DE202022002828U1

DE202022002828U1 - Emailliertes Mineralsubstrat

Info

Publication number: DE202022002828U1
Application number: DE202022002828.8U
Authority: DE
Original assignee: Eurokera SNC
Current assignee: Eurokera SNC
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2022-10-18
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: EP4204373C0; PL4204373T3; EP4204373A1; CA3233491A1; FR3128217A1; EP4204373B1; WO2023066945A1; KR20240056633A

Abstract

Mineralsubstrat (1001), umfassend auf mindestens einer seiner Oberflächen ein anorganisches Email (1002), das ein Muster bildet, dadurch gekennzeichnet, dass:
- das anorganische Email (1002) einen Gesamtrauheitswert, Rt, der Oberfläche (1002-S) von kleiner als oder gleich 2 µm aufweist, und
- die Kante (1002a, 1002b) des anorganischen Emails (1002), die im Bereich der Oberfläche (1001-S) des Mineralsubstrats (1001) hervorsteht, einen Wert der topografischen Neigung, ausgedrückt in Prozent, von kleiner als oder gleich 1,4 % aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mineralsubstrat, das auf mindestens einer seiner Oberflächen ein anorganisches Email umfasst, das gegen metallische Reibungen beständig ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Mineralsubstrate wie Glaskeramik oder farbiges Spezialglas werden in vielen Bereichen aufgrund ihrer ästhetischen Qualität und ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften geschätzt, insbesondere aufgrund ihres niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und ihrer Beständigkeit gegen thermische Schocks.
Sie werden speziell in Kücheneinrichtungen verwendet, insbesondere in Form eines ebenen Substrats, zum Beispiel als Kochfläche in Kochvorrichtungen, als Glaswand in Backöfen und als Arbeitsfläche in Arbeitsplatten, -tischen oder -möbeln für die Zubereitung von Lebensmitteln.
In Kücheneinrichtungen beispielsweise sind Glaskeramiken, Verbundwerkstoffe, die eine amorphe Phase umfassen, in der kristalline Phasen dispergiert sind, aufgrund ihrer sehr guten Beständigkeit gegen thermische Schocks, ihres sehr niedrigen Ausdehnungskoeffizienten und ihrer mechanischen Festigkeit sehr beliebte Mineralsubstrate. Da sie als Kochoberfläche und/oder Arbeitsfläche in Kochvorrichtungen verwendet werden, basieren sie im Allgemeinen auf Lithiumaluminiumsilikat mit einer Dispersion von kristallinen Phasen auf β-Quarz- und/oder β-Spodumenbasis in ihrer amorphen Matrix.
Gemäß der beabsichtigten Verwendung für Kücheneinrichtungen können die Mineralsubstrate mit elektrischen und/oder elektronischen Vorrichtungen wie Heiz- und/oder Beleuchtungsmitteln verbunden werden und/oder mit einer Reihe von Zubehörteilen wie Bedienelementen, Sensoren und Anzeigen versehen werden, die eine Interaktion zwischen dem Benutzer und den Vorrichtungen, in die diese Substrate eingebaut sind, ermöglichen.
Es ist üblich, eine Emaillierung der Oberfläche von Mineralsubstraten zu Dekorationszwecken und/oder zur Abgrenzung bestimmter funktionaler Zonen wie Bedien-, Anzeige- und/oder Heizzonen für Kochvorrichtungen vorzunehmen. Die Emaillierung wird in der Regel mithilfe von Siebdruckverfahren oder Tintenstrahldruck durchgeführt.
Im Bereich der Mineralsubstrate, die in und/oder in der Nähe von Kochvorrichtungen verwendet werden, weist aus Gründen der Haltbarkeit und der Ästhetik ein Email bevorzugt eine korrekte Haftung auf dem Substrat, auf dem es aufgebracht ist, sowie eine beachtliche Widerstandsfähigkeit gegen mechanische und/oder chemische Beanspruchungen auf, denen es unter den Einsatzbedingungen der Kochvorrichtungen ausgesetzt sein kann.
Insbesondere werden im Allgemeinen Emails angestrebt, die wiederholten Expositionen gegenüber Lebensmitteln und/oder Chemikalien sowie mechanischen Belastungen wie metallischen Reibungen, die durch das wiederholte Bewegen von Küchengeräten wie Töpfen oder Pfannen verursacht werden, standhalten können.
Der Stand der Technik bietet zahlreiche Beispiele für Emailzusammensetzungen, mineralische Tinten und/oder mineralische Pasten sowie Beispiele für angepasste Emaillierverfahren.
FR 2 858 974 A1 [SCHOTT AG [DE]] 25.02.2005 beschreibt eine Glaskeramik-Kochfläche mit schwarz anmutender Dekorierung, die intensiv gefärbt und wenig rau ist.
WO 2016/008848 A1 [SCHOTT AG [DE]] 21.01.2016 beschreibt eine Mineraltinte, die zum Drucken von Dekoren auf Glaskeramiksubstrat mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten angepasst ist. Diese Mineraltinte ermöglicht den Erhalt von Emails mit einer besseren Biege- und Abblätterungsbeständigkeit.
WO 2016/110724 A1 [FENZI SPA [IT]] 14.07.2016 beschreibt eine mineralische Tintenzusammensetzung zum Drucken von Dekoren auf Glaskeramiksubstrat. Diese Mineraltinte ermöglicht den Erhalt von Emails, die chemisch beständig gegen Säuren, Basen und Strahlung und mechanisch beständig gegen Abrieb und Delaminierung sind.
EP 3 067 334 A1 [SCHOTT AG [DE]] 14.09.2016 beschreibt ein Dekorationsemail für ein Glaskeramiksubstrat, das es ermöglicht, den Lärm zu reduzieren, der durch die Bewegung von Kochgeschirr auf der Oberfläche des Emails erzeugt wird.
WO 2019/219691 A1 [EUROKERA [DE]] 21.11.2019 beschreibt eine Mineraltinte zum Drucken von Glaskeramiksubstrat-Dekoren. Diese Tinte ermöglicht den Erhalt von Emails, die beständig sind gegen Lebensmittel, Reinigungsmittel, die Auswirkungen wiederholter Exposition gegenüber diesen Produkten und Erhitzungszyklen sowie gegen Temperaturen von über 800 °C, die bei der Herstellung von Glaskeramiksubstraten verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technische Aufgabe
Die metallischen Reibungen, die durch die wiederholte Bewegung von Kochgeschirr wie Töpfen oder Pfannen auf der Oberfläche von Mineralsubstraten in und/oder in Annäherung an Kochvorrichtungen entstehen, führen zu metallischen Markierungen oder Spuren auf den Dekor-Emails. Bei diesen metallischen Markierungen oder Spuren handelt es sich im Allgemeinen um metallische Partikel, die durch die wiederholte Reibung von metallischen Geräten an den Emails von den metallischen Geräten abgerissen wurden und sich auf der Oberfläche des Substrats oder der Emails festgesetzt haben. Dieses Phänomen ist besonders ausgeprägt bei Utensilien auf Basis von hellem, weichem Metall wie Töpfen oder Pfannen mit Böden aus Aluminium oder Edelstahl.
Mit der Zeit beeinträchtigen diese festgesetzten Partikel schließlich das ästhetische Erscheinungsbild der Emails, insbesondere von Emails mit einem niedrigen Kontrastniveau zum Mineralsubstrat, wie dunkelfarbige oder schwarze Emails auf einem dunklen oder schwarzen Mineralsubstrat. Langfristig ist eine solche ästhetische Verschlechterung für eine positive Wahrnehmung des Produkts durch die Kunden schädlich.
