DE4311292A1

DE4311292A1 - Microwave-proof, transparent crockery article having sheen decoration

Info

Publication number: DE4311292A1
Application number: DE19934311292
Authority: DE
Inventors: Andreas Biedermann; Juergen Dr Meyer; Guenther Dorn
Original assignee: BIEDERMANN ANDREAS 07778 DORNDORF-STEUDNITZ DE
Current assignee: BIEDERMANN ANDREAS 07778 DORNDORF-STEUDNITZ DE
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1994-10-13

Abstract

In a transparent crockery (tableware, utensil) article, a metal-like sheen decoration which is microwave-proof and remains transparent in certain spectral regions is made possible by arranging non-metallic layers on the surface.

Description

Technical field

Die Erfindung bezieht sich auf mikrowellenfeste, durchsichtige Geschirrteile die mit einem Glanzdekor versehen sind. Unter durchsichtigen Geschirrteilen sollen haushaltsübliche Geschirrteile verstanden werden, deren Grundkörper aus Glas oder einem Plastwerkstoff bestehen.The invention relates to microwave-proof, transparent dishes which are provided with a glossy decor. Under transparent dishes household utensils should be understood, their basic body consist of glass or a plastic material.

State of the art

Auf Gebrauchsgegenständen werden häufig Metalldekore aufgebracht. Metalle besitzen aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit ein hohes Reflexionsvermö gen für Licht und zeigen deshalb starken Glanz. Wenn die Metalldekoration nicht in außergewöhnlich dünner Schicht erfolgt dann sind die dekorierten Be reiche undurchsichtig.Metal decorations are often applied to everyday objects. Metals have a high reflectivity due to their electrical conductivity light and therefore show a strong shine. If the metal decoration the decorated Be are not made in an exceptionally thin layer rich opaque.

Es ist bekannt, daß Metalldekore nicht mikrowellenbeständig sind. Ursache dafür sind die zum Teil außergewöhnlich hohen Feldstärken im Garraum der Mikrowellenherde. Der Garraum eines Mikrowellenherdes dient als Hohlraum resonator. Solche Resonatoren weisen eine sehr hohe Güte auf, insbesondere wenn kein energie-absorbierendes Gut im Inneren ist. Die sehr hohen Feld stärken verursachen hohe Ströme, durch welche die dünnen Metall-Schichten der Dekore zerstört werden. Auch treten Spannungsüberschläge zwischen metallisierten Bereichen auf, die unterschiedliches Potential besitzen. Diese Überschläge führen zu örtlichen Zerstörungen.It is known that metal decorations are not microwave-resistant. reason this is partly due to the exceptionally high field strengths in the cooking space Microwave ovens. The cooking space of a microwave oven serves as a cavity resonator. Such resonators are of very high quality, in particular when there is no energy absorbing good inside. The very high field strengths cause high currents through which the thin metal layers the decors will be destroyed. Voltage flashovers also occur metallized areas that have different potential. This Rollovers lead to local destruction.

In der Patentschrift DE 36 15 272 wird versucht, das Problem der fehlenden Mikrowelleneignung dadurch zu lösen, daß die Metallschichten in Rasterele mente aufgetrennt werden. Die Rasterelemente werden elektrisch gegenein ander isoliert und werden klein gegen die Länge der Mikrowelle gehalten. So daß auf einem Rasterelement die Feldstärkeunterschiede klein bleiben, und damit auch die Ströme. Die Trennung der Rasterelemente zur elektrischen Isolation ist deutlich sichtbar. Damit ist das eigentliche Anliegen - die Dekoration des Gegenstandes - nur noch bedingt zu verwirklichen. The patent DE 36 15 272 tries to solve the problem of missing To solve microwave suitability in that the metal layers in Rasterele elements are separated. The grid elements are electrically opposed isolated and kept small against the length of the microwave. So that the field strength differences remain small on a raster element, and hence the currents. The separation of the grid elements for electrical Isolation is clearly visible. So the real concern - the Decoration of the object - can only be partially realized.

