DE19857117A1 - Formkörper mit geringer Schmutzauffälligkeit aus Glaskeramik - Google Patents

Formkörper mit geringer Schmutzauffälligkeit aus Glaskeramik

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Abstract

Es wird ein Formkörper aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase beschrieben, der unter Berücksichtigung seines späteren Anforderungs- und Verschleißprofils sowohl aus keramisierbarem Glas als auch aus transparenter Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkirstallen als vorherrschender Kristallphase in einen definierten Farbort-Bereich keramisiert ist. Der Formkörper weist dabei eine minimale Schmutzauffälligkeit auf. Bevorzugt ist der Formkörper eine Kochfläche.

Description

Die Erfindung hat Formkörper aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase zum Gegenstand. Die Formkörper weisen eine minimale Schmutzauffälligkeit auf und finden bevorzugt Verwendung als Kochflächen.
Transparente, durchgehend gefärbte Glaskeramik-Formkörper, die in der Aufsicht dunkel bis schwarz erscheinen, sind, insbesondere als Kochflächen bekannt und schon seit langer Zeit auf dem Markt.
Wenn bei diesen dunklen Formkörpern ein heller Dekor-Farbeindruck erzielt werden soll, so kann das nur durch eine vollflächige Bedruckung erreicht wer­ den, was sich wiederum empfindlich im Gebrauch auswirken kann, weil jede Veränderung eines hellen Farbtons auffällig ist.
Zudem wirken die meisten Dekorfarben auf dem dunklen Formkörper als Trä­ germaterial aufgrund der nur geringen Schichtdicken der Dekorfarben von ty­ pischerweise 1 µm bis 10 µm eher blaß und wenig intensiv.
Auch opake, weiße Glaskeramik-Formkörper sind als Kochflächen, z. B. von der Firma NEG, Japan, unter dem Namen NEOCERAM® N 11 bekannt. Sie werden derzeit ausschließlich für Induktionskochgeräte eingesetzt. So ist aus dem US-Patent 5,491,115 eine gefärbte Glaskeramik aus einem dem System Li2O-Al2O3-SiO2 zuzuordnenden Ausgangsglas bekannt, mit β-Quarz und β- Spodumen-Mischkristallen als Hauptkristallphasen, wobei die Glaskeramik als farbgebende Substanzen bis zu 6 Gew.-% TiO2, das auch als Keimbildner wirkt, 700-900 ppm Fe2O3 und 550-3000 ppm Co3O4 enthält.
Je nach der Hauptkristallphase ist diese Glaskeramik transparent, wenn β- Quarz-Mischkristalle die Hauptkristallphase bilden oder opak, wenn β- Spodumen-Mischkristalle die Hauptkristallphase bilden und besitzt in Abhän­ gigkeit davon auch einen bestimmten definierten Farbort.
Das US Patent 5,492,869 hat ebenfalls eine opake sog. LAS-(Li2O-Al2O3-SiO2) Glaskeramik zum Gegenstand, mit β-Spodumen als Hauptkristallphase und 1500-4000 ppm CeO2, 1500-4000 ppm Fe2O3 und 50-500 ppm V2O5 als farbgebende Substanzen und mit einem Farbort im CIE-System von x = 0,3200-0,3330, y = 0,3265-0,3380 und Y = 40-70.
Dieses US-Patent vermittelt die Verwendung von solchen Glaskeramiken als Kochgeschirr, als Backformen, als Geschirr und als flache Kochflächen und will die Aufgabe lösen, geeignete farbgebende Substanzen zur Verfügung zu stellen, um eine angenehme beige Farbe bei β-Spodumen-Mischkristall­ haltigen Glaskeramik-Artikeln zu erreichen.
Auch das US-Patent 4,461,839 offenbart transparente, transluzente oder opa­ ke Glaskeramik-Artikel mit Farben von schwarz über braun nach rot mit β- Quarz-Mischkristallen als der Hauptkristallphase, deren Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) SiO2 63,5-69, Al2O3 15-25, Li2O 2,5-4, Na2O 0,1-0,6, K2O 0,1-0,6, ZnO 0-2, BaO 0-5, TiO2 2,5-6, ZrO2 0-2, As2O3 0,4-0,8, Fe2O3 0,05-0,2 beträgt und frei von MgO ist, wobei die Zusammensetzung noch 0,3-3 von minde­ sten zwei der Oxide 0-2 CaO, 0-3 CeO2, 0-1 NiO, 0-1,5 SnO2, 0-0,3 V2O5 und 0-1 WO3 in den jeweils angegebenen Mengengrenzen enthält.
Desgleichen zeigt dieses US-Patent auch opake Glaskeramik-Artikel mit Far­ ben von grau, braun, mandelfarben, beige, gelb bis blau mit β-Spodumen- Mischkristallen als der Hauptkristallphase und einer Zusammensetzung, deren Grenzen identisch mit den oben genannten sind.
Beispiele für die Verwendung solcher gefärbten Glaskeramiken sind nach die­ sem US-Patent Kaminsichtscheiben, wie auch alle anderen Artikel in flacher Form, z. B. Arbeitsplatten und Kochflächen.
