DE202016104800U1

DE202016104800U1 - Beschichteter Glas- oder Glaskeramikartikel

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Publication number: DE202016104800U1
Application number: DE202016104800.1U
Authority: DE
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2026-09-01
Also published as: JP6996910B2; JP2018048801A; DE102017117062A1

Abstract

Haushaltsgerät (3) mit einer Bedienfläche, welche an einem Glas- oder Glaskeramikartikel (1) ausgebildet ist, wobei der Glas- oder Glaskeramikartikel (1) ein – flächiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) mit zwei sich gegenüberliegenden, vorzugsweise zumindest bereichsweise parallelen Seitenflächen (20, 21) umfasst, welches – im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τvis von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 30% für sichtbares Licht, welches das Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) von einer Seitenfläche (20, 21) zur gegenüberliegenden Seitenfläche (21, 20) durchquert, aufweist, wobei – eine Seitenfläche (20, 21) des Glas- oder Glaskeramiksubstrats (2) mit zumindest einer blickdichten Beschichtung (5), welche auch mehr als eine Schicht umfassen kann, die zusammen blickdicht sind, mit einer aufgedruckten Farbe, insbesondere einer Clearfarbe, versehen ist, welche im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τvis von höchstens 5% aufweist, und wobei eine vorzugsweise linienförmige Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) vorhanden ist, welche den Durchtritt von auf der Oberfläche der Beschichtung (5) auftreffendem Licht durch die Beschichtung (5) und das Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) gestattet, wobei die Breite (91) der vorzugsweise linienförmigen Öffnung zwischen mehr als 80 µm und 3 mm, bevorzugt zwischen 100 µm und 2mm und besonders bevorzugt zwischen 200 µm und 1mm beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Glas- oder Glaskeramikartikel sowie Haushaltsgeräte mit Glas- oder Glaskeramikartikeln, welche mit einer blickdichten Beschichtung versehen sind. Insbesondere betrifft die Erfindung glas- oder glaskeramische Artikel, die mit leuchtenden Anzeigeelementen versehen oder für eine Ausstattung mit leuchtenden Anzeigeelementen vorgesehen sind.
Aus dem Stand der Technik sind Glaskeramik-Kochfelder bekannt, die auf ihrer Unterseite beschichtet sind, um deren Anmutung zu ändern, sowie auch, um unter der Glaskeramik verbaute Teile des Herdes zu verbergen. Zu diesem Zweck werden typischerweise opake Beschichtungen verwendet.
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 können und für einen Bediener, welcher die Nutzseite des Kochfeldes betrachtet, sichtbar sind.
Für transparente, ungefärbte Glaskeramiken werden opake Rückseitenbeschichtungen aus sogenannten Clearfarben, mittels welchen die Grundfarbe der Glaskeramik vorgegeben werden kann, verwendet. Diese Clearfarben werden in der Regel mittels Siebdruck aufgebracht. Sollen Schriften, Symbole oder Markierungen dargestellt werden, werden in der Regel Farben eingesetzt, die einen hohen Kontrast zur Grund- oder Clearfarbe aufweisen. Derartige Farben werden als Deepfarben bezeichnet und als erste Schicht strukturiert auf die Glaskeramik aufgebracht. Deepfarben sind die erste Farbschicht auf der erfindungsgemäß beschichteten Seite der Glaskeramik, in welche die Öffnungen 9 eingebracht werden. Hier sind durchaus Strukturbreiten von weniger als 0,3 mm möglich, welches für den verwendeten Siebdruck eine sehr hohe Auflösung verlangt. Danach erfolgt das Überdrucken mit einer Clearfarbe. Anschließend hieran erfolgt das Versiegeln aller Schichten mittels einer in der Regel vollflächig aufgebrachten Versiegelungssicht. Deepfarben sind ebenfalls opak und können jedoch im sichtbaren Wellenlängenbereich, zumindest, wenn diese mit einer Versiegelungsschicht versehen sind, nicht durchleuchtet werden.
Sollen aus Deepfarben Zeichen hergestellt werden, so werden diese Zeichen mit der jeweiligen Deepfarbe auf der Glaskeramik aufgebracht und, wie vorstehend sowie an späterem Ort noch detaillierter beschrieben, nachfolgend mit einer Clearfarbe und der Versiegelungssicht bedruckt. Deepfarben müssen nicht bereits eigenständig blickdicht sein, da die erwünschte Blickdichte auch mit Hilfe der weiteren Schichten erreicht werden kann.
Wenn ein mit Deepfarben dargestelltes Zeichen zu Anzeigezwecken durch Beleuchtung sichtbar sein sollte, wurde es in herkömmlicher Weise mit Aussparung versehen oder umgeben, die mittels Siebdruck mit einer semitransparenten Smartfarbe gefüllt wurde und örtlich versetzt nochmals aufgebracht war. Danach wurde die Versiegelungsschicht aufgebracht, welche im Bereich der Smartfarbe eine entsprechende Aussparung aufwies, durch welche Licht hindurchtreten konnte. Durch die nötige seitliche Toleranz beim Aufbringen der Versiegelungsschicht mittels Siebdruck war dabei jedoch regelmäßig ein seitlicher Coronaeffekt nicht zu vermeiden. Dies bedeutet, dass die seitliche Toleranz beim Bedrucken mittels Siebdruck neben der Aussparung in vielen Fällen einen von der Versiegelungsschicht unbedruckten Bereich frei ließ, durch welchen ebenfalls Licht treten konnte und zu einer Verschlechterung des Randkontrastes des durchleuchteten Bereichs führte, der im Rahmen dieser Offenbarung wie vorstehend als Coronaeffekt bezeichnet wird.
Das europäische Patent EP 0868960 B1 schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Steuerpultschildern aus Glas, insbesondere für elektrische Haushaltsgeräte vor, bei denen mittels Siebdruck eine erste Schicht aufgebracht wird, die dann mittels Lasergravur teilweise wieder entfernt wird und dann diese Öffnungen in einem weiteren Siebdruckschritt mit einer zweiten Farbe wieder gefüllt werden.
Somit bestehen Nachteile bei der herkömmlichen Verwendung von Siebdruckverfahren, welche zu einer limitierten Auflösung führen, eine in mehreren Schritten erfolgende Herstellung umfassen und bei der Verwendung von Deepfarben zu einer begrenzten Darstellbarkeit sowie vermindertem Kantenkontrast von durchleuchtbaren Bereichen führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Haushaltsgerät sowie einen Glas- oder Glaskeramikartikel bereitzustellen, bei welchen die genannten Nachteile des Standes der Technik nicht auftreten oder zumindest nur vermindert auftreten.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen Glas-oder Glaskeramikartikel sowie ein Haushaltsgerät mit einem derartigen Glas-oder Glaskeramikartikel bereitzustellen, der mittels Siebdruck bedruckt ist, aber dennoch im Wesentlichen ohne Auftreten eines Coronaeffekts durchleuchtbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Demgemäß schlägt die Erfindung ein Haushaltsgerät vor mit einer Bedienfläche, welche an einem Glas- oder Glaskeramikartikel ausgebildet ist, wobei der Glas- oder Glaskeramikartikel ein

– flächiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat mit zwei sich gegenüberliegenden, vorzugsweise zumindest bereichsweise parallelen Seitenflächen umfasst, welches
– im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 30% für sichtbares Licht, welches das Glas- oder Glaskeramiksubstrat von einer Seitenfläche zur gegenüberliegenden Seitenfläche durchquert, aufweist, wobei
– eine Seitenfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats mit zumindest einer blickdichten Beschichtung, welche auch mehr als eine Schicht umfassen kann, die zusammen blickdicht sind, mit einer aufgedruckten Farbe, insbesondere einer Clearfarbe, versehen ist, welche im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von höchstens 5% aufweist, und wobei eine vorzugsweise linienförmige Öffnung in der blickdichten Beschichtung vorhanden ist, welche den Durchtritt von auf der Oberfläche der Beschichtung auftreffendem Licht durch die Beschichtung und das Glas- oder Glaskeramiksubstrat gestattet, wobei die Breite der vorzugsweise linienförmigen Öffnung zwischen 80 µm und 3 mm, bevorzugt zwischen 100 µm und 2mm und besonders bevorzugt zwischen 200 µm und 1mm beträgt.