Andererseits werden mit der Entwicklung sogenannter „flexibler“ Kochflächen, das heißt Oberflächen, auf denen die Kochutensilien zum Erhitzen frei platziert werden kann, oder anders gesagt, auf denen es keine dedizierten Zonen zum Erhitzen gibt, die Utensilien häufiger über die Kochfläche bewegt. Die durch die metallischen Reibungen verursachte ästhetische Verschlechterung wird dadurch umso ausgeprägter oder schneller.
Schließlich führt die Anhäufung von festgesetzten metallischen Partikeln, wenn sie besonders sichtbar wird, dazu, dass die Oberfläche des Glaskeramiksubstrats und der Emails von den Nutzern häufiger und kräftiger gereinigt werden muss. Diese Reinigungen haben im Allgemeinen das Ziel, sichtbare Metallmarkierungen und -spuren zu entfernen. Die Frequenz und Stärke dieser Reinigungen haben jedoch die negative Folge, frühzeitige und starke Beschädigungen der Emails zu verursachen. Diese Beschädigungen verschlechtern wiederum das ästhetische Erscheinungsbild von Dekorationsemails und reduzieren die Haltbarkeit der Kochflächen.
Es besteht also ein Bedarf an einem Glaskeramiksubstrat, das ein Dekorationsemail umfasst, das in der Lage ist, das Auftreten von metallischen Markierungen oder Spuren zu begrenzen.
Lösung der technischen Aufgabe
Gemäß der Erfindung wird ein Mineralsubstrat (1001) nach Anspruch 1 bereitgestellt, wobei die abhängigen Ansprüche vorteilhafte Ausführungsformen sind.
Vorteile der Erfindung
Ein bemerkenswerter Vorteil der Erfindung ist eine deutliche Reduktion der Anzahl von metallischen Markierungen und Spuren, die durch die wiederholte Reibung von metallischen Utensilien auf dem Email oder den Emails sichtbar werden. Diese Reduktion kann bis zu 50 % oder sogar 70 % oder mehr im Vergleich zu einem Glaskeramiksubstrat mit einem Standardemail erreichen.
Ein zweiter Vorteil ist, dass die Reduktion der Anzahl sichtbarer metallischer Markierungen oder Spuren insbesondere bei Utensilien aus den helleren Gebrauchsmetallen wie Aluminium oder Edelstahl festgestellt werden kann.
Ein dritter Vorteil ist, dass die Reduktion der Anzahl der sichtbaren metallischen Markierungen und Spuren besonders bemerkenswert bei Dekorationsemails ist, die ein niedriges Kontrastniveau zum Mineralsubstrat aufweisen, wie dunkelfarbige oder schwarze Emails auf einem dunkelfarbigen oder schwarzen Mineralsubstrat.
Ein vierter Vorteil ist die Einfachheit der Umsetzung der Erfindung mit der Möglichkeit, sie auf jede chemische Emailzusammensetzung anzuwenden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische orthografische Darstellung eines Mineralsubstrats, das ein Email umfasst.
2 ist eine schematische Darstellung des Querschnitts eines Mineralsubstrats, das ein Email umfasst.
3 ist ein Beispiel für ein Oberflächenprofil eines erfindungsgemäßen anorganischen Emails auf Mineralsubstrat.
4 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Muster, das durch ein anorganisches Email im Sinne der Erfindung gebildet wird.
5 ist ein erstes Beispiel für die 3D-Darstellung von topografischen Profilen an erfindungsgemäßen Beispielen.
6 ist ein zweites Beispiel für die 3D-Darstellung von topografischen Profilen an erfindungsgemäßen Beispielen.
7 ist eine grafische Darstellung der Gesamtrauheit in Abhängigkeit von der topografischen Neigung für erfindungsgemäße Beispiele und Gegenbeispiele.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Sinne der Erfindung ist unter „Email“ ein Glas- oder Verbundmaterial zu verstehen, das im Allgemeinen eine getemperte Glasfritte umfasst, in der gegebenenfalls Füllstoffe, Agenzien und/oder Farb- und/oder Strukturpigmente dispergiert sein können.
Im Sinne der Erfindung versteht man unter „Muster“ für eine gegebene Oberfläche des Mineralsubstrats, die von dem Muster bedeckt ist, ein diskontinuierliches dekoratives Raster, das einen Deckungsgrad der Oberfläche von strikt unter 100 %, bevorzugt unter 90 %, aufweist.
Im Sinne der Erfindung ist unter „Deckungsgrad“ eines Muster bildenden Emails auf einer gegebenen Oberfläche des Mineralsubstrats der Anteil der gegebenen Oberfläche zu verstehen, der mit dem Muster bedeckt ist. Mit anderen Worten entspricht er dem in Prozent ausgedrückten Verhältnis der von dem Muster bedeckten Oberfläche zu der gegebenen Oberfläche.
Gemäß diesen beiden letzten Definitionen ist eine „Farbfläche‟, die aus einem einheitlichen, das heißt kontinuierlichen Raster besteht und für eine gegebene Oberfläche des Mineralsubstrats einen Deckungsgrad von 100 % der Oberfläche besitzt, kein Muster.
Im Sinne der Erfindung ist unter „Farbdeckung“ („ink coverage“ auf Englisch) die Farbdeckung zu verstehen, wie sie im Bereich des Tintenstrahldrucks bekannt und definiert ist. Bei einer gegebenen einheitlichen Tinte entspricht sie der Anzahl der tatsächlich gedruckten Pixel zur Gesamtzahl der druckbaren Pixel. Beim Tintenstrahldruck kann sie von der Auflösung der verwendeten Druckvorrichtung abhängen.
Im Sinne der Erfindung ist unter „topografischer Neigung“ das übliche Maß für das Gefälle zu verstehen, definiert als Tangente der Neigung zwischen zwei Punkten einer Oberfläche, die sich auf unterschiedlichen Höhen befinden, oder auch als Tangente des Gefällewinkels in Bezug auf eine Referenzebene, im Allgemeinen die Horizontale. Dieses Maß wird im Allgemeinen in Prozent angegeben.
Im Sinne der Erfindung ist unter „Gesamtrauheit“ die Gesamtrauheit, mit Rt bezeichnet, zu verstehen, wie sie in Abschnitt 4.1.5 der Norm ISO 4287:1997 definiert ist. Sie ist definiert als die Summe der größten der Vorsprungshöhen, Zp, eines Oberflächenprofils und der größten der Tiefen, Zv, des Profils über die Auswertungslänge des Profils.
Als veranschaulichendes Beispiel unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Mineralsubstrat 1001, wie es als Oberfläche von Kochvorrichtungen verwendet wird, das Mineralsubstrat 1001 selbst, das auf mindestens einer seiner Oberflächen mit einem anorganischen Email 1002 versehen ist. In 1 ist das Email 1002 in Form einer Linie dargestellt, die einen Teil eines Musters bildet. Es kann jedes angepasste Muster bilden.
Ein Musterbeispiel in Form eines periodischen Musters aus Quadraten mit einer Seitenlänge von etwa 1,25 mm, einer Dicke zwischen 1 und 3 µm und einem Abstand von 0,75 mm. Der Deckungsgrad des anorganischen Emails auf der Oberfläche des Substrats beträgt 40 %.
Gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 ein Mineralsubstrat 1001 bereitgestellt, das ein Muster bildet, das auf mindestens einer seiner Oberflächen ein anorganisches Email 1002 umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass:

