DE102015204965A1

DE102015204965A1 - Hausgeräteplatte mit einer Hausgerätegrundplatte und einer Oberflächenschichteinheit

Info

Publication number: DE102015204965A1
Application number: DE102015204965.5A
Authority: DE
Inventors: Hippolyte AMAVEDA; Luis Alberto ANGUREL LAMBAN; Maria Carmen Artal Lahoz; Francisco Javier Ester Sola; Elena Martinez Solanas; Mario Mora Alfonso; Maria Tomas Gimeno; Miguel Angel Bunuel Magdalena; Fernando Planas Layunta; Javier Sanz Naval
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2015-10-15
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: ES2548066A1; DE102015204965B4; ES2548066B1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Hausgeräteplatte (10), insbesondere einer Kochfeldplatte, mit einer Hausgerätegrundplatte (20) und einer Oberflächenschichteinheit (14). Um einen apparativen und energetischen Aufwand für die Herstellung der Oberflächenschichteinheit (14) zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenschichteinheit (14) zumindest eine Alkalisilikatschicht (30) aufweist. Ferner wird ein Verfahren (34) zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Hausgeräteplatte (10), insbesondere einer Kochfeldplatte, mit einer Hausgerätegrundplatte (20) und einer Oberflächenschichteinheit (14) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Hausgeräteplatte, insbesondere einer Kochfeldplatte, mit einer Hausgerätegrundplatte und einer Oberflächenschichteinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Hausgeräteplatte mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Wasserdichtheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Hausgeräteplatte, insbesondere einer Kochfeldplatte, mit einer Hausgerätegrundplatte und einer Oberflächenschichteinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenschichteinheit zumindest eine Alkalisilikatschicht aufweist.
Unter einer „Hausgeräteplatte“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine Oberfläche, insbesondere eine Arbeitsoberfläche, wie beispielsweise ein Kochfeld, zu bilden, und die zumindest eine Hausgerätegrundplatte und weitere Einheiten und Elemente, wie beispielsweise eine Beschichtung zumindest einer Oberfläche der Hausgerätegrundplatte, aufweist. Unter einer „Hausgerätegrundplatte“ soll insbesondere eine Platte aus zumindest einem Matrixmaterial verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen Grundkörper einer Hausgeräteplatte zu bilden. Bevorzugt ist die Hausgerätegrundplatte als eine Platte aus einem Verbundmaterial, das ein in ein Matrixmaterial eingebettetes Fasermaterial umfasst, ausgebildet.
Unter einer „Oberflächenschichteinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche zumindest eine Schicht aufweist, welche zumindest eine Oberfläche eines Körpers, insbesondere einer Hausgerätegrundplatte, bedeckt, wobei eine Schichtdicke der Schicht zumindest um das Zehnfache, bevorzugt zumindest um das Hundertfache, geringer ist als eine Dicke des Körpers. Bevorzugt umfasst die Oberflächenschichteinheit mehrere Schichten, beispielsweise zumindest eine Versiegelungsschicht zu einer Oberflächenversiegelung eines porigen Materials und zumindest eine Wasserabweisschicht aus einem hydrophoben Material. Insbesondere können die Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Darunter, dass eine Schicht „aus“ einem angegebenen Material besteht, soll insbesondere eine Schicht verstanden werden, welche zumindest im Wesentlichen aus dem angegebenen Material besteht. Unter „zumindest im Wesentlichen aus dem angegebenen Material bestehend“ soll insbesondere verstanden werden, dass zumindest sechzig Volumenprozent, vorteilhaft zumindest siebzig Volumenprozent und bevorzugt zumindest achtzig Volumenprozent eines festen Materials der Schicht aus dem angegebenen Material bestehen. Unter einem „festen Material“ der Schicht soll ein Volumenanteil der Schicht ohne einen Volumenanteil von Poren der Schicht verstanden werden. Unter einer „Alkalisilikatschicht“ soll insbesondere eine Schicht aus zumindest einem Alkalisilikat verstanden werden. Unter einem „Alkalisilikat“ soll insbesondere ein Silikatmineral verstanden werden, das die chemische Formel A₂SiO₃ aufweist, wobei A ein Alkalimetall, beispielsweise Lithium, Natrium oder Kalium, bezeichnet. Insbesondere kann die Alkalisilikatschicht von einer Schicht gebildet sein, in der eine Materialmischung aus verschiedenen Alkalisilikaten vorliegt, beispielsweise eine Mischung aus Lithiumsilikat und Natriumsilikat.
Die Alkalisilikatschicht ist zu einer Oberflächenversiegelung der Hausgerätegrundplatte vorgesehen. Konventionelle Oberflächenversiegelungen werden durch Aufbringung einer Emailleschicht oder durch Oberflächenverdichtung mittels Laserbestrahlung hergestellt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann insbesondere eine Versiegelungsschicht zum Schutz gegen eindringendes Wasser bereitgestellt werden, welche mit einem verringerten apparativen Aufwand und/oder mit einem geringeren Energieaufwand, besonders durch niedrigeren Wärmeaufwand, hergestellt wird.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Hausgerätegrundplatte zumindest im Wesentlichen aus einem Verbundmaterial besteht, das zumindest teilweise durch einen Sol-Gel-Prozess hergestellt ist und das zumindest ein Matrixmaterial und zumindest ein mit dem zumindest einen Matrixmaterial verbundenes Fasermaterial aufweist. Unter einem „Matrixmaterial“ soll insbesondere ein Material verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, einen Grundkörper für einen Körper aus dem Verbundmaterial zu bilden und das Fasermaterial aufzunehmen. Insbesondere ist das Matrixmaterial von einem Polymer gebildet und/oder bildet chemische Bindungen mit dem Fasermaterial aus.