Die Lichttransmission τ_vis kann mit einer Normlichtquelle D65 gemäß DIN EN 410 bestimmt werden.
In vorteilhafter Weise kann über der aufgedruckten Farbe, insbesondere der Clearfarbe, mittels Siebdruck eine Versiegelungsschicht vorzugsweise vollflächig aufgebracht sein.
Diese vorzugsweise linienförmigen Öffnungen werden, wie später näher ausgeführt wird, mittels Laserablation geschrieben, können durchgängig, diese bedeutet ohne Unterbrechungen, ausgebildet sein und werden im Rahmen dieser Offenbarung auch als „Fine Light“ oder als „Fine Light Struktur(en)“ bezeichnet. Beträgt die Linien- oder Strukturbreite weniger als 80 µm, sind diese Linien nur dann gut sichtbar, wenn der Glas- oder Glaskeramikartikel durchleuchtet wird.
Als Durchleuchten oder Durchleuchtung wird im Sinne der vorliegenden Offenbarung der Durchtritt von Licht, insbesondere durch die Öffnung 9 verstanden, bei welchem das Licht durch ein Leuchtelement 18 erzeugt ist. Ferner wird als Auflicht eine typische Beleuchtungssituation angenommen, wie diese regelmäßig im Umfeld von Kochgeräten herrscht. Hierbei können Farbtemperaturen von Schwarzkörperstrahlern im Bereich von 2600 bis 6400 K oder typische spektrale Verteilungen von Leuchtstoffröhren, Halogenstrahlern oder LED-Lichtquellen bei einer normalen, haushaltsüblichen Helligkeit vorhanden sein.
Ab einer Linien- oder Strukturbreite von mehr als 80 µm kann diese so gewählt sein, dass sie hinsichtlich des optischen Eindrucks einer Deepfarbe entspricht, wobei ein Kontrast zur umgebenden, mit der Versiegelungssicht bedruckten Clearfarbe entsteht. Zu größeren Werten hin wird die Linienbreite dadurch begrenzt, dass noch keine unterhalb des Glas- oder Glaskeramikartikels befindliche Struktur erkennbar ist. Die vom Betrachter wahrgenommene Breite hängt auch von der Stärke der Durchleuchtung ab, so dass sich für den Betrachter hieraus eine scheinbare Breite ergibt, die gemäß der Erfindung innerhalb der angegebenen Werte frei wählbar ist.
In Aufsicht ergibt sich ohne Durchleuchtung ein visuell wahrnehmbarer Farb- oder Grauwert dieser Öffnung, welcher ebenfalls durch Wahl von deren Breite innerhalb des angegebenen Wertebereichs eingestellt ist.
Da bei der Wahl der Linien- oder Strukturbreite weitere Einflussfaktoren auftreten können, welche beispielsweise durch die verwendeten Farben sowie die Verbausituation des Glas- oder Glaskeramikartikels bedingt sein können, kann die erwünschte Breite, bei welcher sich der zu erzielende Farb- oder Grauwert ergibt, wie folgt bestimmt werden. Es werden verschieden breite Linien oder Strukturen erzeugt und wird dann das Haushaltsgerät mit dem Glas- oder Glaskeramikartikel versehen, der diese entsprechend verschiedenen Linien- oder Strukturbreiten umfasst. Hierdurch wird erkennbar, ob bereits der gewünschte Farb- oder Grauwert erreicht wurde. Falls dieses nicht der Fall ist, können weitere Änderungen der Linien- oder Strukturbreite vorgenommen werden, bis der exakte erwünschte Farb- oder Grauwert erreicht wurde. Hierbei weisen geringere Linien- oder Strukturbreiten einen geringeren Kontrast oder eine geringere Wahrnehmbarkeit gegenüber der Grund- oder Clearfarbe und größere Linien- oder Strukturbreiten einen höheren Kontrast oder eine bessere Wahrnehmbarkeit gegenüber der Grund- oder Clearfarbe auf. Ein Fachmann auf diesem Gebiet wird hierbei den erwünschten Farb- oder Grauwert bereits nach wenigen der vorstehend beschriebenen Schritten einstellen. Bei diesem Verfahren kann auch das Umgebungslicht, wie dieses beispielswise in einer typischen Einbausituation des Kochgerätes vorherrscht, jeweils mit berücksichtigt werden.
In Hinblick auf ihre spektrale Transmission oder Transmissivität werden Glaskeramiken bevorzugt, die selbst farblos sind, da dann auch bei Auflicht Effekte der Beschichtung sichtbar sein können.
In der blickdichten Beschichtung des Glas- oder Glaskeramikartikels kann auch eine flächige Aussparung freigehalten sein, beispielsweise, um von der Oberseite aus ein darunter befindliches Display erkennen zu können.
Unter der blickdichten Beschichtung kann sich ein mit einer Deepfarbe aufgebrachtes Dekor und/oder Symbol befinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ferner auf der Beschichtung mittels Siebdruck eine Versiegelungsschicht aufgebracht sein, wobei der Gitterabstand von Strukturen der Versiegelungsschicht im Bereich der Öffnungen mindestens 5 mm, und ansonsten mindestens 2 mm beträgt. Als Gitterabstand wird hierbei der geringste noch mit Siebdruck herstellbare Abstand zwischen zwei Strukturelementen bezeichnet. Ein Strukturelement kann die Kante einer Öffnung oder auch der Rand eines ausgenommenen Feldes, wie beispielsweise eines frei gelassenen Feldes für eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere eines Displays sein. Der Gitterabstand gibt hierbei die lateral bestmögliche Auflösung des jeweils verwendeten Siebdrucks als geometrischer Abstand an.
Sollen Flächen dargestellt werden, so gelingt dies gemäß der Erfindung auch, indem linienförmige Öffnungen derart nebeneinander angeordnet sind, wobei vorzugsweise der seitliche Abstand der neben einander angeordneten Linien mindestens 80 µm beträgt, dass der optische Eindruck einer Fläche entsteht. Hierbei können Linien auch als kurze Linien, bis hin zur Punktgröße in deren Längsrichtung hintereinander angeordnet sein. Bevorzugt beträgt jedoch die Länge einer Linie das n-Fache der Breite der jeweiligen Linie, wobei n bevorzugt größer als 2 und besonders bevorzugt größer als 10 ist. Ferner kann auch durch Wahl des Abstands der nebeneinander angeordneten Linien deren Farb- oder Grauwert in gewünschter Weise beeinflusst werden.
Um eine nicht gewollte Abtragung des Materials des Glas- oder Glaskeramiksubstrats zu verhindern, ist die Ablationsschwelle dieses Materials im Energie- und Wellenlängenbereich des verwendeten Lasers und somit vorzugsweise im infraroten Spektralbereich, insbesondere bei einer Wellenlänge von 1064 nm höher, als die Ablationsschwelle der blickdichten Beschichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Haushaltsgerät bereitgestellt, bei dem die Breite der Öffnung in der blickdichten Beschichtung kleiner ist, als die Schichtdicke der blickdichten Beschichtung, da auch hiermit ein Dead Front Effekt erzeugt werden kann, welcher ohne Durchleuchtung die Öffnung für einen Benutzer visuell nicht wahrnehmen lässt.
In bevorzugter Weise ist bei dem Haushaltsgerät oder dem Glas- oder Glaskeramikartikel durch die Breite der Öffnung in der blickdichten Beschichtung ein visuell in Aufsicht ohne Durchleuchtung der Öffnung wahrnehmbarer Farb- oder Grauwert der Öffnung, beispielsweise mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren eingestellt.