- das anorganische Email 1002 einen Gesamtrauheitswert, Rt, der Oberfläche 1002-S von kleiner als oder gleich 2 µm aufweist, und
- die Kante 1002a, 1002b des anorganischen Emails 1002, die im Bereich der Oberfläche 1001-S des Mineralsubstrats 1001 hervorsteht, eine topografische Neigung, ausgedrückt in Prozent, von weniger als oder gleich 1,4 % aufweist.

Ohne dass dies eine theoretische oder praktische Betrachtung ist, auf die die Erfindung reduziert werden muss, kann eine mögliche Erklärung für den bemerkenswerten Vorteil, den die Erfindung bereitstellt, darin bestehen, dass die Synergie in Bezug auf das anorganische Email zwischen einer Gesamtrauheit der Oberfläche von weniger als 2 µm und einer topografischen Neigung von weniger als 1,4 % das Gleiten von metallischen Utensilien, insbesondere aus Weichmetall, auf der Oberfläche des anorganischen Emails verbessert und somit das Risiko des Ausreißens von Metallpartikeln reduziert.
Gemäß der vorstehenden Definition entspricht die topografische Neigung der Tangente des Gefälles der Kante 1002a, 1002b des anorganischen Emails 1002, die ein Muster bildet, das über die Oberfläche 1001-S des Mineralsubstrats 1001 hervorsteht. Mit anderen Worten entspricht sie unter Bezugnahme auf 2 der Tangente des Höhenunterschieds, bezogen auf den Abstand des Höhenunterschieds, das heißt dem Verhältnis, h/l, des Höhenunterschieds, h, zwischen der Oberfläche 1001-S des Mineralsubstrats 1001 und der oberen Oberfläche 1002-S des anorganischen Emails 1002 zu dem Abstand, 1, zwischen den beiden Punkten, die für den Höhenunterschied in Betracht gezogen werden. In Prozent ausgedrückt wird das Verhältnis h/1 mit 100 multipliziert.
Die topografische Neigung eines organischen Emails, das ein Muster bildet, kann je nach der Methode und den Parametern seiner Auftragung auf die Oberfläche des Mineralsubstrats je nach der Dicke des organischen Emails, seiner chemischen Zusammensetzung und/oder der Größe der Partikel des Gemisches, zum Beispiel eines Gemisches aus mineralischer Glasfritte und/oder mineralischem Pigment, das zu seiner Bildung diente, insbesondere deren Kombination, unterschiedlich sein. Diese Merkmale allein reichen jedoch nicht aus, um einen gegebenen Wert für die topografische Neigung zu definieren. Mit anderen Worten können anorganische Emails mit derselben Zusammensetzung, die aus demselben Gemisch gewonnen wurden und dieselbe Dicke aufweisen, unterschiedliche topografische Neigungen besitzen, je nachdem, wie sie auf dem Mineralsubstrat aufgetragen wurden.
Die obere Oberfläche 1002-S des anorganischen Emails 1002 ist im Allgemeinen die ausgedehnteste Oberfläche und im Wesentlichen parallel zur Oberfläche 1001-S des Mineralsubstrats 1001.
Der Gefällewinkel, ausgedrückt als Radiant, ist ein Ausdruck der topografischen Neigung in Form eines Winkels. Der Gefällewinkel, α, entspricht dann durch dem Wert, den man durch Anwendung des Verhältnisses h/1 der Umkehrfunktion, bezeichnet als arctan oder tan^-1, der Tangentenfunktion erhält, d. h. $α = t a n^{- 1} (\frac{h}{l})$
Die Multiplikation dieses Verhältnisses mit 180/π ermöglicht die Umrechnung des Winkels in Grad.
Der Wert der topografischen Neigung ist bevorzugt das arithmetische Mittel der Werte der einzelnen topografischen Neigungen, die an verschiedenen Stellen oder verschiedenen Positionen der Kante 1002a, 1002b des anorganischen Emails 1002, die über die Oberfläche 1001-S des Mineralsubstrats 1001 hervorsteht, gemessen wurden.
Ein Email, das ein Muster bildet, besitzt im Allgemeinen die Funktion, eine dekorative und/oder funktionelle Verkleidung zu sein, die auf der Oberfläche eines Mineralsubstrats zu Dekorations-, Anzeige- und/oder Abgrenzungszwecken aufgetragen wird, insbesondere von bestimmten funktionellen Zonen wie zum Beispiel den Heiz- und/oder Steuerzonen von Kochvorrichtungen oder Arbeitsflächen.
Verschiedene Emaillierverfahren, auch Glasur oder einfacher Dekoration genannt, und die Zusammensetzungen der mineralischen oder keramischen Pasten, Tinten oder Farben, die für die Zwecke der Emaillierverfahren verwendet werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere auf dem Gebiet der Emails für Mineralsubstrate wie Glaskeramiken.
Ein Email wird im Allgemeinen durch thermische Behandlung einer mineralischen oder keramischen Paste, Tinte oder Farbe hergestellt, die auf die Oberfläche eines Mineralsubstrats mithilfe eines angepassten Verfahrens, wie zum Beispiel durch Siebdruck oder Tintenstrahldruck, aufgetragen wird.
Die mineralische oder keramische Paste, Tinte oder Farbe umfasst eine feste mineralische Phase, die fein verteilt und in einem mehr oder weniger viskosen organischen Medium dispergiert ist. Das organische Medium ermöglicht das Aufbringen der festen Phase mit dem geeigneten Auftragungsverfahren. Sie besitzt auch eine Funktion als Suspensions- und/oder Dispersionsmittel für die Mineralphase, um deren homogene und gleichmäßige Verteilung in der Dekorations-, Anzeige- und/oder Abgrenzungszone sicherzustellen.
Das Mineralsubstrat 1001 kann jedes Mineralsubstrat sein, das durch metallische Utensilien beansprucht werden kann, insbesondere ein Mineralsubstrat, das in einer Umgebung verwendet werden kann, in der metallische Küchenutensilien verwendet werden, zum Beispiel als Oberfläche einer Arbeitsplatte und/oder einer Vorrichtung und/oder eines Kochmöbels.
In einigen Ausführungsformen kann das Mineralsubstrat 1001 ein Glaskeramiksubstrat oder ein Mineralglassubstrat sein. Zum Beispiel kann es sich um jede Art von Glaskeramik handeln, die für die Verwendung als Oberfläche einer Arbeitsplatte und/oder einer Kochvorrichtung und/oder eines Kochmöbels angepasst ist, wie Glaskeramiken auf Basis von Lithiumaluminosilikat. Es kann auch jede Art von Mineralglas, gegebenenfalls gehärtet, sein, das an dieselben Anwendungen angepasst ist, wie Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas.
Erfindungsgemäß ist der Gesamtrauheitswert der Oberfläche des anorganischen Emails 1002 kleiner als oder gleich 2 µm. Bei bestimmten Zusammensetzungen von anorganischem Email können niedrigere Gesamtrauheitswerte erreicht werden. Somit kann in bestimmten vorteilhaften Ausführungsformen, der Wert der Gesamtrauheit der Oberfläche kleiner als oder gleich 1,5 µm, bevorzugt kleiner als oder gleich 1 µm, sein. Es wurde festgestellt, dass eine Reduktion der Gesamtrauheit der Oberfläche die Sichtbarkeit von metallischen Markierungen und Spuren weiter reduzieren kann.
Erfindungsgemäß beträgt der Wert der topografischen Neigung der Kante 1002a, 1002b des anorganischen Emails 1002, die im Bereich der Oberfläche 1001-S des Glaskeramiksubstrats 1001 hervorsteht, weniger als oder gleich 1,4 %. Bei bestimmten Zusammensetzungen von anorganischem Email 1002 können niedrigere Werte erreicht werden. Somit kann in bestimmten vorteilhaften Ausführungsformen der Wert der topografischen Neigung kleiner als oder gleich 1,2 % sein. Es wurde festgestellt, dass eine Verringerung der topografischen Neigung das Gleiten von metallischen Gegenständen oder Utensilien auf anorganischem Email stärker begünstigen kann, und somit die Sichtbarkeit von metallischen Markierungen und Spuren bemerkenswerter reduziert werden kann.