Nachteilig bei allen diesen Glaskeramik-Formkörpern, insbesondere bei de­ nen, die als Kochflächen eingesetzt sind, ist das als "Schmutzauffälligkeit" be­ kannte Phänomen, nämlich daß sich die im Gebrauch zwangsläufig ausbil­ denden Kratzer in der Oberfläche des Formkörpers mit Schmutz, übergelau­ fenem Kochgut und Reinigungsmittelresten zusetzen.
Zudem besteht oftmals auch der Wunsch oder die Notwendigkeit, Kochflä­ chen entweder in der Farbe an ihre Umgebung anzupassen oder gegenteilig sie farblich von der Umgebung oder bei mehreren Kochflächen z. B. in Groß­ küchen voneinander abzuheben.
Aufgabe der Erfindung ist es Formkörper aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristall­ phase zu erhalten. Die Formkörper sollen dabei unter Berücksichtigung ihrer späteren Anforderungs- und Verschleißprofile eine minimale Schmutzauffäl­ ligkeit zeigen.
Des weiteren soll sowohl keramisierbares Glas, sogenanntes Grünglas als auch bereits keramisierte Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vor­ herrschender Kristallphase verwendbar sein.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem ein Formkörper aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschende Kristallphase dadurch erhalten wird, daß der Formkörper unter Berücksichti­ gung seines späteren Anforderungs- und Verschleißprofils aus keramisierba­ rem Glas in einem Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB-System) mit einem Helligkeitswert L*<85 keramisiert ist, bei dem der Formkörper mini­ male Schmutzauffälligkeit zeigt.
Des weiteren wird die Aufgabe gelöst indem ein Formkörper aus opaker, durchgehend gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherr­ schender Kristallphase dadurch erhalten wird, daß der Formkörper unter Be­ rücksichtigung seines späteren Anforderungs- und Verschleißprofils aus transparenter Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase in einen Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB- System) mit einem Helligkeitswert L*<85 keramisiert ist, bei dem der Formkör­ per minimale Schmutzauffälligkeit zeigt.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es mit Vorteil möglich, einen genannten Formkörper aus Glaskeramik so zu färben, daß er unter Berück­ sichtigung seines späteren Anforderungs- und Verschleißprofils eine minimale Schmutzauffälligkeit zeigt.
Ein erfindungsgemäßer Formkörper aus opaker Glaskeramik kann dabei durch Keramisieren von durchgehend homogen gefärbtem Grünglas und auch durch Weiterkeramisieren von durchgehend homogen gefärbter, transparenter Glaskeramik, die Hochquarz-Mischkristalle als Hauptkristallphase enthält, hergestellt werden.
Aus einer Glasschmelze können sowohl transparente als auch opake Form­ körper hergestellt werden, die sich lediglich durch eine zusätzliche Tempera­ turbehandlung unterscheiden.
Kleinere Fehler innerhalb der transparenten Glaskeramik, z. B. kleine Blasen oder Schlieren, die eventuell bei der transparenten Modifikation störend wir­ ken könnten, sind nach dieser weiteren Temperaturbehandlung in den opaken Zustand nicht mehr sichtbar.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt der Farbton des Form­ körpers zwischen dunkelgrau und hellgrau, wobei die Buntheit C* (C* = √(a*)²+(b*)²) in L*C*h-Farbsystem (CIELAB-System) durch C*≦10 festgelegt ist.
Durch Keramisieren des im europäischen Patent EP 0 220 333 B1 beschrie­ benen Glases (Grünglas) zur Herstellung einer transparenten, Hochquarz- Mischkristalle enthaltenden Glaskeramik bzw. durch Weiterkeramisieren der transparenten Glaskeramik der Zusammensetzung (in Gew.-%):
SiO2 62-68; Al2O3 19,5-22,5; Li2O 3,0-4,0; Na2O 0-1,0; K2O 0-1,0; BaO 1,5-3,5; CaO 0-1,0; MgO 0-0,5; ZnO 0,5-2,5; TiO2 1,5-5,0; ZrO2 0-3,0; MnO2 0-0,40; Fe2O3 0-0,20; CoO 0-0,30; NiO 0-0,30; V2O5 0-0,80; Cr2O3 0-0,20, F 0-0,20; Sb2O3 0-2,0; As2O3 0-2,0; wobei Σ Na2O + K2O 0,5-1,5; Σ BaO + CaO 1,5-4,0; Σ TiO2 + ZrO2 3,5-5,5; Σ Sb2O3 + As2O3 0,5-2,5; lassen sich genannte Formkörper, deren Farbton zwischen dunkelgrau und hellgrau liegt, herstellen.