Wenn durch die Breite der Öffnung in der blickdichten Beschichtung der visuell wahrnehmbare Farb- oder Grauwert der Öffnung so eingestellt ist, dass dieser in Aufsicht ohne Durchleuchtung im Wesentlichen dem visuell wahrnehmbaren Farb- oder Grauwert einer weiteren Farbe, insbesondere einer Deepfarbe, entspricht kann in sehr vorteilhafter Weise ein ästhetischer Farbeindruck entstehen, der die gleiche Farbe für durchleuchtbare und nicht durchleuchtbare Bereiche zur Verfügung stellt.
Wenn durch die Breite der Öffnung in der blickdichten Beschichtung der visuell wahrnehmbare Farb- oder Grauwert der Öffnung so eingestellt ist, dass dieser in Aufsicht ohne Durchleuchtung im Wesentlichen dem visuell wahrnehmbaren Farb- oder Grauwert einer weiteren Farbe, insbesondere einer Clearfarbe, entspricht, wodurch die Öffnung in der blickdichten Beschichtung ohne Durchleuchtung visuell nicht von deren Umgebung zu unterscheiden ist kann hierdurch vorzugsweise ein Deadfronteffekt bereitgestellt werden, welcher ohne Durchleuchtung der Öffnung diese bei visueller Wahrnehmung nicht erkennen lässt. Die hierdurch bereitgestellten Ausführungsformen haben erhebliche Vorteile, denn es können für den Benutzer in Auflicht nicht erkennbare Strukturen bei Durchleuchtung sichtbar gemacht werden. Zum einen können diese Strukturen in ästhetischer Weise genutzt werden, um beispielsweise Bedienfelder erkennbar zu machen, zum anderen können aber auch sicherheitsrelevante Informationen angezeigt werden.
Hierbei kann ein eventuell nicht korrekt aufgestelltes Gargefäß, beispielsweise mittels Pfeilen, in welche Richtung dieses zur korrekten Positionierung verschoben werden sollte, angezeigt werden oder es können Warnhinweise an den Benutzer ausgegeben werden, beispielsweise wenn eine Überhitzung des Gargefäßes droht, falls etwa dessen Inhalt bereits erhebliche Mengen an Flüssigkeit durch Verdampfung verloren hat und hierdurch zu überhitzen droht.
Diese Symbole können aber auch eine korrekte Gartemperatur darstellen, beispielsweise durch eine um eine Kochzone radial verlaufende Anzeige, welche in diesem Fall mit einer entweder umlaufenden Durchleuchtung oder einer bestimmten Anzeige-Blinkfrequenz dieses angibt.
Ferner können um Kochzonen umlaufende Anzeigen, gegebenenfalls mit definierter Helligkeit oder Blinkfrequenz denjenigen Bereich anzeigen, welcher nach einem Garvorgang, gegebenenfalls ohne darauf befindliches Gargefäß noch für einen Benutzer kritische Temperaturen aufweist. Ebenfalls können alternativ oder zusätzlich um Elektronikkomponenten umlaufende Anzeigen vorgesehen sein, die leuchten oder blinken, wenn heißes Kochgeschirr, Flüssigkeiten oder dergleichen über einer temperaturempfindlichen Elektronik abgestellt werden.
Darüber hinaus können derartige Bereiche auch vorteilhaft sensorisch genutzt werden, falls beispielsweise durch spektrale Messungen Temperaturen oder sogar das Entflammen von Gargut festgestellt werden soll. Bei diesen Ausführungsformen können die Sensoren unter der jeweiligen Öffnung angeordnet sein, ohne dass diese von einem Benutzer wahrgenommen werden.
Eine weitere sensorische Anwendung umfasst Berührungs- und Fingerabdrucksensoren, welche durch die Öffnung emittiertes und wieder rückreflektiertes Licht erfassen und auf diese Weise entweder Betätigungsanweisungen opto-elektronisch umsetzen oder auch vor dem Eindringen von Gegenständen oder Händen eines Benutzers in einen noch erhitzten Bereich durch Ausgabe entsprechender Signale warnen oder vorsorglich auch Heizelemente abschalten können, insbesondere wenn sich über längere Zeit kein Gargefäß auf einem Kochfeld erkennen lässt. In thermisch belasteten Bereichen können diese Sensoren auch über temperaturstabile Lichtleiter mit den entsprechenden erfindungsgemäßen Öffnungen verbunden sein.
Vorteilhaft ist hierbei durch die Breite der Öffnung in der blickdichten Beschichtung sichergestellt ist, dass die Öffnung bei Durchleuchtung für einen Benutzer visuell erkennbar ist.
Die Erfindung umfasst ferner einen Glas- oder Glaskeramikartikel mit einer Bedienfläche, welche an dem Glas- oder Glaskeramikartikel ausgebildet ist, wobei der Glas- oder Glaskeramikartikel ein

– flächiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat mit zwei sich gegenüberliegenden, vorzugsweise zumindest bereichsweise parallelen Seitenflächen umfasst, welches
– im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 30% für sichtbares Licht, welches das Glas- oder Glaskeramiksubstrat von einer Seitenfläche zur gegenüberliegenden Seitenfläche durchquert, aufweist, wobei
– eine Seitenfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats mit zumindest einer blickdichten Beschichtung, welche auch mehr als eine Schicht umfassen kann, die zusammen blickdicht sind, mit einer aufgedruckten Farbe, insbesondere einer Clearfarbe, versehen ist, welche im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von höchstens 5% aufweist, und wobei eine vorzugsweise linienförmige Öffnung in der blickdichten Beschichtung vorhanden ist, welche den Durchtritt von auf der Oberfläche der Beschichtung auftreffendem Licht durch die Beschichtung und das Glas- oder Glaskeramiksubstrat gestattet, wobei die Breite der vorzugsweise linienförmigen Öffnung zwischen mehr als 80 µm und 3 mm, bevorzugt zwischen 100 µm und 2 mm und besonders bevorzugt zwischen 200 µm und 1 mm beträgt.

Zur Beleuchtung des erfindungsgemäß hergestellten Haushaltsgeräts wird bevorzugt zumindest eine Leuchtdiode oder Laserdiode als Leuchtelement verwendet.
Ein solcher erfindungsgemäßer Glas- oder Glaskeramikartikel kann hergestellt werden, indem

– ein flächiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen bereitgestellt wird, welches
– im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 30% für sichtbares Licht aufweist, welches das Glas- oder Glaskeramiksubstrat von einer Seitenfläche zur gegenüberliegenden Seitenfläche durchquert, wobei
– eine Seitenfläche des Glas- oder Glaskeramiksubstrats mit zumindest einer blickdichten Beschichtung, welche auch mehr als eine Schicht umfassen kann, die zusammen blickdicht sind, vorzugsweise aus einer Clearfarbe versehen wird, welche im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von höchstens 5% aufweist, wobei
– ein gepulster Laserstrahl auf die blickdichte Beschichtung gerichtet und durch Ablation die Beschichtung lokal bis zur Oberfläche des Glas- oder Glaskeramikartikels entfernt und damit eine Öffnung in der blickdichten Beschichtung hergestellt wird, wobei die Öffnung am Glas- oder Glaskeramiksubstrat, beziehungsweise substratseitig eine Breite zwischen mehr als 80 µm und 3 mm, bevorzugt zwischen 100 µm und 2 mm und besonders bevorzugt zwischen 200 µm und 1 mm aufweist. Vorzugsweise ist die blickdichte Beschichtung dabei direkt auf dem Substrat aufgebracht. Denkbar ist aber auch, dass eine Zwischenschicht zwischen Substrat und Beschichtung vorhanden ist, etwa um die Haftung der blickdichten Beschichtung auf dem Substrat zu verbessern.