Dank der durch die Erfindung ermöglichten Reduktion der Sichtbarkeit von metallischen Markierungen und Spuren kann die Dicke der anorganischen Email vorteilhaft reduziert werden, da die Notwendigkeit, eventuelle Beschädigungen des Emails durch das Festsetzen von metallischen Partikeln und/oder durch wiederholtes Reinigen durch den Benutzer auszugleichen, geringer ist oder sogar ganz entfällt.
Somit kann in bestimmten Ausführungsformen die Dicke der anorganischen Email 1002 vorteilhafterweise zwischen 1,5 µm und 3,5 µm oder sogar zwischen 1,5 µm und 2 µm liegen.
Metallische Markierungen und Spuren sind bei einem anorganischen Email 1002, das ein niedriges Kontrastniveau zum Mineralsubstrat 1001 aufweist, deutlich reduziert, unabhängig davon, ob es ein dunkles Aussehen, insbesondere eine schwarze Farbe, oder ein helles Aussehen, zum Beispiel eine weiße Farbe, aufweist. Somit kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die relative Leuchtdichtedifferenz ΔL*, definiert als die Differenz zwischen der in Reflexion gemessenen Leuchtdichte L*(Email/Substrat) des anorganischen Emails 1002 auf dem Mineralsubstrat 1001 und der in Reflexion gemessenen Leuchtdichte L*(Substrat) des Mineralsubstrats 1001 ohne anorganisches Email 1002, höchstens 50, bevorzugt höchstens 35 betragen. Sie kann insbesondere zwischen 2 und 45, gegebenenfalls zwischen 5 und 35 liegen, wobei diese Werteintervalle einem anorganischen Email 1002 mit relativ niedrigem Kontrast im Vergleich zum Mineralsubstrat 1001 entsprechen.
Die relative Leuchtdichtedifferenz ΔL* kann auch in Form der folgenden Gleichung ausgedrückt werden: $Δ L * = | L * (\frac{E m a i l}{S u b s t r a t}) - L * (S u b s t r a t) |$
Unter „Leuchtdichte“ ist die Leuchtdichte mit der Bezeichnung L* zu verstehen, wie sie in der Norm ISO11664-4 definiert und gemessen wird. Die Leuchtdichte des Mineralsubstrats 1001, die als L*(Substrat) bezeichnet wird, wird in Reflexion gemessen. Die Leuchtdichte des anorganischen Emails 1002, das auf das Mineralsubstrat 1001 aufgebracht ist, wird als L*(Email/Substrat) bezeichnet und in Reflexion gemessen.
In Kochvorrichtungen oder auf Arbeitsflächen sind Mineralsubstrate, mit denen anorganische Emails einen niedrigen Kontrastunterschied aufweisen, im Allgemeinen Substrate mit dunklem Aussehen, gegebenenfalls schwarzer Farbe, die schwach lichtdurchlässig und wenig streuend sind. Auch in bestimmten Ausführungsformen beträgt die Lichtdurchlässigkeit, Tl, des Mineralsubstrats 1001 höchstens 17 %, bevorzugt höchstens 10 %, sogar höchstens 5 %. Mineralsubstrate mit schwarzer Farbe, wie standardmäßige schwarze, nicht opaleszierende Glaskeramik, weisen eine Lichtdurchlässigkeit von weniger als 5 %, insbesondere zwischen 0,2 % und 2 %, auf.
Unter „Lichtdurchlässigkeit“ ist die mit Tl bezeichnete Lichtdurchlässigkeit zu verstehen, wie sie in Abschnitt 4.2 der Norm EN 410:1999 mit der Lichtart D65 und einem Standardbeobachter definiert und gemessen wird.
In bestimmten besonderen Ausführungsformen eines schwarzen Mineralsubstrats kann die Leuchtdichte L*(Substrat), gemessen in Reflexion, des Mineralsubstrats 1001 ferner kleiner als oder gleich 5, bevorzugt kleiner als oder gleich 2, sein. Schwarze Mineralsubstrate, wie zum Beispiel Glaskeramiken, die unter dem Namen KeraBlack® oder KeraBlack+® von der Firma Eurokera vertrieben werden, weisen ein solches Leuchtdichteniveau auf.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Gleiten von metallischen Utensilien, insbesondere aus Weichmetall, auf der Oberfläche des anorganischen Emails begünstigt wird und somit das Risiko des Ausreißens von Metallpartikeln reduziert wird.
In vorteilhaften Ausführungsformen beträgt der statische und/oder dynamische Friktionskoeffizient, auch Reibungskoeffizient genannt, der mit dem anorganischen
Email (1002) versehenen Oberfläche des Mineralsubstrats (1001) höchstens 0,30, bevorzugt höchstens 0,25. Die erfindungsgemäßen Mineralsubstrate mit solchen Werten für den statischen und/oder dynamischen Reibungskoeffizienten weisen im Allgemeinen die beste Leistung in Bezug auf die Reduzierung der Anzahl der sichtbaren metallischen Markierungen und Spuren durch die wiederholte Reibung metallischer Utensilien auf.
Der Begriff Reibungskoeffizient bezieht sich auf den statischen und/oder dynamischen Reibungskoeffizienten, wie er in ASTM D1894, ISO 8295:1995 und ISO 15359:1999 definiert ist.
Der statische Reibungskoeffizient ist definiert als das Verhältnis zwischen der statischen Reibungskraft, das heißt der Kraft, die erforderlich ist, um eine Gleitbewegung von einer Oberfläche auf eine andere zu initiieren, und der Kraft, die senkrecht auf diese beiden Oberflächen ausgeübt wird, um deren Kontakt und Gleiten aufrechtzuerhalten.
Der dynamische Reibungskoeffizient ist definiert als das Verhältnis zwischen der dynamischen Reibungskraft, das heißt der Kraft, die erforderlich ist, um eine Gleitbewegung von einer Oberfläche auf eine andere aufrechtzuerhalten, und der Kraft, die senkrecht auf diese beiden Oberflächen aufgebracht wird, um deren Kontakt und Gleiten aufrechtzuerhalten.
Unter dem statischen und/oder dynamischen Reibungskoeffizienten der Oberfläche des Mineralsubstrats (1001), die mit dem anorganischen Email (1002) versehen ist, ist der statische und/oder dynamische Reibungskoeffizient zu verstehen, wie er auf der Oberfläche des Mineralsubstrats (1001), auf der das anorganische Email (1002) vorhanden ist, gemessen werden kann.
Ein Mineralsubstrat 1001 gemäß einer beliebigen der beschriebenen Ausführungsformen kann vorteilhaft als Oberfläche einer Kochvorrichtung, insbesondere einer Kochvorrichtung vom Induktionstyp mit einer sogenannten „flexiblen“ Oberfläche, oder einer Arbeitsfläche, insbesondere einer Arbeitsfläche in einer Möbeleinrichtung wie Tischen oder Arbeitsmöbeln für die Zubereitung von Lebensmitteln, verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Mineralsubstrat 1001 gemäß einer beliebigen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann durch ein Herstellungsverfahren hergestellt werden, wobei das Verfahren einen Schritt des Auftragens eines anorganischen Emails 1002 durch Mineraltintenstrahldruck auf ein Mineralsubstrat 1001 umfasst, wobei die Farbdeckung mindestens 45 % und höchstens 85 % beträgt und der Massenprozentsatz des Feststoffanteils in der für den Tintenstrahldruck verwendeten Mineraltinte höchstens 40 % der Mineraltinte beträgt.
Als veranschaulichendes Beispiel beträgt bei einem Tintenstrahldruckfleck mit 800 dpi die Anzahl der druckbaren Pixel auf einem quadratischen Muster von einem Quadratzoll 640.000 Pixel. Wenn bei einer gegebenen einheitlichen Tinte nur 200.000 Pixel tatsächlich gedruckt werden, beträgt die Farbdeckung für diese gegebene einheitliche Tinte 200.000/640.000, d. h. in Prozent ausgedrückt 31,5 %.
Wenn mehrere einheitliche Tinten verwendet werden, zum Beispiel verschiedenfarbige Tinten, ist die Farbdeckung die Summe der Farbdeckungen jeder dieser einheitlichen Tinten.