Bevorzugt ist das Matrixmaterial von einem keramischen Werkstoff gebildet. Bevorzugt weist das Matrixmaterial eine Grobphase und eine Feinphase auf, wobei die Grobphase eine dreidimensionale Matrix ausbildet und die Feinphase in die dreidimensionale Matrix eingebettet ist. Insbesondere weisen Teilchen der Feinphase chemische Bindungen zu Teilchen der Grobphase auf. Unter einer „Grobphase“ soll insbesondere eine körnige Materialphase verstanden werden, deren Körner eine durchschnittliche Größe aufweisen, welche zumindest zehnmal größer ist als eine durchschnittliche Größe von Körnern der Feinphase. Die Grobphase und die Feinphase können grundsätzlich aus demselben Material oder aus verschiedenen Materialien bestehen. Grundsätzlich können die Grobphase und/oder die Feinphase jeweils aus einer Mischung verschiedener Materialien bestehen. Bevorzugt sind sowohl die Grobphase als auch die Feinphase von keramischen Werkstoffen gebildet, wobei grundsätzlich auch vorstellbar ist, dass die Grobphase und/oder die Feinphase von nichtkeramischen Werkstoffen gebildet sind. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Bevorzugt ist der keramische Werkstoff von einem Material aus der Stoffgruppe der Oxide gebildet, insbesondere von Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumoxid (MgO), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Natriumoxid (Na₂O), Kalziumoxid (CaO), Kaliumoxid (K₂O) und besonders vorzugsweise von Siliziumdioxid (SiO₂). Insbesondere kann amorphes Siliziumdioxid verwendet werden, grundsätzlich sind jedoch auch andere Modifikationen von Siliziumdioxid möglich, beispielsweise Quarz. Auch kann der keramische Werkstoff von einer Nichtoxidkeramik, beispielsweise von Siliziumcarbid (SiC), gebildet sein.
Unter einem „Fasermaterial“ soll insbesondere ein als Faser vorliegendes Material verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, bei Herstellung eines Verbundmaterials in eine Matrix aus dem Matrixmaterial eingearbeitet zu werden und chemische Verbindungen mit dem Matrixmaterial auszubilden. Insbesondere kann eine Materialzusammensetzung von Matrixmaterial und Fasermaterial miteinander übereinstimmen, beispielsweise kann das Matrixmaterial von einer porigen Matrix aus Siliziumdioxid gebildet sein und das Fasermaterial von Fasern aus amorphem Siliziumdioxid. Unter einem „Verbundmaterial“ soll insbesondere ein Material aus zumindest zwei miteinander verbundenen Einzelmaterialien verstanden werden, das Werkstoffeigenschaften aufweist, die sich von Werkstoffeigenschaften der Einzelmaterialien unterscheiden, beispielsweise Faserverbundwerkstoffe mit in ein Matrixmaterial eingearbeiteten Fasern oder Schichtverbundwerkstoffe, beispielsweise Sandwichverbundwerkstoffe. Unter „zumindest teilweise durch einen Sol-Gel-Prozess hergestellt“ soll insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Teilschritt der Herstellung zumindest eines der Einzelmaterialien des Verbundmaterials einen Sol-Gel-Prozess umfasst. Bevorzugt ist das Matrixmaterial durch einen Sol-Gel-Prozess hergestellt, wobei besonders bevorzugt das Fasermaterial mit einer kolloidalen Dispersion, aus der in dem Sol-Gel-Prozess das Matrixmaterial hergestellt wird, getränkt wird, so dass bei Durchführung des Sol-Gel-Prozesses zur Herstellung des Matrixmaterials chemische Verbindungen zwischen dem Matrixmaterial und dem Fasermaterial ausgebildet werden. Unter einem „Sol-Gel-Prozess“ soll insbesondere ein Herstellungsprozess für ein Material verstanden werden, bei dem als Ausgangsmaterial für die Herstellung eine kolloidale Suspension oder Dispersion des Materials, welche als Sol bezeichnet wird, in einem Lösungsmittel dient und bei dem das Material in einer Gelbildung in ein Gel, d. h. eine dreidimensionale Matrix eines Feststoffs mit Poren, in denen eine Flüssigkeit und/oder ein Gas enthalten sein kann, umgesetzt wird. Insbesondere können in dem Sol Stabilisierungsmittel zur Stabilisierung der Suspension, Mittel zur Anpassung eines pH-Werts der Suspension und/oder weitere Zusatzmittel enthalten sein. Auch kann eine Materialmischung aus mehreren Materialien suspendiert und/oder gelöst sein, wobei eines der Materialien bei der Gelbildung als Grobphase die dreidimensionale Matrix des Gels ausbildet und ein oder mehrere weitere Materialien als Feinphase in den Poren verteilt sind. Es kann insbesondere eine Hausgerätegrundplatte mit einer hohen Biegefestigkeit und einer vorteilhaft geringen Wärmeausdehnung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Alkalisilikatschicht zumindest im Wesentlichen aus Lithiumsilikat und/oder Natriumsilikat besteht. Lithiumsilikat und Natriumsilikat weisen in einer Lösung vorteilhafte Benetzungseigenschaften für keramische Materialien auf. Es kann insbesondere eine Alkalisilikatschicht erreicht werden, welche technisch einfach an der Hausgerätegrundfläche hergestellt werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Alkalisilikatschicht zumindest teilweise aus Kalziumsilikat besteht. Unter „Kalziumsilikat“ soll ein Erdalkalisilikatmineral mit der chemischen Formel CaSiO₃ verstanden werden. Insbesondere ist Kalziumsilikat in Poren der Alkalisilikatschicht und/oder der Oberfläche des Verbundmaterials angeordnet. Insbesondere werden in eine Lösung aus Alkalisilikat für die Herstellung der Alkalisilikatschicht Kalziumionen eingebracht, welche zu wasserunlöslichem Kalziumsilikat reagieren, aus der Lösung ausgefällt werden und bei Herstellung der Schicht in Poren der Alkalisilikatschicht und/oder der Oberfläche des Verbundmaterials eingelagert werden. Es kann insbesondere eine Verbesserung einer Versiegelungswirkung der Alkalisilikatschicht auf technisch einfach durchführbare Weise erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Alkalisilikatschicht eine Dicke von zehn Mikrometern bis fünfzig Mikrometern aufweist. Es kann insbesondere eine vorteilhaft dünne und stabile Schicht erreicht werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung geht aus von einer Hausgeräteplatte, insbesondere einer Kochfeldplatte, mit einer Hausgerätegrundplatte und einer Oberflächenschichteinheit, insbesondere mit einer Oberflächenschichteinheit, die zumindest eine Alkalisilikatschicht aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenschichteinheit zumindest eine Schicht aus einem organisch-anorganischen Hybridmaterial aufweist, welches mit einer kolloidalen Siliziumdioxid-Dispersion als anorganischem Vorgängermaterial hergestellt ist. Unter einem „organisch-anorganischen Hybridmaterial“ soll insbesondere ein Verbundmaterial aus einem organischen Material und einem anorganischen Material verstanden werden, wobei die Materialien untereinander chemische Bindungen aufweisen. Unter einem „Vorgängermaterial“ soll insbesondere ein organischer oder anorganischer Stoff verstanden werden, der bei einer Herstellung des organisch-anorganischen Hybridmaterials zu einem organischen oder anorganischen Bestandteil des organisch-anorganischen Hybridmaterials umgesetzt wird. Bevorzugt ist zumindest eines der Vorgängermaterialien von einem Monomer oder einem Polymer gebildet, welches bei der Herstellung des organisch-anorganischen Hybridmaterials polymerisiert oder dessen Polymere sich miteinander zu größeren Polymeren verketten. Insbesondere sind die Polymere in dem hergestellten organisch-anorganischen Hybridmaterial über das zumindest eine weitere der Vorgängermaterialien vernetzt. Bevorzugt weist das organisch-anorganische Hybridmaterial wasserabweisende Eigenschaften auf. Insbesondere weist das organisch-anorganische Hybridmaterial Siliziumdioxid-Partikel auf, welche größer sind als Siliziumdioxid-Partikel, wie sie bei einem organisch-anorganischen Hybridmaterial auftreten, welches mit Tetraethylorthosilikat als anorganischem Vorgängermaterial hergestellt wurde, wobei das organische Vorgängermaterial identisch ist. Eine Unterscheidung kann beispielsweise mittels eines Transmissionselektronenmikroskops durchgeführt werden. Organisch-anorganische Hybridmaterialien mit Tetraethylorthosilikat als anorganischem Vorgängermaterial sind bereits bekannt. Bei einer Herstellung eines organisch-anorganischen Hybridmaterials mit Tetraethylorthosilikat findet als erster Reaktionsschritt eine Hydrolysierung des Tetraethylorthosilikats statt, welches anschließend in einer Polykondensationsreaktion zu Siliziumdioxid-Clustern reagiert. Bei Verwendung von einer kolloidalen Siliziumdioxid-Dispersion als anorganischem Vorgängermaterial kann der Hydrolysierungsschritt entfallen und eine Herstellungsdauer verkürzt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das organisch-anorganische Hybridmaterial ein Polysiloxan, bevorzugt Polydimethylsiloxan aufweist. Polydimethylsiloxan ist ein Polymer auf Siliziumbasis. Insbesondere bildet das Polydimethylsiloxan das zumindest eine organische Vorgängermaterial. Es kann insbesondere aufgrund einer Ungiftigkeit und chemischen Inertheit als einfach handhabbares organisches Vorgängermaterial für das organisch-anorganische Hybridmaterial verwendet werden.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Hausgeräteplatte vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte mit einer Lösung aus Alkalisilikat durchgeführt wird. Unter einer „Oberflächenbenetzung“ soll insbesondere ein Verfahren verstanden werden, bei dem ein zumindest im Wesentlichen flüssiges Material zumindest auf eine Oberfläche eines Körpers aufgebracht wird, beispielsweise durch Aufstreichen des zumindest im Wesentlichen flüssigen Materials auf die Oberfläche oder durch Eintauchen des Körpers in das zumindest im Wesentlichen flüssige Material. Unter einer „Lösung aus einem Material“ soll insbesondere eine Lösung verstanden werden, in der eine Stoffmenge in einem Lösungsmittel gelöst und/oder suspendiert ist, wobei zumindest sechzig Volumenprozent, vorteilhaft zumindest siebzig Volumenprozent und bevorzugt zumindest achtzig Volumenprozent der in dem Lösungsmittel gelösten und/oder suspendierten Stoffmenge von dem Material gebildet sind. Insbesondere kann das Material von einer Materialmischung gebildet sein. Insbesondere ist das Material von einem Vorgängermaterial eines Schichtmaterials, aus dem die Schicht besteht, und/oder dem Schichtmaterial gebildet. Insbesondere kann die Stoffmenge weitere Stoffe, wie beispielsweise Stabilisatormittel zum Stabilisieren einer Suspension und/oder Mittel zum Adjustieren eines pH-Werts, enthalten. Bevorzugt ist die Oberflächenbenetzung als Tauchbeschichtung ausgebildet. Unter einer „Tauchbeschichtung“ soll insbesondere ein Verfahren verstanden werden, bei dem ein Substrat in eine Lösung getaucht und wieder herausgezogen wird, wobei ein dünner Flüssigkeitsfilm der Lösung auf dem Substrat zurückbleibt. Eine Schichtdicke kann über eine Temperatur, eine Luftfeuchte, einen Umgebungsdruck, eine Ausziehgeschwindigkeit aus der Lösung sowie einen Ausziehwinkel, mit der das Substrat aus der Lösung herausgezogen wird, eingestellt werden. Insbesondere geht die Lösung aus Alkalisilikat bei einem Verlust von Wasser oder bei einer Verringerung eines pH-Werts in einen gelartigen Zustand über, der durch weitere Trocknung und/oder durch Wärmezufuhr in eine glasartige Schicht umgewandelt wird. Es kann insbesondere eine technisch einfach durchzuführende Herstellung der Schicht erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Wärmebehandlung der mit der Lösung aus Alkalisilikat benetzten Hausgerätegrundplatte bei einer Temperatur zwischen 300°C und 400°C durchgeführt wird. Unter einer „Wärmebehandlung“ soll insbesondere ein Prozess verstanden werden, bei dem ein Vorprodukt gezielt auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und auf dieser Temperatur für eine bestimmte Zeit gehalten wird, um unter Wärmeeinwirkung Gefügeveränderungen und/oder chemische Reaktionen zu bewirken. Bevorzugt wird die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 350°C durchgeführt. Bevorzugt beträgt eine Zeitdauer, innerhalb der das Vorprodukt auf der bestimmten Temperatur gehalten wird, zwischen einer halben Stunde und zwei Stunden, besonders bevorzugt eine Stunde. Bevorzugt beträgt eine Aufheizrate des Vorprodukts maximal 0,5°C/min, wodurch wärmebedingte Spannungsrisse in der Alkalisilikatschicht zumindest verringert werden können. Unter einem „Vorprodukt“ soll insbesondere ein teilweise hergestelltes Produkt verstanden werden, welches noch zumindest einen weiteren Herstellungsschritt durchlaufen