Neben der eigentlichen Glaszusammensetzung hat dabei die Wärmebehand­ lung der Formkörper einen wesentlichen Einfluß auf den erzielbaren Farbort. Typischerweise erfolgt die Wärmebehandlung - das Keramisieren des kera­ misierbaren Glases bzw. das Weiterkeramisieren der transparenten Glaske­ ramik - in einem Temperaturbereich von 950°C bis 1150°C. Dabei gilt für die genannte Glaszusammensetzung (EP 0 220 333 B1), je höher die Temperatur, desto heller der Farbton.
Je nach Art und besonders je nach Farbe der zu erwartenden Verschmutzung kann ein dem Farbort der Verschmutzung angepaßter Formkörper aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik gezielt erhalten werden, wobei neben der Glaszusammensetzung die Wärmebehandlung des Formkörpers wesentlich ist.
Es hat sich gezeigt, daß Formkörper aus opaker, durchgehend homogen ge­ färbter Glaskeramik, deren Farbton im oben bevorzugten Farbort-Bereich, al­ so zwischen dunkelgrau und hellgrau oder aber zwischen blau und blaugrau liegt, nicht nur für eine Vielzahl von Anforderungen eine geringe Schmutzauf­ fälligkeit besitzen, sondern im Vergleich zu beispielsweise rein weißen oder schwarzen Formkörpern Verschleißspuren, wie Kratzer, weniger deutlich sichtbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Formkörper einen Farbton auf und die Buntheit C* (C* = √(a*)² + (b*)²) ist im L*C*h-Farb­ system (CIELAB-System) durch C*<10 festgelegt.
Dabei ist es möglich, genannte Formkörper mit einer definierten Buntheit C* herzustellen, die einen zum jeweiligen Anforderungs- und Verschleißprofil na­ hezu identischen Farbort aufweisen. Das heißt, es werden Formkörper erhal­ ten die nahezu den selben Farbort aufweisen wie die zu erwartende Ver­ schmutzung oder die sich in ihrem Farbort nicht oder kaum von der Umge­ bung, in der sie eingesetzt werden, unterscheiden.
Die erfindungsgemäßen Formkörper können durchgehend vollflächig und/oder partiell dekoriert sein. Zur Dekoration besonders geeignet sind beispielsweise Glaszusammensetzungen wie sie im deutschen Patent DE 197 21 737 C1 be­ schrieben sind.
Des weiteren ist die Erfindung nicht nur auf plane Formkörper beschränkt, vielmehr können die Formkörper auch sphärisch oder zylindrisch gekrümmt ausgebildet sein und/oder von der Hauptebene des Formkörpers in der Höhe abweichende Bereiche aufweisen. Derartig gestaltete Formkörper sind bei­ spielsweise der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 33 334 A1 zu entneh­ men.
Vorzugsweise sind die Formkörper Kochflächen. Der Verwendung von erfin­ dungsgemäßen Formkörpern aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase als Kochflächen kommt eine besondere Bedeutung zu. So ist es erstmals mög­ lich, Kochflächen entsprechend ihrem späteren Anforderungs- und Ver­ schleißprofil mit einem beliebigen definierten Farbort zu erhalten.
Es hat sich gezeigt, daß Kochflächen aus erfindungsgemäßen Formkörpern eine besonders geringe Schmutzauffälligkeit aufweisen und daher auch Ver­ schleißspuren, wie Kratzer, weniger deutlich wahrnehmbar sind.
Des weiteren ist es möglich, durch Dekoration des Formkörpers in der jeweili­ gen Komplementärfarbe beispielsweise einzelne Kochzonen besonders deut­ lich herauszustellen.
Die erfindungsgemäßen Formkörper unterscheiden sich in einer Vielzahl ihrer physikalischen Eigenschaften nicht bzw. nur geringfügig von bereits bekann­ ten Formkörpern aus opaker Glaskeramik. So können die als Kochflächen verwendeten Formkörper in Kochsystemen eingesetzt werden, die eine Tem­ peraturunterschiedsfestigkeit von bis zu 700°C aufweisen.
Durch die Erfindung ist es möglich, Formkörper aus opaker, durchgehend ho­ mogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase zu erhalten, wobei die Formkörper in einem definierten Farbort keramisiert werden und unter Berücksichtigung ihres späteren Anforderungs- und Verschleißprofils eine minimale Schmutzauffälligkeit zeigen. Sowohl ke­ ramisierbares Glas als auch bereits keramisierte Glaskeramik mit Hochquarz- Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase können vorteilhaft verwen­ det werden.