Auch die Viskosität der Tinte, in der Regel zwischen 20 und 100 Pa.s, und das Volumen der Tintentropfen, in der Regel zwischen 12 und 84 pL, können die Farbdeckung beeinflussen. Eine sehr flüssige Tinte und/oder ein großes Tropfenvolumen kann eine größere Abdeckung der bedruckten Oberfläche bewirken, insbesondere durch Abdeckung von Umfangspixeln gegenüber den Pixeln, die tatsächlich von der Tintenstrahldruckvorrichtung bei der gewählten Auflösung gedruckt werden. Diese Parameter werden im Allgemeinen von der Tintenstrahldruckvorrichtung bei der Festlegung der Farbdeckung berücksichtigt.
Unter „Mineraltinte“ ist eine Mineraltinte zu verstehen, die für die Auftragung von Emails im Tintenstrahldruck angepasst ist. Eine Mineraltinte liegt im Allgemeinen in Form einer Suspension oder kolloidalen Dispersion einer fein verteilten festen mineralischen Phase in einer im Allgemeinen organischen flüssigen Phase vor. Die mineralische feste Phase der kolloidalen Suspension umfasst im Allgemeinen eine Glasfritte und gegebenenfalls ein mineralisches Pigment.
Die Mineraltinte besitzt eine volumenbezogene Masse, Viskosität und Oberflächenspannung, die mit den Tintenstrahldruckverfahren kompatibel sind. Die Werte dieser Parameter hängen von den verwendeten Tintenstrahldruckvorrichtungen ab und bestimmen die Qualität der erhaltenen dekorativen Muster.
Die Korngröße, aus der die mineralische feste Phase besteht, ist im Allgemeinen mikrometrisch oder sogar submikrometrisch. Die flüssige Phase umfasst überwiegend ein im Allgemeinen organisches Lösungsmittel. Die Art und Menge des Lösungsmittels bestimmen teilweise die rheologischen Eigenschaften, die Oberflächenspannung und das Trocknungsverhalten der Mineraltinte. Es ist auch möglich, ein Dispergiermittel hinzuzufügen, um eine Ausflockung und/oder Sedimentation der festen Phase zu verhindern, sowie ein Tensid, um die Oberflächenspannung der Mineraltinte anzupassen.
Die Masseanteile des organischen Lösungsmittels, des Dispergiermittels, des Tensids und der Glasfritte können so angepasst werden, dass die Eigenschaften der Mineraltinte an die für den Tintenstrahldruck verwendete Vorrichtung angepasst sind. Das organische Lösungsmittel kann im Allgemeinen 80 Gew.-% des Gemisches aus organischem Lösungsmittel, Dispergiermittel und Tensid der Mineraltinte ausmachen. Die Art und Menge des organischen Lösungsmittels kann entsprechend den technischen Anforderungen der verwendeten Tintenstrahldruckvorrichtung und den Produktionsanforderungen angepasst werden.
Zum Bilden eines Emails mithilfe der durch Tintenstrahldruck aufgetragenen Mineraltinte kann die Temperatur, mit der die Mineraltinte getrocknet wird, zwischen 25 und 180 °C betragen. Die Temperatur der thermischen Behandlung zum Brennen des emaillierten Vorläuferglases kann gleich oder höher als 650 °C sein. Bevorzugt übersteigt die Temperatur nicht 1.100 °C.
Das organische Lösungsmittel kann eine bei Umgebungstemperatur flüssige organische Verbindung oder ein Gemisch aus bei Umgebungstemperatur flüssigen organischen Verbindungen sein, die mindestens eine funktionelle Alkoholgruppe umfassen.
Die Wahl der organischen Verbindung, die eine funktionelle Alkoholgruppe umfasst, hängt von dem Verfahren und/oder der Vorrichtung ab, die für den Tintenstrahldruck verwendet werden. Wenn die Auftragung der Mineraltinte auf das Mineralsubstrat langsam erfolgt, ist es vorteilhaft, ein Lösungsmittel oder ein Gemisch von Lösungsmitteln mit einem niedrigen Sättigungsdampfdruck unter den Druck- und Temperaturbedingungen zu verwenden, unter denen das Verfahren und/oder die Vorrichtung verwendet werden. Das bedeutet, dass unter Standardtemperatur- und -druckbedingungen, um zu verhindern, dass das Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zu schnell verdampft, seine Siedetemperatur höher sein kann.
Nicht einschränkende Beispiele für ein organisches Lösungsmittel sind: Methylenglykol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Butenglykol, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Glykolether wie Propylenglykolmethylether oder Dipropylenglykolmethylether.
Das Dispergiermittel ist bevorzugt ein Copolymer oder ein Gemisch von Copolymeren, das mindestens eine funktionelle Säuregruppe umfasst. Das Dispergiermittel dient dazu, die Ausflockung und/oder Sedimentation der festen Phase zu verhindern. Es macht bevorzugt 3 bis 7 %, höchstens 10 %, bezogen auf das Gewicht der Summe der Massenprozente des organischen Lösungsmittels, des Dispergiermittels und des Tensids aus. Alkylammoniumsalze eines Copolymers mit einer oder mehreren säurefunktionellen Gruppen, sind nicht-einschränkende Beispiele für Dispergiermittel.
Das Tensid ist bevorzugt ein Polyether oder ein Gemisch aus Polyethern. Es macht bevorzugt 0,05 bis 0,5 % bezogen auf das Gewicht der Summe der Massenprozente des organischen Lösungsmittels, des Dispergiermittels und des Tensids aus.
Die Mineraltinte kann keine färbenden Mineralpigmente umfassen. Alternativ kann sie ein Mineralpigment umfassen, um dem Email einen Farbton oder eine Farbe bereitzustellen. Das Mineralpigment dient zur Anpassung der Farbe der Mineraltinte und des Emails. Das Mineralpigment kann auf Metalloxiden und/oder Metallen oder Metalllegierungen basieren, die dazu neigen, bei der thermischen Behandlung der Mineraltinte zur Bildung des Emails zu oxidieren. Nicht einschränkende Beispiele für mineralische Pigmente sind Titanoxid, Ceroxid, Kobaltoxid, Eisenoxid, Zirkoniumoxid, Manganoxid, Spinels oder dotierte Aluminiumoxide.
In einer Ausführungsform umfasst D90 der Korngrößenverteilung des Feststoffanteils der Mineraltinte höchstens 2 µm, bevorzugt zwischen 1 µm und 2 µm. D90 wird aus der Korngrößenverteilung berechnet, die mit Lasergranulometrieverfahren gemäß ISO 13320:2009 ermittelt wird. Er entspricht der Größe der Partikel, die 90 % des gesamten Partikelvolumens des Gemisches ausmachen. Mit anderen Worten, besteht 90 % des Partikelvolumens des Gemisches aus der Glasfritte und dem Mineralpigment aus Partikeln mit einer Größe von höchstens 2 µm, bevorzugt zwischen 1 und 2 µm. In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Oberflächenspannung der Mineraltinte etwa 26 mN/m bei 25 °C. Es wurde festgestellt, dass eine Mineraltinte mit einer Oberflächenspannung von etwa 26 mN/m bei 25 °C die Gewinnung eines anorganischen Emails auf einem Mineralsubstrat gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung erleichtern kann.
Alle beschriebenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden.
Beispiele
In vier Beispielen E1, E2, E3 und E4 für erfindungsgemäße Mineralsubstrate werden drei verschiedene anorganische Emails, A, B und C, auf einer Glaskeramikplatte KeraBlack+® (KB+), die von der Firma Eurokera S.N.C. vertrieben wird, aufgetragen.
Das Email A ist ein Email mit schwarzer Farbe und umfasst 60-70 % einer Glasfritte F, deren Zusammensetzung in Tabelle 1 beschrieben ist, 15-20 % Mischoxid aus Kobalt und Silizium und 15-20 % Mischoxid aus Eisen, Chrom, Kobalt und Nickel.
Das Email B ist ein dunkelgraues Email, das aus einem Gemisch von 75 Masse-% Email A und 25 Masse-% eines Emails gebildet wird, das 70-75 % einer Glasfritte F, deren Zusammensetzung in Tabelle 1 beschrieben ist, und 25-30 % Titanoxid umfasst.
Das Email C ist graues Email, das aus einem Gemisch von 50 Masse-% Email A und 50 % eines Emails gebildet ist, das 70-75 % einer Glasfritte F, deren Zusammensetzung in Tabelle 1 beschrieben ist, und 25-30 % Titanoxid umfasst. Tabelle 1