Einen weiteren Vorschlag liefert die DE 37 36 583. Dort werden Glanzedelme tallpräparate besonderer Zusammensetzung gelehrt. In der Patentschrift wird nicht genannt, warum diese Dekore mikrowellenfest sein sollen. Insbesondere fehlen Aussagen über die elektrische Leitfähigkeit und über das Reflexions vermögen. Wahrscheinlich wird durch die spezielle Zusammensetzung der Dekorschicht das elektrische Leitvermögen erheblich reduziert. Dann ist zu erwarten, daß diese Dekore auch verringerten Glanz zeigen. In der Patent schrift wird ausgeführt, daß die Dekore durch Brennen bei 820°C entstehen. Damit sind diese Dekore auf üblichen Gläsern und Plastwerkstoffen nicht an wendbar.DE 37 36 583 provides a further proposal tall preparations taught special composition. In the patent specification not mentioned why these decors should be microwave safe. Especially there are no statements about the electrical conductivity and the reflection capital. Probably due to the special composition of the Decorative layer significantly reduces the electrical conductivity. Then it is closed expect these decors to also show reduced gloss. In the patent Scripture states that the decors are created by firing at 820 ° C. These decors are therefore not suitable for common glasses and plastic materials reversible.

Allen bekannten Lehren ist gemeinsam, daß die Glanzdekore unter Verwen dung metallischer Bestandteile erzeugt werden. Die metallische Leitfähigkeit muß durch besondere Vorkehrungen ausreichend unterdrückt werden, um Mikrowellenfestigkeit zu erzielen. Durch diese Vorkehrungen werden auch de korative Wirkung und Handhabbarkeit der Dekore beeinträchtigt. Eine befrie digende Lösung der Probleme ist aufgrund des physikalischen Zusammen hangs zwischen elektrischer Leitfähigkeit und Reflexionsvermögen mit den bekannten Lehren nicht zu erwarten.It is common to all known teachings that the gloss decors are used generation of metallic components. The metallic conductivity must be sufficiently suppressed by special precautions to Achieve microwave resistance. These precautions also de corative effect and manageability of the decors impaired. A satisfied The only solution to the problems is due to the physical relationship hangs between electrical conductivity and reflectivity with the not to expect known teachings.

Ein weiterer Nachteil der metallischen Glanzdekoration ist die Undurchsichtig keit der dekorierten Flächen. Bei einer großflächigen metallischen Dekoration ist es dann unmöglich, beispielsweise das Gargut in einem geschlossenen Bräter zu beobachten. Es ist zwar bekannt, daß extrem dünne Metallschichten einen Teil des Lichts durch lassen. Doch sind solche extrem dünnen Metall schichten in der Regel mechanisch und oft auch chemisch wenig widerstands fähig und deshalb für Geschirrteile, die dem täglichen Gebrauch unterliegen schlecht geeignet. Darüber hinaus absorbieren die dünnen Metallschichten ei nen erheblichen Teil des Lichts. Für eine ca. 30 nm dicke Gold-Schicht ergibt sich bei einer Lichtwellenlänge von 500 nm folgende Bilanz: etwa ein Drittel des Lichts wird reflektiert, ein Drittel des Lichts wird durchgelassen und ein Drittel des Lichts wird vernichtet. Die Vernichtung des Lichts schmälert sowohl den Glanz als auch die Möglichkeit, das Gargut zu beobachten.Another disadvantage of the shiny metallic decoration is the opaque decorated surfaces. With a large metallic decoration then it is impossible, for example, the food to be cooked in a closed Watching roasters. It is known that extremely thin metal layers let some of the light through. But these are extremely thin metals layers usually have little mechanical and often chemical resistance capable and therefore for dishes that are subject to daily use badly suited. In addition, the thin metal layers absorb egg significant amount of light. For an approximately 30 nm thick gold layer results with a light wavelength of 500 nm the following balance: about a third of light is reflected, a third of the light is let through and on One third of the light is destroyed. The annihilation of light both diminishes the gloss as well as the possibility to observe the food.