Ausführlicher ist das vorstehende Verfahren auch in der deutschen Patentanmeldung der gleichen Anmelderin DE 10 2015 102 743.7 beschrieben, welche durch Bezugnahme in diese Anmeldung vollumfänglich aufgenommen wird und welche dieser Anmeldung beiliegt, da diese deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 102 743.7 zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Gebrauchsmusteranmeldung noch nicht mit der nötigen Sicherheit offengelegt war.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigeschlossenen Figuren und unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen detaillierter beschrieben. In den Figuren verweisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder auf sich funktional entsprechende Elemente.
Es zeigen:
1 einen beschichteten Glas- oder Glaskeramikartikel,
2 den beschichteten Glas- oder Glaskeramikartikel aus 1, versehen mit einer Versiegelungsschicht,
3 eine Vorrichtung zur Laserablation für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikartikels,
4 einen mit einem geeigneten Verfahren hergestellten Glas- oder Glaskeramikartikel,
5 ein Glaskeramik-Kochfeld mit einem erfindungsgemäßen Glaskeramikartikel als Kochfeld,
6 das Kochfeld mit einem erfindungsgemäßen Glaskeramikartikel als Kochfeld unter Auflicht,
7 das Kochfeld mit einem erfindungsgemäßen Glaskeramikartikel als Kochfeld unter Durchlicht,
8 einen Ausschnitt eines Kochfeldes unter Auflicht aus 6, und
9 einen Ausschnitt eines Kochfeldes unter Durchlicht aus 7.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Um einen erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikartikel herzustellen, wird zunächst ein flächiges, beziehungsweise scheibenförmiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat 2 bereitgestellt. Das Glas- oder Glaskeramiksubstrat 2 weist zwei gegenüberliegende Seitenflächen 20, 21 auf, welche vorzugsweise zumindest bereichsweise zueinander parallel verlaufend ausgebildet sind. Eine der Seitenflächen, in dem in 1 gezeigten Beispiel die Seitenfläche 20, wird mit zumindest einer blickdichten oder lichtundurchlässigen Beschichtung 5, welche auch mehr als eine Schicht umfassen kann, die zusammen blickdicht sind, aus oder mit einer Clearfarbe, welche nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, versehen. Hierbei kann die Beschichtung 5 eine weitere Versiegelungsschicht 6 umfassen, mit welcher zusammen die Beschichtung 5 blickdicht ist, oder es kann alternativ die weitere Versiegelungsschicht 6 auf einer bereits eigenständig blickdichten Beschichtung 5 angeordnet sein.
Besonders bevorzugte Beschichtungen 5 oder Clearfarben umfassen anorganische und/oder anorganisch-organisch modifizierte 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 ausbilden. Bevorzugt kann das oxidische Netzwerk aus SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃-Bausteinen bestehen. Dabei können im Netzwerk noch organische Reste vorhanden sein.
Allgemein wird hinsichtlich pigmentierter Schichten im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zwischen Deepfarben und Clearfarben unterschieden.
Clearfarben werden vollflächig gedruckt und bilden daher die Hintergrundfarbe des Dekors. Im Bedarfsfalle erfolgt der Druck unter Aussparung eines Displaybereichs oder auch weiterer Bereiche, welche entweder Deepfarben oder weitere Anzeigeelemente enthalten können. Deepfarben werden verwendet, um Symbole und Dekormuster zu drucken. Bei diesen Farben handelt es sich vorzugsweise um Sol-Gel-farben mit Pigmenten. Deepfarben können so gewählt werden, dass diese einen möglichst hohen Kontrast zu den Clearfarben aufweisen und werden in Aussparungen der Clearfarben gedruckt, insbesondere um Symbole, Linien oder ähnliches auf dem Kochfeld darzustellen.
Hinsichtlich ihrer Zusammensetzung unterscheiden sich Clear- und Deepfarben außer in ihrer Farbe, d.h. der Wahl der farbgebenden Pigmente, regelmäßig in der Größe der Effektpigmente und dem beim Siebdruck verwendeten Sieb. Deepfarben enthalten kleinere Effektpigmente und können daher mit einem feineren Sieb mit kleineren Öffnungen gedruckt werden. Hierdurch kann auf Kosten der Intensität des angestrebten Effekts die Druckauflösung gegenüber den Clear-Farben verbessert werden. Ansonsten kann die Zusammensetzung von Deep- und Clearfarben im Wesentlichen identisch sein.
Als Pigmente können insbesondere farbgebende Pigmente in Form von Metalloxiden hinzugesetzt werden, insbesondere Cobalt-Oxide/-Spinelle, Cobalt-Aluminium-Spinelle, Cobalt-Aluminium-Zink-Oxide, Cobalt-Aluminium-Silizium-Oxide, Cobalt-Titan-Spinelle, Cobalt-Chrom-Spinelle, Cobalt-Aluminium-Chrom-Oxide, Cobalt-Nickel-Mangan-Eisen-Chrom-Oxide/-Spinelle, Cobalt-Nickel-Zink-Titan-Aluminium-Oxide/-Spinelle, Chrom-Eisen-Nickel-Mangan-Oxide/-Spinelle, Cobalt-Eisen-Chrom-Oxide/-Spinelle, Nickel-Eisen-Chrom-Oxide/-Spinelle, Eisen-Mangan-Oxide/-Spinelle, Eisen-Oxide, Eisen-Chrom-Oxide, Eisen-Chrom-Zinn-Titan-Oxide, Kupfer-Chrom-Spinelle, Nickel-Chrom-Antimon-Titan-Oxide, Titan-Oxide, Zirkon-Silizium-Eisen-Oxide/-Spinelle.
Bevorzugt werden als Pigmente Absorptionspigmente, plättchen- oder stäbchenförmige Pigmente, sowie beschichtete Effektpigmente, z.B. auf Glimmerbasis verwendet. Ebenso kommen Pigmente wie Ruße, Graphit als auch Farbstoffe in Betracht.
Ebenso können die Schichten (Dekor- sowie gegebenenfalls Versiegelungsschichten) weitere Bestandteile wie Füllstoffe, bevorzugt nanoskalige Füllstoffe aufweisen. Als Füllstoffe kommen hierbei insbesondere SiO_x-Partikel, Aluminiumoxid-Partikel, pyrogene Kieselsäuren, Kalk-Natron-Partikel, Alkali-Aluminosilikat-Partikel, Polysiloxankugeln, Borosilikatglaskugeln und/oder Glashohlkugeln in Betracht.
Durch die Wahl der Dichte der Pigmente, deren Anteil an oder in der jeweiligen Farbe kann sichergestellt werden, dass Deepfarben zumindest zusammen mit der Versiegelungssicht oder zusammen mit einer Clearfarbe und der Versiegelungssicht blickdicht und Clearfarben zumindest in einem Teilbereich des visuell wahrnehmbaren Spektrums für die jeweilige Anwendung ausreichend transmittierend sind.
Derartige Beschichtungen sind sehr haltbar und temperaturbeständig und lassen sich je nach Wahl der Dekorpigmente in einer nahezu unbegrenzten Anzahl verschiedener optischer Anmutungen herstellen. Jedoch stellte gerade die Strukturierung solcher Beschichtungen eine Schwierigkeit dar, insbesondere, wenn in dieser 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 beim Erzeugen der Öffnungen oder Löcher hier sogar die einzelnen Pigmentpartikel durchtrennen und diese sauber schneiden, wodurch ein erheblich erhöhter Kantenkontrast erfindungsgemäß hergestellter Strukturen bereitgestellt wird.
Die Dekorpigmente und deren Menge in der Beschichtungszusammensetzung werden so ausgewählt, dass bei der vorgesehenen Schichtdicke der Beschichtung 5 deren Transmission im sichtbaren Spektralbereich kleiner als 5% ist. Gegebenenfalls kann diese niedrige Transmission auch durch eine mehrlagige Beschichtung erzielt werden.