Tab. 1 Masseanteil (%)

SiO₂ 35-50

Al₂O₃ 15-25

Li₂O 1,5-4

B₂O₃ 22-32

Na₂O 0-2

K₂O 2-5

CaO 1-5

ZrO₂ 1-4
In den Beispielen E1, E2 und E3 wurden die anorganischen Emails hergestellt durch Mineraltintenstrahldruck mit einer Farbdeckung, Te, von 55 %. Der Feststoffanteil in der Mineraltinte beträgt höchstens 40 Gew.-%. D90 der Korngrößenverteilung des Feststoffanteils der Mineraltinte liegt bei etwa 1,3-1,5 µm.
In Beispiel E4 wurde das anorganische Email durch ein nicht standardmäßiges Siebdruckverfahren mit einer Siebdruckpaste aufgetragen, deren D90 der Korngrößenverteilung ihres Feststoffanteils etwa 1,6 µm beträgt.
In einem ersten, nicht erfindungsgemäßen Gegenbeispiel CE1 wird das anorganische Email A mittels einer Standardsiebdruckmethode auf einer Glaskeramikplatte KeraBlack+® (KB+), die von der Firma Eurokera S.N.C. vertrieben wird, aufgetragen. D90 der Korngrößenverteilung des Feststoffanteils der Siebdruckpaste liegt bei etwa 5,1 µm.
In einem zweiten, nicht erfindungsgemäßen Gegenbeispiel CE2 wird das anorganische Email A durch ein Mineraltintenstrahldruckverfahren auf einer Glaskeramikplatte KeraBlack+® (KB+), die von der Firma Eurokera S.N.C. vertrieben wird, mit einer Farbdeckung, Te, von 40 % aufgetragen. D90 der Korngrößenverteilung des Feststoffanteils der Mineraltinte liegt bei etwa 1,4 µm.
In den Beispielen E1, E4 und im Gegenbeispiel CE1 werden die Emails in Form eines periodischen Musters von Quadraten mit einer Seitenlänge von etwa 1,25 mm, einer Dicke zwischen 1 und 3 µm und einem Abstand von 0,75 mm aufgetragen, wie in 4 schematisch dargestellt. Der Deckungsgrad der anorganischen Emails auf der Oberfläche des Substrats beträgt 40 %.
In den Beispielen E2 und E3 und dem Gegenbeispiel CE2 werden die Emails in Form von zufälligen Mustern aufgetragen, wobei der Deckungsgrad der Eingriffsüberdeckung der Email auf dem Substrat etwa 25 % beträgt.

Die Merkmale der Beispiele E1, E2, E3 und E4 sowie der Gegenbeispiele CE1 und CE2 sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2

Tab. 2	E1	E2	E3	E4	CE1	CE2
Substrat	KB+	KB+	KB+	KB+	KB+	KB+
Email	A	B	C	A	A	A
Verfahren	Mineraltintenstrahldruck	Mineraltintenstrahldruck	Mineraltintenstrahldruck	Siebdruck	Siebdruck	Mineraltintenstrahldruck
Te	55 %	55 %	55 %	-	-	40%
D90	1,3-1,5 µm	1,3-1,5 µm	1,3-1,5 µm	1,6 µm	5,1 µm	1,4 µm