muss, um fertiggestellt zu werden. Insbesondere wird durch die Wärmebehandlung ein aus der Alkalisilikatlösung entstandenes Gel in die glasartige Schicht umgewandelt. Es kann insbesondere eine technisch einfach und mit einem geringen Energieaufwand durchführbare Schichtherstellung erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte mit einer Lösung mit Kalziumchlorid durchgeführt wird. Insbesondere enthält die Lösung mit Kalziumchlorid zusätzlich gelöstes Material, aus dem zumindest das Matrixmaterial der Hausgerätgrundplatte besteht, beispielsweise Siliziumdioxid bei einem Siliziumdioxid aufweisenden Matrixmaterial der Hausgerätegrundplatte. Bevorzugt ist die Oberflächenbenetzung als Tauchbeschichtung ausgebildet. Insbesondere wird der Verfahrensschritt vor der Oberflächenbenetzung mit der Lösung aus Alkalisilikat durchgeführt. Insbesondere wird eine Anreicherung einer Oberfläche der Hausgerätegrundplatte mit Kalziumionen erreicht, welche sich als Kalziumsilikat in Poren der Alkalisilikatschicht und/oder der Oberfläche des Verbundmaterials niederschlagen und eine Versiegelungswirkung der Alkalisilikatschicht verbessern. Es kann insbesondere eine technisch einfache Einbringung der Kalziumionen erreicht und ein frühzeitiges Ausfällen von Kalziumsilikat in einer Lösung aus Alkalisilikat vor Benetzung der Hausgerätegrundplatte vermieden werden.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Hausgeräteplatte vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte mit einer Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan durchgeführt wird. Bevorzugt ist die Oberflächenbenetzung als Tauchbeschichtung ausgebildet. Bevorzugt weist die Hausgerätegrundplatte bereits eine Alkalisilikatschicht auf, wobei die Alkalisilikatschicht mit der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan benetzt wird. Hydroxyliertes Polydimethylsiloxan weist Hydroxylgruppen auf, mittels denen in einer Polykondensationsreaktion hydroxyliertes Polydimethylsiloxan unter Wasserabspaltung zu größeren Polymeren aus Polydimethylsiloxan reagieren kann. Bevorzugt ist das Polydimethylsiloxan als end- hydroxyliertes Polydimethylsiloxan ausgebildet, bei dem die Hydroxylgruppen an Kettenenden des Polymers angeordnet sind. Die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan enthält Siliziumdioxid und hydroxyliertes Polydimethylsiloxan in einem Lösungsmittel. Insbesondere sind Siliziumdioxid und hydroxyliertes Polydimethylsiloxan miteinander nicht mischbar, so dass die Mixtur zwei getrennte Phasen aufweist. Es kann insbesondere eine Herstellung eines organisch-anorganischen Hybridmaterials mit einer kurzen Herstellungszeit erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan ein Gelierungskatalysatormittel zugesetzt wird. Unter einem „Gelierungskatalysatormittel“ soll insbesondere ein Mittel verstanden werden, welches eine Gelierung der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan zumindest unterstützt. Die Gelierung kann ohne Zugabe des Gelierungskatalysatormittels stattfinden, wobei ein Ablauf der Gelierung bei Anwesenheit des Gelierungskatalysatormittels beschleunigt ist. Grundsätzlich kann eine Zugabe des Gelierungskatalysatormittels dazu vorgesehen sein, die Gelierung auszulösen. Unter einer „Gelierung“ soll insbesondere eine Gelbildung verstanden werden. Bevorzugt ist das Gelierungskatalysatormittel von Formamid gebildet, welches eine progressive Zunahme eines pH-Wertes der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan bewirkt, wobei die Zunahme des pH-Werts die Polykondensationsreaktion zwischen hydroxyliertem Polydimethylsiloxan und Siliziumdioxid unterstützt und ferner eine Oberflächenspannung von Wasser in einem entstehenden Gel absenkt, wodurch das Wasser leichter verdampfen kann. Eine Zugabe von Formamid in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan bewirkt keine Gelbildung. Es können insbesondere eine Verkürzung einer Herstellungsdauer und eine Verbesserung einer Gelhärte und Geldichte erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Ultraschall-Behandlung zur Einleitung einer Gelierung von Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan durchgeführt wird. Unter einer „Ultraschall-Behandlung“ soll insbesondere ein Verfahrensschritt verstanden werden, bei dem mittels Ultraschall Energie in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht wird, welche als Startenergie für eine Gelierungsreaktion dient. Insbesondere wird die Ultraschall-Behandlung bei einer Frequenz zwischen 10 kHz und 40 kHz, bevorzugt zwischen 20 kHz und 30 kHz und besonders bevorzugt bei etwa 24 kHz und mit einer Leistung zwischen 10 W und 200 W durchgeführt. Über eine eingeleitete Energiedichte des Ultraschalls kann eine Gelierungszeit des organisch-anorganischen Hybridmaterials eingestellt werden. Insbesondere wird die Ultraschallenergie mittels einer Ultraschallsonde eingebracht, welche in Kontakt mit der Phase aus hydroxyliertem Polydimethylsiloxan steht. Es kann insbesondere eine einfach kontrollierbare Durchführung der Gelierungsreaktion erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass durch die Ultraschall-Behandlung eine Energiedichte zwischen 300 J·cm^–3 und 1500 J·cm^–3, bevorzugt zwischen 600 J·cm^–3 und 1200 J·cm^–3, in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht wird. Bevorzugt wird eine Energiedichte von 600 J·cm^–3 durch die Ultraschall-Behandlung in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht. Insbesondere wird bei einer Einbringung einer Energiedichte von 1200 J·cm^–3 eine Gelierungszeit von etwa 15 Minuten erzielt. Bevorzugt wird eine Energiedichte in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht, die eine Gelierungszeit von zumindest einer halben Stunde bewirkt. Es kann insbesondere eine Kontrolle einer Gelierungszeit erreicht werden, und dadurch können Eigenschaften der Schicht aus dem organisch-anorganischem Hybridmaterial gezielt eingestellt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Hausgeräts mit einer erfindungsgemäßen Hausgeräteplatte, die als Kochfeld ausgebildet ist,
2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Hausgeräteplatte und
3 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Hausgeräteplatte.