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 durch Bezugnahme vollumfänglich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
Somit kann in Weiterbildung der Erfindung eine blickdichte Beschichtung 5 hergestellt werden, indem 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 zum Schutz gegen thermische, chemische und mechanische Einwirkungen und, falls gewünscht, zur Erhöhung der optischen Dichte, mit einer Versiegelungsschicht abgedeckt wird, die ebenfalls mittels eines Sol-Gel-Verfahrens hergestellt wird, wobei für die Herstellung der Versiegelungssicht anorganische Dekorpigmente und Füllstoffe mit einem Sol vermischt werden, wobei die anorganischen Dekorpigmente plättchenförmige Pigment-Partikel und anorganische Festschmierstoff-Partikel umfassen können, 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 wobei dann 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 organische Reste als das Metalloxid-Netzwerk der Dekorschicht enthält, 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 oxydisches Netzwerk mit in elementarer Form halbleitenden Elementen verstanden (insbesondere also auch das bereits erwähnte SiO₂-Netzwerk).
2 zeigt den Glas-oder Glaskeramikartikel aus 1, versehen mit einer Versiegelungsschicht 6. Diese Versiegelungsschicht wird mittels Siebdruck aufgebracht, wobei der Gitterabstand von Strukturen dieser Versiegelungssicht mindestens 2 mm beträgt.
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. Ebenso sind Versiegelungsschichten auf organischer Polymerbasis wie Polyurethane, Polyacrylate etc. verwendbar. Auch diese Versiegelungsschichten können pigmentiert sein.
Die Versiegelungsschichten können transparent, eingefärbt transparent, transluzent oder opak sein. Bevorzugt sind pigmentierte Versiegelungsschichten. In der Regel sind die Versiegelungsschichten grau oder schwarz. Falls eine Erhöhung der optischen Dichte nicht gewünscht ist, wird eine transparente Versiegelungsschicht gewählt.
Als Schichtmaterial der Versiegelungsschicht wird vorzugsweise ein Polymer verwendet. Insbesondere kann ein Polysiloxan, Polysilsesquioxan, Polyurethan, epoxy- und/oder polyesterfunktionalisierte Silikonharze oder Sol-Gel, verwendet werden.
Bevorzugt ist das Schichtmaterial der Versiegelungsschicht als Silikonharz ausgebildet. Ebenfalls bevorzugt weist das Silikonharz funktionalisierte organische Gruppen auf. Als funktionalisierte organische Gruppen können z.B. Modifikationen durch Polyester, Polyacrylate, Epoxide, Vinyle, Acrylate, Methacrylate, Alkane eingesetzt werden.
Vorzugsweise ist auch die weitere Schicht mit Pigmenten, insbesondere anorganischen Pigmenten und/oder Füllstoffen, und/oder mit organischen Farbstoffen versetzt.
Nach dem Herstellen der Beschichtung 5 wird nun mittels einer Vorrichtung zur Laserablation eine Öffnung 9 erzeugt. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung 11 zeigt 3.
Bei einigen Anwendung ist die Aussparung von langen geraden Linien gewünscht, zum Beispiel bei Kochflächen bei denen mit diesen Linien der Kochbereich abgegrenzt oder eine Kochzone markiert werden soll. Für lange, gerade Linien ist die Verwendung eines Polygonscanners von Vorteil, da es beim Stitching langer Linien, insbesondere während der Laserablation, schnell zu einem kleinem Versatz kommen kann. Durch den Versatz wird die Linie an der Übergangsstelle breiter und hat dadurch im Durchlicht den Anschein deutlich heller an dieser Stelle zu sein.
Wie in 3 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 7 festgehalten und die Öffnung 9 in der gewünschten Form durch Bewegen des X-Y-Tisches mit dem darauf angeordneten Glas- oder Glaskeramiksubstrat 2 in die Beschichtung 5 eingefügt werden. Um einerseits lange, homogene linienförmige Öffnungen 9 zu erzeugen und andererseits hohe Genauigkeiten beizubehalten, kann auch eine synchronisierte Scanner- und Bewegungsvorrichtung verwendet werden. Dabei wird die Bewegung des Tisches 16 oder einer anderen, das Substrat 2 bewegenden Einrichtung mit der Ablenkung des Scanners, beispielsweise dem Galvanometerscanner 15 synchronisiert.
Um den Laserstrahl 7 zur Erzielung einer möglichst hohen Intensität auf der Oberfläche zu fokussieren, kann eine geeignete Fokussierungsoptik 19 vorgesehen sein. Bei dem in 3 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 7 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 3 zeigt, wird eine Fokussierungsoptik, insbesondere eine Linse oder Linsengruppe oder ein fokussierender Spiegel mit einer Brennweite von weniger als 300 mm bevorzugt.
Um die Beschichtung 5 lokal zu entfernen und damit eine Öffnung 9 durch die Beschichtung 5 zu schaffen, wird der Laserstrahl 7 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, also des Materials des Glases oder der Glaskeramik des Substrats 2 nicht erreicht wird und so nur die Beschichtung entfernt wird. Als Beispiel seien die unter den Namen ROBAX^® und Ceran Cleartrans^® vertriebenen Glaskeramiken genannt. Bei diesen Glaskeramiken liegt die Ablationsschwelle für eine Laserwellenlänge von 1064 nm bei etwa 5,2·10¹⁷W/m².
Allgemein, ohne Beschränkung auf das spezielle, vorstehend diskutierte Ausführungsbeispiel ist es also vorteilhaft, wenn die Materialien des Glas- oder Glaskeramikmaterials und der blickdichten Beschichtung so gewählt sind, dass die Ablationsschwelle des Materials des Glas- oder Glaskeramiksubstrats 2 insbesondere im infraroten Spektralbereich, besonders bevorzugt bei einer Wellenlänge von 1064 nm höher ist, als die Ablationsschwelle der blickdichten Beschichtung 5.
Besonders bevorzugt, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel ist es, wenn die Öffnung 9 linienförmig ist. Mit andere Worten hat dann die Öffnung 9 die Gestalt eines Grabens. Eine solche Linie, beziehungsweise ein solcher Graben kann auch geschlossen, also allgemein ringförmig sein oder die Gestalt eines Rahmens haben. Die Breite der Linien beträgt mehr als 80 µm bis 3 mm, bevorzugt 100 µm bis 2 mm und besonders bevorzugt 200 µm bis 1 mm. Diese Linienbreiten werden gewählt, damit die Linien einen Kontrast zur Clearfarbe der Beschichtung 5 bilden. Der von diesen Linien erzeugt farbliche Eindruck stimmt in einer bevorzugten Ausführungsform mit dem einer Deepfarbe überein.
Weiterhin ist es allgemein günstig, wenn die Schichtdicke der blickdichten Beschichtung nicht übermäßig groß ist. Dies erleichtert einerseits den Abtrag mittels Laserablation. Andererseits ist dies auch günstig für die Transmission des Lichts durch die Öffnung 9 in der Beschichtung. Ist die Beschichtung zu dick, sind die Wandungen der Öffnung entsprechend lang und schlucken unnötig viel Licht. Es ist daher allgemein bevorzugt, wenn die blickdichte Beschichtung 5 eine Schichtdicke von höchstens 300 µm, besonders bevorzugt von höchstens 160 µm aufweist.
Umgekehrt sind aber auch zu dünne Beschichtungen ungünstig, insbesondere im Hinblick auf eine ausreichende Lichtblockung. Bevorzugt werden Schichtdicken von mehr als 10 µm, vorzugsweise mindestens 50 µm. Bei den vorstehenden Angaben der Mindest- und Höchstdicke handelt es sich um Mittelwerte der Schichtdicke.
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 7 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.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wurde ein gepulster Laser 71 gewählt, der sich ausreichend gut fokussieren lässt, um Spuren mit einer Breite von wenigstens 0,02 mm abzutragen. Dies wurde mit einem Neodym-YAG-Laser mit einer Wellenlänge von 1064nm und einer Pulslänge von 10 ps erreicht. Es wurde ein Scanner mit einer Optik mit einer Brennweite von 255 mm eingesetzt. Der M²-Faktor ist kleiner als 1,4. Der Rohrstrahl hatte einen Durchmesser von 12 mm. Die mittlere Leistung W50 bei 20% betrug etwa 10 W. Andere Laser sind ebenfalls möglich. Vorteilhaft ist es aber jedenfalls, wenn die Breite der abladierten Strukturen kleiner als 0,025 mm beträgt.