Die Lichtdurchlässigkeit des Mineralsubstrats allein, das heißt ohne anorganisches Email, wurde mithilfe eines Spektralphotometers Perkin Eimer Lambda 950 und gemäß Abschnitt 4.2 der Norm EN 410:1999 mit der Lichtart D65 und einem Standardbeobachter gemessen. Die Lichtdurchlässigkeit, Tl, gemessen vom Mineralsubstrat allein für die Beispiele E1, E2, E3 und E4 und die Gegenbeispiele CE1 und CE2, beträgt etwa 1,5 %.
Die Leuchtdichte, als L* bezeichnet, wurde gemäß ISO1664-4 mithilfe eines Spektralphotometers BYK Gardner SPC008 bei einem Beleuchtungswinkel von 45° und einem Beobachtungswinkel von 0° gemessen.
Die Leuchtdichte des Mineralsubstrats allein, L*(Substrat), das heißt ohne anorganisches Email, wird in Reflexion auf weißem Hintergrund gemessen, in diesem Fall auf einem von BYK Gardner gelieferten Standardhintergrund Chart 2810 (L*=92,07; a* = -0,75; b* = 4,91).
Die Leuchtdichte des auf dem Mineralsubstrat aufgetragenen anorganischen Emails, die als L*(Email/Substrat) bezeichnet wird, wird in Reflexion gemessen. Die Oberfläche des Mineralsubstrats ist vollständig mit anorganischem Email bedeckt.
Die relative Leuchtdichtedifferenz ΔL* wird mithilfe der folgenden Gleichung berechnet: $Δ L * = | L * (\frac{E m a i l}{S u b s t r a t}) - L * (S u b s t r a t) |$
Die Gesamtrauheit, Rt, der Oberfläche des anorganischen Emails jedes Beispiels E1, E2, E3 und E4 sowie der Gegenbeispiele CE1 und CE2 wurde mithilfe eines mechanischen Mitutoyo SJ-400-Tasters gemäß Abschnitt 4.1.5 der Norm ISO 4287:1997 gemessen.
Die topografische Neigung, Pt, des anorganischen Emails, das im Bereich der Oberfläche des Glaskeramiksubstrats hervorsteht, wird mit Hilfe eines Oberflächenprofils berechnet. Das Oberflächenprofil wird mithilfe eines mechanischen Mitutoyo SJ-400-Tasters gemessen, der mit einem PC75-Filter versehen ist, der nicht gaußartig ist und auf den Parameter Wt angewendet wird.
Ein veranschaulichendes Beispiel für die Messung des Oberflächenprofils auf einem anorganischen Email an der Oberfläche eines Mineralsubstrats gemäß der Erfindung ist in 3 dargestellt.
Die Messung des Profils erfolgt auf der Kante des Emails, die im Bereich der Oberfläche des Mineralsubstrats über eine Länge von 15 mm hervorsteht. Das Email hat eine geometrische, polygonale Form. Die topografische Neigung, die der Tangente des Höhenunterschieds zwischen der Oberfläche des Mineralsubstrats und der sogenannten wirksamen Oberfläche des Emails entspricht, wird mithilfe der folgenden Formel berechnet: $P t = \frac{h}{l} \times 100$
wobei h der Höhenunterschied zwischen der Oberfläche des Mineralsubstrats und der wirksamen Oberfläche des anorganischen Emails ist und im Allgemeinen der Dicke des Emails in Bezug auf die Oberfläche des Mineralsubstrats entspricht, und 1 die Länge des Höhenunterschieds ist.
Es werden auf demselben anorganischen Email mindestens drei Messungen der topografischen Neigung an verschiedenen Stellen oder Positionen der Kante des Emails, die über die Oberfläche des Mineralsubstrats hervorsteht, durchgeführt. Aus diesen mindestens drei Messungen wird ein arithmetischer Mittelwert, Ptm, der topografischen Neigung berechnet.
Die 5 und 6 sind Beispiele für 3D-Darstellungen von topografischen Profilen, die mithilfe eines Taylor Hobson 3D-Oberflächenprofilometers der Firma AMETEK an den erfindungsgemäßen Beispielen gemessen wurden und anhand derer Oberflächenprofilmessungen durchgeführt werden können.
Die Bewertung der Sichtbarkeit von metallischen Reibungen wurde mithilfe des folgenden Protokolls durchgeführt. Ein Topf aus rostfreiem Stahl, im Folgenden Edelstahl, oder aus Aluminium mit einem Durchmesser von 20 cm und einem Gewicht von 3 kg wird in geneigter Weise auf dem mit anorganischem Email versehenen Mineralsubstrat angeordnet und dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,40 m/s in 10 Hin- und Herbewegungen bewegt. Der Edelstahltopf weist eine Vickers-Härte von 200 HV auf.
Der Grad der Markierung von metallischen Reibungen wird anhand von zwei verschiedenen Methoden bewertet: einer Bewertungsmethode durch visuelle Analyse und einer Bewertungsmethode durch Bildanalyse.
Bei der ersten Methode der visuellen Analyse wird der Abbau, D, des Emails visuell auf einer Skala von 0 bis 5 in einem Abstand von 60 cm unter normalen Beobachtungsbedingungen bewertet. Grad 5 entspricht einer starken Sichtbarkeit der festgesetzten Metallpartikel und Grad 0 entspricht einem sichtbaren Fehlen von metallischen Markierungen und Spuren. Mit anderen Worten sind je niedriger der Grad, desto weniger die Spuren oder Markierungen der metallischen Reibungen mit bloßem Auge sichtbar.
Gemäß der zweiten Bewertungsmethode durch Bildanalyse wird zunächst ein digitales fotografisches Bild einer Zone definierter Größe des Emails unter dem künstlichen Licht von 3-Farben-LEDs in einem dafür angepassten Leuchtkasten aufgenommen.
Das digitale fotografische Bild wird anschließend digital verarbeitet, indem das Bild in Graustufen umgewandelt wird, aus denen ein Durchschnittswert der Graustufe, Vm, berechnet wird.
Der gleiche Vorgang wurde für eine Zone des Emails durchgeführt, die einer metallischen Reibung unterzogen wurde, und für eine Zone des Emails, die keiner metallischen Reibung unterzogen wurde. Die Differenz ΔVm zwischen den Vm-Werten, die für jede dieser beiden Zonen erhalten wurden, wird berechnet. Je höher der Wert des Parameters ΔVm ist, desto höher ist die Anzahl der in das Email festgesetzte Metallpartikel.
Parallel dazu wird das gleiche fotografische Bild einer digitalen Binarisierungsverarbeitung unterzogen, anhand derer ein Sichtbarkeitsindex, Iv, berechnet wird, der als Verhältnis der Anzahl der Pixel mit der höchsten Intensität, das heißt mit dem Wert 1, zur Gesamtzahl der Pixel definiert ist. Je höher dieses Iv-Verhältnis ist, desto größer ist die Sichtbarkeit der festgesetzten Metallpartikel in dem Email.
Die Größe des Bildes beträgt 3.264x2.448 Pixel bei einer Größe der Email-Analysezone zwischen 400.000 und 450.000 Pixel. Dies entspricht etwa 10x13 Quadraten des Musters für die Beispiele E1, E4 und das Gegenbeispiel CE1.
Die statischen und dynamischen Reibungskoeffizienten, jeweils mit Fs und Fd bezeichnet, wurden gemäß den Normen ASTM D1894, ISO 8295:1995 und ISO 15359:1999 auf einem AFT-Instrument zur Messung des Reibungskoeffizienten gemessen, das von der Firma Hanatek Instruments ® vertrieben wird. Der Reibkopf ist eine Edelstahlscheibe mit einem Durchmesser von 36 mm und einer Dicke von 2 mm NFE 25.513 der Firma Berner ®. Die Messungen wurden mit einer Bewegungsgeschwindigkeit des Reibungskopfes von 500 mm/min bei einer Hublänge von 50 mm durchgeführt.
Vor der Messung des Reibungskoeffizienten werden die Proben mit einem Clin'Glass-Reinigungsmittel, das von den Laboratoires Prodene Klint ® vertrieben wird, vorgereinigt. An jeder Probe werden vier Messungen durchgeführt und der Mittelwert wird berechnet.
Bei diesen Messungen weist das anorganische Email auf der Oberfläche des Substrats bei den Beispielen E2 und E3 und dem Gegenbeispiel CE2 ein zufälliges Muster und bei den Beispielen E1, E4 und dem Gegenbeispiel CE1 ein periodisches Muster aus Quadraten mit einer Seitenlänge von etwa 1,25 mm auf.

Alle Resultate sind in Tabelle 3 gruppiert. Die Werte der Parameter D, ΔVm und Iv werden für metallische Reibungen mithilfe eines Topfes aus Edelstahl (inox) und Aluminium (alu) aufgetragen und mit den Bezeichnungen „inox“ bzw. „alu“ beschriftet. [Tabelle 3]

Tab. 3	E1	E2	E3	E4	CE1	CE2
E (µm)	1,7	1,8	1,9	1,7	1,7	2,7
Rt (µm)	1,0	1,0	1,2	1,2	4	1,14
Ptm (%)	0,95	0,86	1,05	1,12	2,25	1,68
D - inox	1	0	0	3,5	5	1,5
D - alu	1	0	0	4	5	4
ΔVm - inox (UA)	2,0	0	0	2,8	8,9	5,3
ΔVm - alu (UA)	2,0	0	0	3,8	8,0	4,3
Iv - inox (%)	1,03	0	0	1,05	6,34	-
Iv - alu (%)	0,55	0	0	2,23	7,03	-
ΔL*	13,3	31,0	45,0	8,8	7,2	12,3
Fs	0,23	0,13	0,19	0,20	0,52	0,16
Fd	0,17	0,10	0,14	0,17	0,51	0,11

Die Resultate in Tabelle 3 zeigen, dass die Anzahl und damit die Sichtbarkeit der metallischen Markierungen und Spuren bei den erfindungsgemäßen Beispielen E1, E2, E3 und E4 stärker reduziert ist als bei den Gegenbeispielen CE1 und CE2. Tatsächlich sind unabhängig vom Parameter, D, ΔVm und Iv, die für Reibungen mithilfe eines Topfes aus Edelstahl (inox) oder Aluminium (alu) betrachtet werden, die Werte für die erfindungsgemäßen Beispiele niedriger. Der Wert der Parameter ΔVm und Iv sinkt von 75 % auf 92 %, was bedeutet, dass die Sichtbarkeit von metallischen Markierungen und Spuren entsprechend reduziert ist.
Der Vergleich der Resultate von Beispiel E1 mit denen von Beispiel E4 zeigt, dass die Parameterwerte, D, ΔVm und Iv niedriger sind, wenn ein Herstellungsverfahren wie vorliegend beschrieben verwendet wird. Das Herstellungsverfahren führt daher zu einer besseren Leistung hinsichtlich der Verringerung der Sichtbarkeit von metallischen Markierungen und Spuren, als ein Siebdruckverfahren. Die Verwendung eines Siebdruckverfahrens ist jedoch weiterhin möglich.
Der Vergleich der Resultate der Beispiele E1, E2, und E3 zeigt, dass die Sichtbarkeit von metallischen Markierungen und Spuren auch bei anorganischen Emails mit einem niedrigen Kontrastniveau zum Mineralsubstrat sehr reduziert bleibt, insbesondere mit dunklem Aussehen mit einem ΔL* von weniger als 35, insbesondere mit schwarzer Farbe mit einem ΔL* von weniger als 15.

Zur weiteren Veranschaulichung der Merkmale und Vorteile der Erfindung wurden mehrere Beispiele aus dem Stand der Technik in Form von Gegenbeispielen wiedergegeben, deren Merkmale in Tabelle 4 aufgeführt sind.

