 53 ) of the coating ( 5 ) congruent edges of the removed areas of the layers ( 51 . 52 ). Glaskeramikelement gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichttransmission des ersten Bereichs (21) gegenüber benachbarten zweiten Bereichen (22) abgesenkt ist.Glass-ceramic element according to the preceding claim, characterized in that the light transmission of the first region ( 21 ) to adjacent second areas ( 22 ) is lowered. Glaskeramikelement gemäß dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass – der Unterschied der Transmission (τ1 – τ2)/(τ1 + τ2) mit τ2 als Transmission des ersten Bereiches (20) für eine bestimmte Wellenlänge und mit τ1 als Transmission des zweiten Bereiches (22) für diese Wellenlänge bei einer Variation der Wellenlänge über den sichtbaren Spektralbereich, vorzugsweise im Spektralbereich von 400 nm bis 780 nm um maximal 30%, vorzugsweise maximal 20% bezogen auf den Mittelwert dieses Unterschieds der Transmission schwankt, oder dass – der Unterschied (α1(λ) – α2(λ))/(α1(λ) + α2(λ)), bei welchem α1(λ) den Absorptionskoeffizient des ersten, bestrahlten Bereichs (20) und α2(λ) den Absorptionskoeffizient eines zweiten, benachbarten Bereichs (22) im Wellenlängenbereich von 400 bis 780 nm um maximal 30%, vorzugsweise maximal 20% bezogen auf den Mittelwert dieses Unterschieds schwankt.Glass-ceramic element according to the preceding claim, characterized in that the difference of the transmission (τ 1 -τ 2 ) / (τ 1 + τ 2 ) with τ 2 as transmission of the first region ( 20 ) for a certain wavelength and with τ 1 as transmission of the second region ( 22 ) for this wavelength varies with a variation of the wavelength over the visible spectral range, preferably in the spectral range from 400 nm to 780 nm by a maximum of 30%, preferably at most 20%, based on the mean value of this difference in transmission, or in that - the difference (α 1 (λ) - α 2 (λ)) / (α 1 (λ) + α 2 (λ)), in which α 1 (λ) the absorption coefficient of the first irradiated area (FIG. 20 ) and α 2 (λ) the absorption coefficient of a second, adjacent area ( 22 ) in the wavelength range of 400 to 780 nm by a maximum of 30%, preferably at most 20% based on the mean value of this difference varies. Glaskeramikelement gemäß einem der vier vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskeramik (2) des Glaskeramikelements (1) zumindest eines der folgenden Elemente Titan, Zinn, Eisen, Vanadium, Chrom, Cer, Neodym, Europium, Mangan, Kobalt, Nickel, Zink, Arsen, Antimon, Kupfer, Silber und/oder Gold enthält.Glass-ceramic element according to one of the four preceding claims, characterized in that the glass-ceramic ( 2 ) of the glass ceramic element ( 1 ) at least one of the following elements titanium, tin, iron, vanadium, chromium, cerium, neodymium, europium, manganese, cobalt, nickel, zinc, arsenic, antimony, copper, silver and / or gold. Glaskeramikelement gemäß einem der vorstehenden fünf Ansprüche, welches mit Vanadiumoxid volumengefärbt ist, und bei welchem im ersten Bereich (20) die integrale Lichttransmission im sichtbaren Spektralbereich gegenüber einem benachbarten zweiten Bereich (22) angehoben ist.Glass-ceramic element according to one of the preceding five claims, which is volume-dyed with vanadium oxide, and in which in the first region ( 20 ) the integral light transmission in the visible spectral region with respect to an adjacent second region ( 22 ) is raised. Glaskeramikelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (20) durch punktuelle lichtstreuende Defekte (23) in der Glaskeramik (2) optisch modifiziert ist. Glass-ceramic element according to one of the preceding claims 13 to 18, characterized in that the first region ( 20 ) by punctual light-scattering defects ( 23 ) in the glass ceramic ( 2 ) is optically modified. Glaskeramikelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der in seinen optischen Eigenschaften modifizierte erste Bereich (20) der Glaskeramik (2) eine Mattierung (24) der Oberfläche der Glaskeramik (2) im Bereich umfasst, an welchem die Beschichtung (5) entfernt ist.Glass-ceramic element according to one of the preceding claims 13 to 19, characterized in that the first region modified in its optical properties ( 20 ) of the glass ceramic ( 2 ) a matting ( 24 ) of the surface of the glass ceramic ( 2 ) in the region where the coating ( 5 ) is removed. Glaskeramikelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Bereichs, in welchem die Beschichtung (5) entfernt wurde, zumindest abschnittsweise kleiner als 450 μm, vorzugsweise kleiner als 300 μm ist.Glass-ceramic element according to one of the preceding claims 13 to 20, characterized in that the width of the region in which the coating ( 5 ) has been removed, at least in sections less than 450 microns, preferably less than 300 microns. Glaskeramik-Kochfeld (30), umfassend ein Glaskeramikelement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 13 bis 21, wobei das Glaskeramikelement (1) die Glaskeramik-Kochplatte des Glaskeramik-Kochfelds (30) bildet, wobei unter einem Strukturelement (53), welches durch einen Bereich gebildet wird, in welchem die Beschichtung (5) entfernt ist, eine Lichtquelle so angeordnet ist, dass deren Licht durch das Strukturelement (53) hindurch zur Nutzseite der Glaskeramik-Kochplatte gelangt und für eine Bedienperson sichtbar ist.Glass ceramic hob ( 30 ) comprising a glass ceramic element ( 1 ) according to one of the preceding claims 13 to 21, wherein the glass ceramic element ( 1 ) the glass-ceramic cooking plate of the glass-ceramic cooktop ( 30 ), wherein under a structural element ( 53 ), which is formed by a region in which the coating ( 5 ) is arranged, a light source is arranged so that its light through the structural element ( 53 ) passes through to the useful side of the glass ceramic cooking plate and is visible to an operator. Glaskeramik-Kochfeld gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei unter dem Strukturelement (53) ein Elektronikbord (31) angeordnet ist, wobei auf dem Elektronikbord (31) zumindest eine Leuchtdiode (32) montiert ist.Glass ceramic hob according to the preceding claim, wherein below the structural element ( 53 ) an electronics board ( 31 ), wherein on the electronics board ( 31 ) at least one light emitting diode ( 32 ) is mounted.
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