4 zeigt schematisch im Querschnitt einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Glas- oder Glaskeramikartikel 1. In die blickdichte Beschichtung 5 ist eine Öffnung 9 eingefügt.
Bei dem in 4 links gezeigten Beispiel ist die Wandung 92 der Öffnung 9 im Wesentlichen senkrecht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann sich die Öffnung 9 auch von der Oberfläche 50 der Beschichtung zum Glas- oder Glaskeramik-Substrat 2 hin verengen. Ein Ausführungsbeispiel dazu ist die in 4 auf der rechten Seite dargestellte Öffnung 9. Eine solche Ausführungsform kann günstig sein, um eine Öffnung auch in dickere Beschichtungen 5 mit mehrfacher, beziehungsweise stufenweiser Ablation einzufügen. Vorzugsweise ist der Winkel 93 der Wandung 92 der Öffnung 9 zur Senkrechten der Substratoberfläche aber kleiner als 20°, vorzugsweise kleiner als 15°. Bei diesem Winkel handelt es sich um den mittleren Winkel der Wandung. Dieser kann in einfacher Weise durch das Verhältnis der Breite 91 der Öffnung am Substrat und der Breite 95 an der Oberfläche der Beschichtung 5, sowie der Dicke der Beschichtung 5 trigonometrisch ermittelt werden. Demgemäß gilt für die Dicke D der Beschichtung 5 und der Differenz B der Breiten 95, 91 nach dieser Ausführungsform: B/2D ≤ tan(20°), vorzugsweise B/2D ≤ tan(15°).
Bei den bevorzugten Schichtdicken und der erfindungsgemäßen maximalen Breite 91 der Öffnung am Substrat ist gemäß noch einer weiteren Ausführungsform allgemein auch die Bedingung erfüllt, dass die Breite 91 der Öffnung 9 kleiner ist, als die Schichtdicke der blickdichten Beschichtung 5.
Sowohl die im Verhältnis zur Schichtdicke geringere Breite der Öffnung, als auch der allenfalls geringe Winkel der Wandung 92 zur Senkrechten bewirken, dass bei bereits leicht schräger Betrachtung der Öffnung 9 die Blickachse nicht durch die Öffnung 9 geht, sondern an der Wandung 92 endet. Dies in Verbindung mit der geringen Breite 91 der Öffnung führt dazu, das die Öffnung für einen Betrachter unsichtbar bleibt. Diese kann erst wahrgenommen werden, wenn Licht einer Lichtquelle von der für den Betrachter aufgrund der lichtblockenden Beschichtung 5 verborgenen Seite des Glas- oder Glaskeramikartikels 1 durch die Öffnung hindurchgelangt.
Jedoch kann von der für den Betrachter aufgrund der lichtblockenden Beschichtung 5 verborgenen Seite des Glas- oder Glaskeramikartikels 1 her durch die Öffnung emittiertes Licht durch die Öffnung 9 als Durchlicht hindurchtreten oder auch zur sensorischen Erfassung durch die Öffnung 9 in entgegengesetzter Richtung hindurch zu der für den Betrachter verborgenen Seite hindurch treten, auf welcher für einen Benutzer nicht sichtbare Sensoren oder auch hierzu gehörige optoelektronische, elektronische und elektrische Bauelemente angeordnet sein können.
Ferner kann die Öffnung 9 optisch mit in den Figuren nicht dargestellten, vorzugsweise temperaturstabilen Lichtleitern in Verbindung stehen, welche optische Signale zu an entferterem Ort angeordneten Sensoren oder auch hierzu gehörigen optoelektronischen, elektronischen und elektrischen Bauelementen leitet.
Der erfindungsgemäß hergestellte Glas- oder Glaskeramikartikel aus 4 ist auf der Beschichtung 5 mit einer Verssiegelungsschicht 6 versehen, die vor Erzeugung der Öffnungen 9 auf die Beschichtung 5 mittels Siebdruck aufgebracht wird. Die Öffnungen 9 werden je nach deren Lage in der Regel durch die Versiegelungsschicht sowie die Clearfarbe hindurch oder auch durch die Deepfarbe, die Clearfarbe und die Versiegehlungssicht hindurch verlaufend erzeugt. Es ist ferner auch möglich an Stellen, an welchen einen Smartfarbe mit Versiegelungssicht aufgebracht ist, die Öffnungen 9 durch die Smartfarbe und die Versiegelungssicht hindurch zu erzeugen. Da sich bei diesem Vorgehen die Öffnung 9 mit im Wesentlichen gleichen lateralen Abmessungen durch sämtliche Schichten hindurch erstreckt, kann ein Coronaeffekt vermieden werden und wird hierduch ein verbesserter Kantenkontrast erreicht. In besonders vorteilhafter Weise sind hiermit wesentlich kleinere und klarer zu erkennende Strukturen erzeugbar, welche dem herkömmlichen Siebdruck in dieser Form nicht zugänglich sind.
Vorzugsweise weist bei einer bevorzugten Ausführungsform die Smartfarbe die Farbe der Clearfarbe auf, wodurch ebenfalls ein Deadfronteffekt entsteht.
Bei der Laserablation kann es allerdings zu dunklen Verfärbungen der Beschichtung kommen. Ist die Beschichtung selbst dunkel, bleibt eine solche Verfärbung und damit auch die Öffnung 9 unsichtbar. Anders ist dies allerdings bei Beschichtungen mit hellem Farbton. Hier kann sich die dunkle Verfärbung an den Rändern der Öffnung 9 sichtbar abzeichnen. Dem kann begegnet werden, indem die Pulsfrequenz des Lasers und die Geschwindigkeit, mit der der Laserstrahl über die Beschichtung geführt wird, so eingestellt werden, dass die Auftreffpunkte der Laserpulse nicht überlappen, wobei der Durchmesser der erzeugten Spots mindestens 20 µm beträgt. Damit kann allerdings noch keine grabenförmige Öffnung 9 erzeugt werden, da zunächst nur hintereinander aufgereihte Gruben abladiert werden. Um einen Graben zu erzeugen, wird dann der zu entfernende Bereich der Beschichtung mehrfach überfahren. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung ist es damit auch möglich, für einen Betrachter unsichtbare Öffnungen auf einer blickdichten Beschichtung zu erzeugen, deren Farbe einen L-Wert im L·a·b-Farbraum von mindestens 20, bevorzugt von mindestens 40, besonders bevorzugt von mindestens 50 hat. Der L-Wert der Farbe der blickdichten Beschichtung kann beispielsweise mit einem Spektrophotometer bestimmt werden. Der Wert bezieht sich auf eine offen liegende Oberfläche der Beschichtung 5, also nicht etwa auf einen durch das Glas oder die Glaskeramik hindurch gemessenen Farbwert.
Um den thermischen Einfluss im Randbereich der zu erzeugenden Öffnung zu minimieren und so den Effekt einer Abdunkelung zu vermeiden, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindng ein TopHat-Profil des Laserstrahls 7 verwendet. Dabei werden die Randbereiche des zunächst Gauß-förmigen Strahls eliminiert, welche zu wenig Energie zum Ablatieren der Farbe haben, jedoch noch genug Energie, um die Beschichtung so weit zu erhitzen, dass sich diese verfärbt. Ein weiterer Vorteil eines TopHat Profils ist die bessere Konturschärfe, da mit einem Gaußprofil Mehrschichtsysteme nicht konturscharf abgetragen werden, auch wenn dieser Effekt Unschärfen im Mikrometer-Bereich hervorruft, die mit dem Auge fast oder gar nicht sichtbar sind.