1 zeigt eine als Kochfeldplatte ausgebildete Hausgeräteplatte 10 eines als Herd ausgebildeten Hausgeräts 28 mit einer Hausgerätegrundplatte 20 und einer Oberflächenschichteinheit 14. Die Hausgeräteplatte 10 dient als Aufstellfläche für Kochgeschirr, wie beispielsweise Töpfe und/oder Pfannen, für einen Induktionsherd und stellt hierfür vier Kochzonen 12 bereit. Grundsätzlich kann die Hausgeräteplatte 10 auch für ein konventionelles Kochfeld verwendet werden.
Die Hausgeräteplatte 10 umfasst eine Hausgerätegrundplatte 20 und eine Oberflächenschichteinheit 14, die eine Versiegelungsschicht 16 und eine Wasserabweisschicht 18 aufweist (2). Die Versiegelungsschicht 16 ist zu einer Oberflächenversiegelung eines porigen Materials der Hausgerätegrundplatte 20 vorgesehen, und die Wasserabweisschicht 18 ist zu einer Verhinderung eines Eindringens von Wasser in ein Material der Hausgerätegrundplatte 20 und der Versiegelungsschicht 16 vorgesehen. Die Wasserabweisschicht 18 ist auf die Versiegelungsschicht 16 aufgetragen und bildet eine Oberfläche der Hausgeräteplatte 10. Die Oberflächenschichteinheit 14 kann grundsätzlich weitere Schichten aufweisen, beispielsweise zusätzliche Versiegelungsschichten 16 und/oder zusätzliche Wasserabweisschichten 18 und/oder zusätzliche Schichten mit weiteren Funktionen. Die Hausgerätegrundplatte 20 besteht aus einem Verbundmaterial 22, das teilweise durch einen Sol-Gel-Prozess hergestellt ist und das ein Matrixmaterial 24 und ein mit dem Matrixmaterial 24 verbundenes Fasermaterial 26 aufweist. Das Fasermaterial 26 ist von Fasern gebildet, die zu mindestens fünfundneunzig Prozent aus amorphem Siliziumdioxid bestehen und die Durchmesser zwischen sechs Mikrometern und neun Mikrometern aufweisen. Das Fasermaterial 26 ist über chemische Bindungen mit dem Matrixmaterial 24 verbunden. In 2 ist das Fasermaterial 26 durch Wellenlinien angedeutet. Das Fasermaterial 26 ist in das Matrixmaterial 24 eingebettet, wobei grundsätzlich äußere Bereiche der Hausgerätegrundplatte 20 rein aus Matrixmaterial 24 bestehen können.
Das Matrixmaterial 24 weist eine Grobphase und eine Feinphase auf, wobei die Grobphase eine dreidimensionale, porige Matrix aus Körnern mit Durchmessern im Mikrometerbereich bildet, zwischen denen die Feinphase angeordnet ist. Die Feinphase besteht aus Körnern mit Durchmessern im Nanometerbereich, welche miteinander und mit Körnern der Grobphase gesintert sind. Eine teilweise Sinterung der Körner der Feinphase miteinander und mit Körnern der Grobphase wird bei der Herstellung des Matrixmaterials 24 durch eine von einem Sintervorgang gebildete Wärmebehandlung bewirkt. Das Matrixmaterial 24 ist von einem keramischen Werkstoff gebildet.
Die Grobphase und die Feinphase des Matrixmaterials 24 können grundsätzlich aus verschiedenen Werkstoffen oder aus demselben Werkstoff bestehen. In einer Ausführungsvariante bestehen sowohl die Grobphase als auch die Feinphase aus Siliziumdioxid. In einer weiteren Ausführungsvariante besteht die Grobphase aus Siliziumdioxid und die Feinphase besteht aus Aluminiumoxid.
Die Oberflächenschichteinheit 14 weist eine Alkalisilikatschicht 30 auf, die die Versiegelungsschicht 16 bildet. Die Alkalisilikatschicht 30 besteht in einer ersten Ausführungsvariante im Wesentlichen aus Lithiumsilikat (Li₂SiO₃), in einer zweiten Ausführungsvariante im Wesentlichen aus Natriumsilikat (Na₂SiO₃) und in einer dritten Ausführungsvariante im Wesentlichen aus einer Mischung aus Lithiumsilikat und Natriumsilikat. Die Alkalisilikatschicht 30 besteht jeweils zu mindestens achtzig Volumenprozent eines festen Materials der Schicht, d.h. eines Volumenanteils der Schicht ohne einen Volumenanteil von Poren der Schicht, aus Lithiumsilikat und/oder aus Natriumsilikat. Poren der Alkalisilikatschicht 30 weisen einen wesentlich geringeren Durchmesser auf als Poren des Matrixmaterials 24 der Hausgerätegrundplatte 20, insbesondere beträgt ein mittlerer Durchmesser der Poren der Alkalisilikatschicht 30 maximal ein Zehntel eines mittleren Durchmessers der Poren des Matrixmaterials 24. In weiteren alternativen Ausführungsvarianten kann die Alkalisilikatschicht 30 auch andere Alkalisilikate, wie beispielsweise Kaliumsilikat oder Rubidiumsilikat, umfassen.