Tab. 4	Referenz	Email-Zusammensetzung	Muster	Deckungsgrad
CE3	EP 3067334 A1	Farbe 1 Tabelle 3; Typ A	Punktmuster 11 3	11 %
CE4	EP 3067334 A1	Farbe 1a Tabelle 3; Typ A	Punktmuster 11 3	11 %
CE5	EP 3067334 A1	Farbe 6 Tabelle 3; Typ A	Punktmuster 11 3	11 %
CE6	EP 3067334 A1	Farbe 1 Tabelle 3; Typ A	Punktmuster 12 3	44%
CE7	EP 3067334 A1	Farbe 1a Tabelle 3; Typ A	Punktmuster 12 3	44%
CE8	EP 3067334 A1	Farbe 6 Tabelle 3; Typ A	Punktmuster 12 3	44%
CE9	FR 2 858 974 A1 EP 3067334 A1	Pigment 2,7 % Tabelle 4; Fritte Anspruch 2	Punktmuster 11 3	11 %
CE10	FR 2 858 974 A1 EP 3067334 A1	Pigment 2,7 % Tabelle 4; Fritte Anspruch 2	Punktmuster 12 3	44%
CE11	WO 2019/219691 A1	Beispiel E1	Identisch mit CE1	40%
CE12	WO 2019/219691 A1	Beispiel E2	Identisch mit CE1	40%

Die Gegenbeispiele CE3 -CE8 sind Auszüge aus EP 3 067 334 A1 [SCHOTT AG [DE]] 14.09.2016. Die Beispiele CE3-CE5 einerseits und die Gegenbeispiele CE6-CE8 andererseits zeigen jeweils drei verschiedene Zusammensetzungen von Email (Farbe 1, Farbe 1a und Farbe 6). Diese beiden Serien von Gegenbeispielen werden entsprechend zwei verschiedenen Mustern aufgetragen (Punktmuster 11 und Punktmuster 12).
Die Gegenbeispiele CE7 und CE9 zeigen die gleiche Zusammensetzung von Email, Auszug aus DE 2 858 974 A1 [SCHOTT AG [DE]] 25.02.2005. Zu Vergleichszwecken werden sie gemäß zwei verschiedenen Mustern (Punktmuster 11 und Punktmuster 12) aus EP 3 067 334 A1 [SCHOTT AG [DE]] 14.09.2016 aufgetragen.
Die Gegenbeispiele CE11 und CE12 zeigen jeweils die Zusammensetzungen der Beispiele E1 und E2 aus WO 2019/219691 A1 [EUROKERA [DE]] 21.11.2019. Zu Vergleichszwecken werden sie in einem Muster aus 0,6 mm breiten Linien mit einem Deckungsgrad von 55 % aufgetragen.
Die Emails der Gegenbeispiele CE3-CE12 können chemische Zusammensetzungen und/oder Partikelgrößen des Gemisches, zum Beispiel eines Gemisches aus Mineralglasfritte und/oder Mineralpigment, das zu ihrer Bildung verwendet wurde, aufweisen, die den erfindungsgemäßen Beispielen E1-E4 ähnlich sind.
Die Emails der Beispiele CE3-CE8 wurden gemäß den in den Dokumenten, aus denen sie stammen, beschriebenen Verfahren aufgetragen.

Die Gesamtrauheit und die topografische Neigung der Gegenbeispiele CE1-CE3 wurden mit denselben Methoden gemessen und/oder ermittelt, wie sie für die Beispiele E1-E4 und die Gegenbeispiele CE1 und CE2 verwendet wurden. Die Resultate sind in Tabelle 5 aufgeführt und in 7 dargestellt.

Tab. 5	Rt (µm)	Ptm (%)	Symbole 7
CE3	6	2,23	Leere Raute
CE4	3,62	2,26	Leere Raute
CE5	1,22	2,29	Leere Raute
CE6	5,25	2,17	Stern
CE7	3,69	2,07	Stern
CE8	1,03	2,08	Stern
CE9	1,99	1,90	Leeres Quadrat
CE10	1,86	2,29	Leeres Quadrat
CE11	3,2	1,22	Leeres Dreieck
CE12	1,14	1,68	Leeres Dreieck

In 7 sind die erfindungsgemäßen Beispiele E1 bis E4 durch volle runde Symbole, die Gegenbeispiele CE3-CE5 durch leere Rauten, die Gegenbeispiele CE6-CE8 durch Sterne, die Gegenbeispiele CE9-CE10 durch leere Quadrate und die Gegenbeispiele CE11 und CE12 durch leere Dreiecke dargestellt. Als Orientierungshilfe für die Augen werden die Gesamtrauheitswerte, Rt, bei 2,00 µm und die topografische Neigung, Ptm, bei 1,40 % jeweils durch eine vertikale gestrichelte Linie und eine horizontale gestrichelte Linie dargestellt.
7 zeigt, dass nur die erfindungsgemäßen Beispiele in der Zone liegen, die unter der horizontalen Linie und rechts von der vertikalen Linie definiert ist. Die Gegenbeispiele CE3-CE12 liegen alle außerhalb dieser Zone. Diese Figur zeigt folglich klar und eindeutig, dass nur die erfindungsgemäßen Beispiele die Gesamtrauheitswerte, Rt, und die topografische Neigung, Ptm, besitzen, die kleiner als oder gleich 2,00 µm bzw. kleiner als oder gleich 1,4 % sind.
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

FR 2858974 A1 [0010, 0120]
WO 2016008848 A1 [0011]
WO 2016110724 A1 [0012]
WO 2019219691 A1 [0014, 0120, 0123]
EP 3067334 A1 [0120, 0122]
DE 2858974 A1 [0122]

Claims

Mineralsubstrat (1001), umfassend auf mindestens einer seiner Oberflächen ein anorganisches Email (1002), das ein Muster bildet, dadurch gekennzeichnet, dass: - das anorganische Email (1002) einen Gesamtrauheitswert, Rt, der Oberfläche (1002-S) von kleiner als oder gleich 2 µm aufweist, und - die Kante (1002a, 1002b) des anorganischen Emails (1002), die im Bereich der Oberfläche (1001-S) des Mineralsubstrats (1001) hervorsteht, einen Wert der topografischen Neigung, ausgedrückt in Prozent, von kleiner als oder gleich 1,4 % aufweist.
Mineralsubstrat (1001) nach Anspruch 1, wobei der Gesamtrauheitswert der Oberfläche kleiner als oder gleich 1,5 µm, bevorzugt kleiner als oder gleich 1 µm, ist.
Mineralsubstrat (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Wert der topografischen Neigung kleiner als oder gleich 1,2 % ist.
Mineralsubstrat (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dicke des anorganischen Emails (1002) zwischen 1,5 µm und 3,5 µm oder sogar zwischen 1,5 µm und 2 µm liegt.
Mineralsubstrat (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die relative Leuchtdichtedifferenz ΔL*, definiert als die Differenz zwischen der Leuchtdichte L*(Email/Substrat), gemessen in Reflexion, des anorganischen Emails (1002) auf dem Mineralsubstrat (1001) und der Leuchtdichte L*(Substrat), gemessen in Reflexion, des Mineralsubstrats (1001) ohne anorganisches Email (1002), höchstens 50, bevorzugt höchstens 35 beträgt.
Mineralsubstrat (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Leuchtdichte L*(Substrat), gemessen in Transmission, des Mineralsubstrats kleiner als oder gleich 5 ist.
Mineralsubstrat (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lichtdurchlässigkeit des Mineralsubstrats höchstens 17 %, bevorzugt höchstens 10 % oder sogar höchstens 5 % beträgt.
Mineralsubstrat (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der statische und/oder dynamische Reibungskoeffizient der Oberfläche des Mineralsubstrats (1001), die mit dem anorganischen Email (1002) versehen ist, höchstens 0,30, bevorzugt höchstens 0,25, beträgt.
Mineralsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Mineralsubstrat ein Glaskeramiksubstrat oder ein Mineralglassubstrat ist.