Besonders bevorzugt wird die Erfindung so eingesetzt, dass die Beschichtung auf der dem Benutzer abgewandten Seite 20 des Glas- oder Glaskeramiksubstrats 2 aufgebracht ist. Das Licht einer Lichtquelle passiert demnach zuerst die Beschichtung durch die Öffnung 9, dann das Glas- oder Glaskeramiksubstrat und tritt dann aus der gegenüberliegenden Seite 21 aus.
Die Erfindung lässt sich in vielfältiger Weise für hinterleuchtete Glas- oder Glaskeramikartikel von Haushaltsgeräten verwenden. Besonders geeignet ist die Erfindung hierbei für Kochfelder. Ebenfalls kann auch eine Bedienblende, etwa an einem Herd oder Backofen mit einem erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikartikel realisiert werden. Die blickdichte Beschichtung dient beim Haushaltsgerät dazu, einerseits eine bestimmte optische Anmutung zu erzeugen, andererseits auch die Komponenten des Haushaltsgerätes zu verbergen.
Allgemein, ohne Beschränkung auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele betrifft die Erfindung dabei auch ein Haushaltsgerät mit einer Bedienfläche, welche durch den erfindungsgemäßen Glas- oder Glaskeramikartikel gebildet wird, wobei im Inneren des Haushaltsgeräts zumindest ein Leuchtelement angeordnet ist, so dass von diesem Leuchtelement abgestrahltes Licht auf die Öffnung 9 in der blickdichten Beschichtung 5 fällt und die Öffnung 9 und das Substrat 2 durchqueren kann.
5 zeigt ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform eines solchen Haushaltsgeräts 3 in Gestalt eines Glaskeramik-Kochfelds 30, bei welchem das Kochfeld durch einen erfindungsgemäßen Glaskeramikartikel 1 gebildet wird, der mit einer hier nicht gezeigten, auf der Beschichtung 5 angebrachten Versiegelungsschicht versehen sein kann.
Die blickdichte Beschichtung 5 ist unabhängig von der Art des Haushaltsgeräts 3 vorzugsweise auf der die Innenseite bildenden Seite 20 des Glas- oder Glaskeramiksubstrats 2 aufgebracht. Im Beispiel des Glaskeramik-Kochfelds 30 befindet sich die blickdichte Beschichtung 5 demgemäß auf der Unterseite des Substrats, hier dementsprechend ein Glaskeramiksubstrat 2. Unter dem Glaskeramiksubstrat 2 sind ein oder mehrere Heizelemente 23 angeordnet, um auf dem Kochfeld, beziehungsweise auf der Seite 21 aufgestelltes Gargut oder Kochgeschirr zu erwärmen. Beispielsweise kann es sich bei dem oder den Heizelementen 23 um Induktionsspulen für einen Induktionsherd handeln.
Ohne Beschränkung auf das dargestellte Ausführungsbeispiel wird als Leuchtelement 18 eine Leuchtdiode eingesetzt. Je nach Ausgestaltung der Öffnung kann auch eine Anordnung mehrere Leuchdioden 18 verwendet werden. Letzteres bietet sich beispielsweise an, wenn die Öffnung 9 sehr langgestreckt ist und möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet werden soll. Um durch die kleine Öffnung viel Licht hindurchzubekommen, besteht gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung auch die Möglichkeit, eine Laserdiode als Leuchtelement zu verwenden.
Allgemein, ohne Beschränkung auf das dargestellte Beispiel kann es weiterhin günstig sein, wenn ein Streuelement 19 vor dem Leuchtelement 18 angeordnet wird. Das Streuelement 19 erstreckt sich entlang einer grabenförmigen ausgeführten Öffnung 9 und sorgt dafür, dass das Licht des Leuchtelements 18 gleichmäßiger entlang der grabenförmigen Öffnung 9 verteilt wird. Damit wird eine gleichmäßigere Ausleuchtung des mit einer solchen grabenförmigen Öffnung 9 erzielten linienförmigen Anzeigeelements erreicht.
Das Anzeigeelement, welches durch die beleuchtete Öffnung 9 geschaffen wird, kann beispielsweise eine Kochzonenmarkierung sein. Mit einer solchen Markierung wird angezeigt, welche der Kochzonen gerade aktiv ist und beheizt wird. Beispielsweise kann sich dazu die grabenförmige Öffnung 9 ringförmig um den durch das Heizelement 23 beheizten Bereich herum erstrecken.
6 zeigt das Kochfeld eines Ceranherdes unter Auflicht, also ohne Durchleuchtung von unten. In der Mitte von 6 ist im Kochfeld ein nicht bedrucktes Fefnster 102 zu sehen. Ein solches, durch „Negativdruck“, also durch Nichtbedrucken der Unterseite des Glas- oder Glaskeramiksubstrats, entstandenes Fenster 102 ist für den Gebrauch im Haushalt aus optisch-ästhetischen Gründen nicht akzeptabel, da es einen Einblick in den Raum unter dem Kochfeld gewährt. Mit 101a bis 101d werden verschiedene Fine Light Strukturen bezeichnet. Die Struktur 101a ist kreuzförmig, wobei die zwei das Kreuz bildenden Linien keine durchgehenden Linien sind, sondern aus Punkten gebildet sind, die vom menschlichen Auge zu einer Linie zusammengesetzt werden. Im Falle einer derartigen Struktur erfolgt die Laserablation nicht durchgehend, sondern punktweise. Die beiden Strukturen 101b und 101c sind L-förmig, während die Struktur 101d die Gestalt einer nicht durchgezogenen Linie hat. Neben der Struktur 101d befindet sich die Deepfarbenstruktur 103, ebenfalls als unterbrochene Linie ausgestaltet. Unter Auflicht erscheint die Deepfarbenstruktur 103 in etwa in gleicher Helligkeit, wie die Struktur 101d.
Als Beschichtung 5 wurde CLEAR caja grey verwendet. Als Deepfarbe für die Struktur 103 wurde deep zara verwendet. Die Strukturen 101a bis 101d sind deshalb unter Auflicht sichtbar, da ihre Linienbreite größer als 80 µm ist.
7 zeigt das Kochfeld der 6 in durchleuchtetem Zustand, d.h. unterhalb des Kochfeldes befindet sich eine eingeschaltete Leuchtquelle. Ein optischer Vergleich der Strukturen 101d und 103 zeigt, dass im Falle einer Durch- oder Hinterleuchtung die Struktur 101d deutlich heller ist, als die Deepfarbenstruktur 103.
8 zeigt einen Ausschnitt eines Ceran-Kochfeldes unter Auflicht mit einer Deepfarbenstruktur 103 sowie Fine Light Strukturen 104 und 105. Während die Struktur 104 eine Linienbreite von 100 µm aufweist, beträgt die Breite der Struktur 105 400 µm. Da Sichtbarkeit und Farbeindruck der Strukturen von der Linienbreite abhängen erscheint im rechten Teil von 8 die Struktur 104 deutlich heller, als die Struktur 105 mit der viermal höheren Linienbreite. Im linken teil von 7 befindet sich unterhalb der Fine Light Struktur 105 eine Deepfarbenstruktur 103. Auch hier ist deutlich zu erkennen, dass die optischen Wirkungen der Strukturen 105 und 103 gleich sind, wobei die Deepfarbenstruktur 103 eine größere Linienbreite aufweist, als die Fine Light Struktur 105.
9 zeigt den Ausschnitt der 8 unter Durchlicht. Nunmehr erscheint die Struktur 105 aufgrund ihrer größeren Linienbreite heller als die Struktur 104. Ein Vergleich der Strukturen 105 und 103 im linken Teil von 9 zeigt, dass die Fine Light Struktur 105 einen helleren optischen Eindruck aufweist. Als die Deepfarbenstruktur 103, da letztere als Deepfarbe nicht durchleuchtbar ist. Die durchleuchteten Fine Light Strukturen 104 und 105 zeichnen sich wie vorstehend angegeben durch scharfe Konturen ohne Coronaeffekt aus.