Die Alkalisilikatschicht 30 besteht teilweise aus Kalziumsilikat (CaSiO₃), welches in Poren des Alkalisilikats und/oder der Oberfläche des Verbundmaterials angeordnet ist. Durch das Kalziumsilikat wird die Versiegelungswirkung der Alkalisilikatschicht 30 erhöht. Die Alkalisilikatschicht 30 weist eine Dicke von dreißig Mikrometern auf. In alternativen Ausführungen können Alkalisilikatschichten 30 grundsätzlich eine Dicke von zehn Mikrometern bis fünfzig Mikrometern aufweisen.
Die Oberflächenschichteinheit 14 weist ferner eine Schicht aus einem organisch-anorganischen Hybridmaterial 32 auf, welches mit einer kolloidalen Siliziumdioxid-Dispersion als anorganischem Vorgängermaterial hergestellt ist. Das organisch-anorganische Hybridmaterial 32 weist Polydimethylsiloxan als organischen Anteil auf. Die Schicht aus organisch-anorganischen Hybridmaterial 32 bildet die Wasserabweisschicht 18 der Oberflächenschichteinheit 14 aus. Eine Schichtdicke der Schicht aus organisch-anorganischen Hybridmaterial 32 ist kleiner als fünfzig Mikrometer und bevorzugt zehn Mikrometer. Das organisch-anorganische Hybridmaterial 32 ist als Verbundmaterial aus Polydimethylsiloxan und Siliziumdioxid ausgebildet, wobei Polymerketten des Polydimethylsiloxans durch Siliziumdioxid-Körner untereinander verbunden sind. Die Siliziumdioxid-Körner und die Polymerketten aus Polydimethylsiloxan sind durch chemische Bindungen miteinander verbunden. Das organisch-anorganische Hybridmaterial 32 weist hydrophobe Eigenschaften auf, so dass auf die Schicht aus organisch-anorganischen Hybridmaterial 32 auftreffendes Wasser an der Oberfläche der Schicht aus organisch-anorganischen Hybridmaterial 32 verbleibt.
Grundsätzlich kann erfindungsgemäß die Oberflächenschichteinheit 14 zumindest eine Alkalisilikatschicht 30 als Versiegelungsschicht 16 und zumindest eine Wasserabweisschicht 18 aufweisen, welche aus einem organisch-anorganischen Hybridmaterial 32, das mit einem anderen anorganischen Vorgängermaterial als einer Siliziumdioxid-Lösung hergestellt ist, oder aus einem von einem organisch-anorganischen Hybridmaterial 32 verschiedenen Material hergestellt ist. Auch kann erfindungsgemäß die Oberflächenschichteinheit 14 eine Versiegelungsschicht 16, welche aus einem anderen Material als aus einem Alkalisilikat hergestellt ist, und eine Schicht aus organisch-anorganischen Hybridmaterial 32, welches mit kolloidaler Siliziumdioxid-Dispersion als anorganischem Vorgängermaterial hergestellt ist, als Wasserabweisschicht 18 aufweisen.
Im Folgenden wird ein Verfahren 34 zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Hausgeräteplatte 10 beschrieben. Vor Beginn des Verfahrens 34 ist eine Herstellung einer Hausgerätegrundplatte 20, welche einen Sol-Gel-Prozess zur Herstellung des Verbundmaterials 22 umfasst, abgeschlossen. Das Verfahren 34 beschreibt eine Herstellung der Oberflächenschichteinheit 14.
In einem ersten Verfahrensschritt 36 des Verfahrens 34 wird eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte 20 bevorzugt mit einer Lösung mit Kalziumchlorid durchgeführt. Die Lösung mit Kalziumchlorid besteht aus einer kolloidalen Siliziumdioxid-Dispersion in Wasser und weist einen Kalziumchloridgehalt von einem halben Mol pro Liter auf. Die Lösung mit Kalziumchlorid ist bei einem pH-Wert von 1 stabilisiert, so dass eine Gelbildung von Siliziumdioxid vermieden wird. Grundsätzlich sind Siliziumdioxid-Partikel in einer Dispersion bei pH-Werten im Bereich von 1 bis 2 von einer Wolke positiv geladener Teilchen umgeben, wobei durch gegenseitige Abstoßung der Wolken eine Wechselwirkung der Siliziumdioxid-Partikel miteinander vermieden wird. Bei einem pH-Wert größer als 2 tritt eine Gelbildung des Siliziumdioxids ein. Die Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte 20 geschieht mittels eines Eintauchens in einen Behälter mit der Lösung mit Kalziumchlorid. Alternativ kann ein Tauchlackierverfahren oder ein Auftragen der Lösung mit Kalziumchlorid auf Oberflächen der Hausgerätegrundplatte 20 verwendet werden.
In einem folgenden Verfahrensschritt 38 wird eine Trocknung der mit der Lösung mit Kalziumchlorid benetzten Hausgerätegrundplatte 20 über eine Trocknungszeit von einer Stunde bei einer Temperatur von bevorzugt 40°C durchgeführt. Grundsätzlich kann die Trocknung auch bei anderen Temperaturen durchgeführt werden, beispielsweise bei höheren Temperaturen, um eine Trocknungsdauer zu verringern. Nach Durchführung der Trocknung steht eine Hausgerätegrundplatte 20 bereit, deren Oberfläche mit Kalziumionen angereichert wurde.
In einem weiteren Verfahrensschritt 40 wird eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte 20 mit einer Lösung aus Alkalisilikat durchgeführt. Die Lösung aus Alkalisilikat besteht aus einer wässrigen Lösung, in der Alkalisilikat gelöst ist. In der Ausführungsvariante, in der die Alkalisilikatschicht 30 im Wesentlichen aus Lithiumsilikat besteht, weist eine zur Herstellung der Alkalisilikatschicht 30 geeignete Lösung aus Lithiumsilikat bei einem pH-Wert von 11,5 einen Feststoffgehalt von sechsundzwanzig Gewichtsprozent, ein Gewichtsverhältnis von SiO₂ zu Li₂O von 20:1, eine Dichte von 1,25 g/cm³ und eine Viskosität von 20 mPas auf. Grundsätzlich können auch Lösungen aus Lithiumsilikat mit einem anderen Gewichtsverhältnis von SiO₂ zu Li₂O verwendet werden. In der Ausführungsvariante, in der die Alkalisilikatschicht 30 im Wesentlichen aus Natriumsilikat besteht, weist eine zur Herstellung der Alkalisilikatschicht 30 geeignete Lösung aus Natriumsilikat bei einem pH-Wert von 11,5 einen Feststoffgehalt von fünfunddreißig Gewichtsprozent, ein Gewichtsverhältnis von SiO₂ zu Na₂O von 3,35:1, eine Dichte von 1,30 g/cm³ und eine Viskosität von etwa 100 mPas auf. Grundsätzlich können auch Lösungen aus Natriumsilikat mit einem anderen Gewichtsverhältnis von SiO₂ zu Na₂O verwendet werden, beispielsweise mit Gewichtsverhältnissen von 2,8 bis 3,5. Die Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte 20 mit der Lösung aus Alkalisilikat wird mittels eines Tauchlackierverfahrens durchgeführt.