Claims (9)

1. Formkörper aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper unter Berücksichtigung seines späteren Anforderungs- und Verschleißprofiles aus keramisierbarem Glas in einen Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB-System) miti einem Helligkeitswert L*<85 keramisiert ist, bei dem der Formkörper minimale Schmutzauffälligkeit zeigt.
2. Formkörper aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper unter Berücksichtigung seines späteren Anforderungs- und Verschleißprofiles aus transparenter Glaskeramik mit Hochquarz- Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase in einen Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB-System) mit einem Helligkeitswert L*<85 keramisiert ist, bei dem der Formkörper minimale Schmutzaufälligkeit zeigt.
3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbton des Formkörpers zwischen dunkelgrau und hellgrau liegt und die Buntheit C* (C* = √(a*)² + (b*)²) im L*C*h-Farbsystem (CIELAB- System) durch C*≦ 10 festgelegt ist.
4. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper einen Farbton aufweist und die Buntheit C* (C* = √(a*)²+(b*)²) im L*C*h-Farbsystem (CIELAB-System) durch C*<10 festgelegt ist.
5. Formkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er einen blauen oder blaugrauen Farbton aufweist.
6. Formkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er durchgehend vollflächig und/oder partiell dekoriert ist.
7. Formkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper plan, sphärisch oder zylindrisch gekrümmt ausgebildet ist und/oder von der Hauptebene des Formkörpers in der Höhe abwei­ chende Bereiche aufweist,
8. Formkörper nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper eine Kochfläche ist.
9. Formkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche in Kochsystemen eingesetzt ist, die eine Tempera­ turunterschiedsfestigkeit von bis zu 700°C benötigen.
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