Es liegt im Rahmen der Erfindung auch auf der der Beschichtgung 5 gegenüberliegenden Seite des Glas- oder Glaskeramischen Körpers Beschichtungen, insbesondere weitere Farben, bevorzugt anorganische Farben aufzubringen. Diese können im Bereich der Öffnung 9 angeordnet werden, sodass diese bei Durchleuchtung der Öffnung 9 hinterleuchtet werden. Bezugszeichenliste

1	Glas- oder Glaskeramikartikel
2	Flächiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat
3	Haushaltsgerät
5	blickdichte Beschichtung
6	Versiegelungsschicht
7	Gepulster Laserstrahl
9	Öffnung in 5
11	Vorrichtung zur Laserablation
13	Steuerungseinrichtung
15	Galvanometerscanner
16	X-Y-Tisch
18	Leuchtelement
20, 21	Seitenfläche von 2
23	Heizelement
70	Auftreffpunkt von 7
71	Laser
15	Galvanometerscanner
20, 21	Seitenfläche von 2
25	Seitenemittierender Lichtleiter
30	Glaskeramik-Kochfeld
70	Auftreffpunkt von 7
91	Breite von 9 am Substrat 2
50	Oberfläche von 5
92	Wandung von 9
93	Winkel der Wandung 92 zur Senkrechten der Substratoberfläche
95	Breite der Öffnung 9 an der Oberfläche 50 von 5
101	Fine Light Strukturen
102	Nicht bedrucktes Fenster
103	Deepfarbenstruktur
104	Fine Light Linie mit einer Breite von 100 µm
105	Fine light Linie mit einer Breite von 400 µm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0868960 B1 [0007]
DE 102015102743 [0039, 0039]
DE 102008031426 A1 [0062]
DE 102008031428 A1 [0062]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 410 [0013]

Claims

Haushaltsgerät (3) mit einer Bedienfläche, welche an einem Glas- oder Glaskeramikartikel (1) ausgebildet ist, wobei der Glas- oder Glaskeramikartikel (1) ein – flächiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) mit zwei sich gegenüberliegenden, vorzugsweise zumindest bereichsweise parallelen Seitenflächen (20, 21) umfasst, welches – im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 30% für sichtbares Licht, welches das Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) von einer Seitenfläche (20, 21) zur gegenüberliegenden Seitenfläche (21, 20) durchquert, aufweist, wobei – eine Seitenfläche (20, 21) des Glas- oder Glaskeramiksubstrats (2) mit zumindest einer blickdichten Beschichtung (5), welche auch mehr als eine Schicht umfassen kann, die zusammen blickdicht sind, mit einer aufgedruckten Farbe, insbesondere einer Clearfarbe, versehen ist, welche im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von höchstens 5% aufweist, und wobei eine vorzugsweise linienförmige Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) vorhanden ist, welche den Durchtritt von auf der Oberfläche der Beschichtung (5) auftreffendem Licht durch die Beschichtung (5) und das Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) gestattet, wobei die Breite (91) der vorzugsweise linienförmigen Öffnung zwischen mehr als 80 µm und 3 mm, bevorzugt zwischen 100 µm und 2mm und besonders bevorzugt zwischen 200 µm und 1mm beträgt.
Haushaltsgerät (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über der aufgedruckten Farbe, insbesondere der Clearfarbe, mittels Siebdruck eine Versiegelungsschicht (6), vorzugsweise vollflächig aufgebracht ist..
Haushaltsgerät (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise linienförmigen Öffnungen (9) derart nebeneinander angeordnet sind, dass der optische Eindruck einer Fläche entsteht, wobei der seitlichen Abstand der nebeneinander angeordneten vorzugsweise linienförmigen Öffnungen 9 mindestens 80 µm beträgt.
Haushaltsgerät (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablationsschwelle des Materials des Glas- oder Glaskeramiksubstrats (2) für die Bearbeitung mittels Laser, insbesondere Laserablation, im infraroten Spektralbereich, vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 1064 nm höher ist, als die Ablationsschwelle der blickdichten Beschichtung (5).
Haushaltsgerät (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (91) der Öffnung (9) kleiner ist, als die Schichtdicke der blickdichten Beschichtung (5).
Haushaltsgerät (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Breite (91) der Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) ein visuell in Aufsicht ohne Durchleuchtung der Öffnung (9) wahrnehmbarer Farb- oder Grauwert der Öffnung (9) eingestellt ist.
Haushaltsgerät (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Breite (91) der Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) der visuell wahrnehmbare Farb- oder Grauwert der Öffnung (9) so eingestellt ist, dass dieser in Aufsicht ohne Durchleuchtung im Wesentlichen dem visuell wahrnehmbaren Farb- oder Grauwert einer weiteren Farbe, insbesondere einer Deepfarbe, entspricht.
Haushaltsgerät (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Breite (91) der Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) der visuell wahrnehmbare Farb- oder Grauwert der Öffnung (9) so eingestellt ist, dass dieser in Aufsicht ohne Durchleuchtung im Wesentlichen dem visuell wahrnehmbaren Farb- oder Grauwert einer weiteren Farbe, insbesondere einer Clearfarbe, entspricht, wodurch die Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) ohne Durchleuchtung visuell nicht von deren Umgebung zu unterscheiden ist und hierdurch vorzugsweise ein Deadfronteffekt bereitgestellt wird, welche ohne Durchleuchtung der Öffnung (9) diese bei visueller Wahrnehmung nicht erkennen lässt.
Haushaltsgerät (3) nach einem der Ansprüche von 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Breite (91) der Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) sichergestellt ist dass die Öffnung (9) bei Durchleuchtung für einen Benutzer visuell erkennbar ist.
Haushaltsgerät (3) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) durch Ablation mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Laserablation, bevorzugt im infraroten Spektralbereich, vorzugsweise bei einer Wellenlänge von 1064 nm hergestellt ist.
Haushaltsgerät (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Leuchtdiode oder Laserdiode als Leuchtelement (18), mittels welcher die Öffnung (9) durchleuchtbar ist.
Haushaltsgerät (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Anzeigeeinrichtung mittels welcher die Öffnung (9) durchleuchtbar ist.
Glas- oder Glaskeramikartikel mit einer Bedienfläche, welche an dem Glas- oder Glaskeramikartikel (1) ausgebildet ist, wobei der Glas- oder Glaskeramikartikel (1) ein – flächiges Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) mit zwei sich gegenüberliegenden, vorzugsweise zumindest bereichsweise parallelen Seitenflächen (20, 21) umfasst, welches – im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von mindestens 1%, bevorzugt mindestens 30% für sichtbares Licht, welches das Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) von einer Seitenfläche (20, 21) zur gegenüberliegenden Seitenfläche (21, 20) durchquert, aufweist, wobei – eine Seitenfläche (20, 21) des Glas- oder Glaskeramiksubstrats (2) zumindest mit einer blickdichten Beschichtung (5), welche auch mehr als eine Schicht umfassen kann, die zusammen blickdicht sind, mit einer aufgedruckten Farbe, insbesondere einer Clearfarbe, versehen ist, welche im sichtbaren Spektralbereich von 380 nm bis 780 nm eine Lichttransmission τ_vis von höchstens 5% aufweist, und wobei eine vorzugsweise linienförmige Öffnung (9) in der blickdichten Beschichtung (5) vorhanden ist, welche den Durchtritt von auf der Oberfläche der Beschichtung (5) auftreffendem Licht durch die Beschichtung (5) und das Glas- oder Glaskeramiksubstrat (2) gestattet, wobei die Breite (91) der vorzugsweise linienförmigen Öffnung zwischen mehr als 80 µm und 3 mm, bevorzugt zwischen 100 µm und 2mm und besonders bevorzugt zwischen 200 µm und 1mm beträgt.
Glas- oder Glaskeramikartikel nach Anspruch 13, umfassend eines oder mehrere Merkmale des Glas- oder Glaskeramikartikels oder des Haushaltsgeräts nach einem der Ansprüche von 2 bis 10.