In einem folgenden Verfahrensschritt 42 erfolgt eine Trocknung der mit der Lösung aus Alkalisilikat benetzten Hausgerätegrundplatte 20 bei einer Temperatur von bevorzugt 40°C über einen Zeitraum von ein bis zwei Stunden. Die Prozessparameter Temperatur und Trocknungsdauer können angepasst werden, um Eigenschaften der Alkalisilikatschicht 30 zu beeinflussen. Durch Wasserverlust während der Trocknung setzt eine Gelbildung der Alkalisilikate ein, durch die ein Gel aus Alkalisilikat, d. h. eine dreidimensionale Matrix aus Alkalisilikat, die anfangs mit wässriger Lösung gefüllt ist, entsteht. Mit der Trocknung und einer in einem folgenden Verfahrensschritt 44 durchgeführten Wärmebehandlung der mit der Lösung aus Alkalisilikat benetzten Hausgerätegrundplatte 20 bei einer Temperatur von 350°C über eine Zeitdauer von einer Stunde wird die Gelbildung fortgesetzt und anschließend dem entstehenden Gel aus Alkalisilikat sämtliches Wasser entzogen, so dass eine Alkalisilikatschicht 30 mit glasartiger Konsistenz entsteht. Während der Gelbildung reagieren die Kalziumionen, mit denen die Oberfläche der Hausgerätegrundplatte 20 angereichert wurde, mit Siliziumdioxid und es schlägt sich aus der Lösung aus Alkalisilikat Kalziumsilikat nieder, welches wasserunlöslich ist. Das Kalziumsilikat lagert sich aufgrund einer Wasserlöslichkeit innerhalb von Poren der Matrix aus Alkalisilikat und/oder der Oberfläche des Verbundmaterials ab, so dass die Poren durch das Kalziumsilikat verschlossen werden. Eine Versiegelungswirkung der Alkalisilikatschicht 30 wird somit durch eine Zugabe von Kalzium bei der Herstellung verbessert. Die Wärmebehandlung wird bevorzugt bei Temperaturen zwischen 300°C und 400°C durchgeführt. Eine Heizrate bei Aufheizung auf die Temperatur der Wärmebehandlung ist geringer als 0,5 °C/min, um Risse in der entstehenden Alkalisilikatschicht 30 zu vermeiden.
Zur Herstellung der Schicht aus organisch-anorganischem Hybridmaterial 32 wird in einem ersten Verfahrensschritt 46 einer Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan ein Gelierungskatalysatormittel, das von Formamid gebildet ist, zugesetzt. Die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan besteht aus einer wässrigen Dispersion aus dispergiertem Siliziumdioxid-Pulver und aus end- hydroxyliertem Polydimethylsiloxan, bei dem die Hydroxylgruppen an Kettenenden von Polydimethylsiloxan-Polymeren angeordnet sind. Die wässrige Dispersion aus dispergiertem Siliziumdioxid ist bei einem pH-Wert von 1 stabilisiert, um eine Gelbildung des Siliziumdioxids zu vermeiden. Das hydroxylierte Polydimethylsiloxan in der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan weist ein niedriges Molekulargewicht von etwa 550 g/mol auf und hat in der Mixtur einen Anteil von zehn bis zwanzig Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des Siliziumdioxids. Bevorzugt ist ein Anteil des Polydimethylsiloxans nahe bei zehn Gewichtsprozent. Polydimethylsiloxan und die wässrige Dispersion aus dispergiertem Siliziumdioxid sind untereinander nicht mischbar, so dass sich zwei getrennte Phasen ausbilden.
In einem weiteren Verfahrensschritt 48 wird eine Ultraschall-Behandlung zur Einleitung einer Gelierung von Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan durchgeführt. Ultraschallenergie wird mittels einer Ultraschallsonde in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht. Beispielhaft kann die Ultraschallsonde UP200S der Firma Hielscher Ultrasonics GmbH verwendet werden. Die Ultraschallsonde wird während der Ultraschall-Behandlung in Kontakt mit der Phase aus Polydimethylsiloxan gebracht. Durch die über Ultraschall-Energie bereitgestellte Energie wird eine Polykondensationsreaktion zwischen Silanolgruppen der dispergierten Siliziumdioxid-Nanopartikel und den Hydroxylgruppen der Polydimethylsiloxan-Polymere ausgelöst, die zu einer Gelierung der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan führt. Durch die Polykondensationsreaktion zwischen einer Silanolgruppe und einer Hydroxylgruppe wird Energie frei, die weitere Polykondensationsreaktionen in Gang setzt. Die Ultraschall-Behandlung dient somit nur als Reaktionsauslöser, wobei mittels einer eingebrachten Energiedichte eine Gelierungszeit eingestellt werden kann. Durch die Ultraschall-Behandlung wird eine Energiedichte zwischen 300 J·cm^–3 und 1500 J·cm^–3 in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht. Bevorzugt wird eine Energiedichte von 1200 J·cm^–3 in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht, wobei eine Gelierungszeit von fünfzehn Minuten erreicht wird. Ganz besonders bevorzugt wird eine Energiedichte von 600 J·cm^–3 in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht, wodurch eine langsamere Gelierung erfolgt und eine Vielzahl von Hausgerätegrundplatten 20 mit der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan beschichtet werden können.
In einem folgenden Verfahrensschritt 50 nach Durchführung der Ultraschall-Behandlung wird eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte 20 mit der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan durchgeführt. Die Oberflächenbenetzung wird durch Eintauchen der Hausgerätegrundplatte 20, auf der bevorzugt eine Versiegelungsschicht 16, besonders bevorzugt eine Alkalisilikatschicht 30, aufgebracht ist, in die ultraschallbehandelte Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan durchgeführt. Die Hausgerätegrundplatte 20 wird somit mit einer Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan benetzt, bei der die Gelierung bereits begonnen hat.
Das Formamid, welches zuvor der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan zugesetzt wurde, setzt eine Oberflächenspannung von Wasser in dem Gel aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan herab, so dass das Wasser in folgenden Verfahrensschritten 52, 54 schneller entfernt werden kann. In einem folgenden Verfahrensschritt 52 wird eine Trocknung der mit der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan benetzten Hausgerätegrundplatte 20 bei einer Temperatur von 40°C über einen Zeitraum von ein bis zwei Stunden durchgeführt, während dessen die Gelierung fortgesetzt und/oder abgeschlossen wird. In einem weiteren folgenden Verfahrensschritt 54 wird eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 350°C über einen Zeitraum von einer Stunde durchgeführt. Eine Heizrate bei Aufheizung auf die Temperatur der Wärmebehandlung ist geringer als 0,5°C/min. Grundsätzlich können andere Temperaturen und Zeitdauern der Trocknung und Wärmebehandlung gewählt werden, um Eigenschaften der Schicht aus organisch-anorganischem Hybridmaterial 32 einzustellen.
Mit Durchführung der Verfahrensschritte 36, 38, 40, 42 und 44 wird die Alkalisilikatschicht 30 hergestellt, mit Durchführung der Verfahrensschritte 46, 48, 50, 52 und 54 die Schicht aus organisch-anorganischem Hybridmaterial 32. Grundsätzlich ist es auch möglich, lediglich die Verfahrensschritte 36, 38, 40, 42 und 44 durchzuführen und die Hausgerätegrundplatte 20 mit der Alkalisilikatschicht 30 als Hausgeräteplatte 10 zu verwenden oder eine andersartig hergestellte Wasserabweisschicht 18 auf der Alkalisilikatschicht 30 aufzutragen. Ebenso können lediglich die Verfahrensschritte 46, 48, 50, 52 und 54 durchgeführt werden, um eine Schicht aus organisch-anorganischem Hybridmaterial 32 auf einer Hausgerätegrundplatte 20 zu erzeugen, wobei die Hausgerätegrundplatte 20 bereits eine Versiegelungsschicht 16 aufweist, die verschieden ist von einer Alkalisilikatschicht 30. Die Verfahrensschritte 36, 38, 40, 42 und 44 zur Herstellung der Alkalisilikatschicht 30 und die Verfahrensschritte 46, 48, 50, 52 und 54 zur Herstellung der Schicht aus organisch-anorganischem Hybridmaterial 32 können grundsätzlich bei Hausgerätegrundplatten 20 aus unterschiedlichsten Materialien und unterschiedlichsten Formen durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

10: Hausgeräteplatte
12: Kochzone
14: Oberflächenschichteinheit
16: Versiegelungsschicht
18: Wasserabweisschicht
20: Hausgerätegrundplatte
22: Verbundmaterial
24: Matrixmaterial
26: Fasermaterial
28: Hausgerät
30: Alkalisilikatschicht
32: organisch-anorganisches Hybridmaterial
34: Verfahren
36: Verfahrensschritt
38: Verfahrensschritt
40: Verfahrensschritt
42: Verfahrensschritt
44: Verfahrensschritt
46: Verfahrensschritt
48: Verfahrensschritt
50: Verfahrensschritt
52: Verfahrensschritt
54: Verfahrensschritt

Claims

Hausgeräteplatte, insbesondere Kochfeldplatte, mit einer Hausgerätegrundplatte (20) und einer Oberflächenschichteinheit (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschichteinheit (14) zumindest eine Alkalisilikatschicht (30) aufweist.
Hausgeräteplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hausgerätegrundplatte (20) zumindest im Wesentlichen aus einem Verbundmaterial (22) besteht, das zumindest teilweise durch einen Sol-Gel-Prozess hergestellt ist und das zumindest ein Matrixmaterial (24) und zumindest ein mit dem zumindest einen Matrixmaterial (24) verbundenes Fasermaterial (26) aufweist.
Hausgeräteplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Alkalisilikatschicht (30) zumindest im Wesentlichen aus Lithiumsilikat und/oder Natriumsilikat besteht.
Hausgeräteplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Alkalisilikatschicht (30) zumindest teilweise aus Kalziumsilikat besteht.
Hausgeräteplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkalisilikatschicht (30) eine Dicke von zehn Mikrometern bis fünfzig Mikrometern aufweist.
Hausgeräteplatte, insbesondere Kochfeldplatte, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschichteinheit (14) zumindest eine Schicht aus einem organisch-anorganischen Hybridmaterial (32) aufweist, welches mit einer kolloidalen Siliziumdioxid-Dispersion als anorganischem Vorgängermaterial hergestellt ist.
Hausgeräteplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das organisch-anorganische Hybridmaterial (32) Polydimethylsiloxan aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Hausgeräteplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (40) eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte (20) mit einer Lösung aus Alkalisilikat durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (44) eine Wärmebehandlung der mit der Lösung aus Alkalisilikat benetzten Hausgerätegrundplatte (20) bei einer Temperatur zwischen 300°C und 400°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (36) eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte (20) mit einer Lösung mit Kalziumchlorid durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Hausgeräteplatte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (50) eine Oberflächenbenetzung der Hausgerätegrundplatte (20) mit einer Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (46) der Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan ein Gelierungskatalysatormittel zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (48) eine Ultraschall-Behandlung zur Einleitung einer Gelierung von Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Ultraschall-Behandlung eine Energiedichte zwischen 300 J·cm^–3 und 1500 J·cm^–3 in die Mixtur aus Siliziumdioxid und hydroxyliertem Polydimethylsiloxan eingebracht wird.