Presentation of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, ein mikrowellenfestes durchsichtiges Geschirrteil aus Glas oder Plastwerkstoff zu schaffen, das ein Glanzdekor aufweist. Die Aufgabe wird bei vorstehend genanntem Gegenstand dadurch gelöst, daßThe object of the invention is to provide a microwave-proof transparent tableware part to create from glass or plastic material that has a glossy decor. The Object is achieved in the above subject in that

(a) the glossy decor is created from an optical interference layer system det is
(b) the layer system consists of at least three individual layers, and
(c) the individual layers have low electrical conductivity,

oder daßor that

(a) the glossy decor is formed from an optical inhomogeneous layer becomes
(b) the optically inhomogeneous layer as a system of at least three units individual layers is understood, and
(c) the optically inhomogeneous layer has low electrical conductivity points.

Der Kern der Erfindung besteht darin, daß das Problem der metallischen Leit fähigkeit generell umgangen wird. Überraschenderweise ist es mit der erfin dungsgemäßen Anordnung der optischer Interferenzschichten möglich, hoch glänzende metallähnliche Dekore zu erzeugen, wobei die Schichten keine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Damit ist das erfindungsgemäß dekorierte Geschirrteil hochgradig mikrowellenbeständig. Überraschenderweise ist es darüber hinaus mit der erfindungsgemäßen Anordnung der optischen Interfe renzschichten möglich, Glanzdekore für bestimmte Spektralbereiche licht durchlässig zu gestalten, wobei aber der Glanz der erfindungsgemäßen Deko ration vom Glanz der simulierten Metallschicht mit dem Auge nicht zu unter scheiden ist.The essence of the invention is that the problem of metallic conduction ability is bypassed in general. Surprisingly, it is with the inventor arrangement according to the invention of the optical interference layers possible, high to produce shiny metal-like decors, with the layers none have electrical conductivity. This is the decorated according to the invention Dishware highly microwave-resistant. Surprisingly, it is moreover with the arrangement of the optical interface according to the invention boundary layers possible, light decors for certain spectral ranges light permeable to design, but the gloss of the decoration according to the invention the gloss of the simulated metal layer with the eye is divorced.

Ways of Carrying Out the Invention

Auch an Grenzflächen zwischen elektrisch nichtleitenden Stoffen wird Licht re flektiert. Ursache ist der Brechzahlsprung an der Grenzfläche. Beispiel ist die Spiegelung an einer Glasscheibe, für senkrechten Lichteinfall ergibt sich für eine Grenzfläche Glas-Luft ein Reflexionswert von:Light also becomes red at the interfaces between electrically non-conductive substances inflected. The reason is the jump in refractive index at the interface. Example is the Reflection on a glass pane, for vertical incidence of light results in a glass-air interface a reflection value of:

R = ((1-r)/(1+r))² mit r = n_Glas/n_Luft n_Glas = 1,5 und n_Luft = 1R = ((1-r) / (1 + r)) ² with r = n _glass / n _air n _glass = 1.5 and n _air = 1

R = 4%.R = 4%.

Die beiden Grenzflächen einer Glasscheibe reflektieren zusammen etwa 8% des einfallenden Lichts. Die Brechzahl ist eine Materialeigenschaft und läßt sich nicht beliebig verändern. Insbesondere bei absorptionsfreien Materialien liegen die Brechzahlen im Sichtbaren etwa zwischen 1.3 und 2.6. Es gibt nur wenige hochbrechende Materialien wie z. B.: Diamant (C) ca. 2,3, Titandioxid (TiO₂) ca. 2,4, Siliziumcarbid (SiC) bis zu 2,6. Selbst beim Titanoxid, das unter den oben genannten Materialien noch am leichtesten zu handhaben wäre, betrüge das Reflexionsvermögen einer Grenzfläche nur 17%. Eine Dekoration unter Verwendung von Titandioxid würde damit noch nicht den Eindruck von metallischem Glanz erwecken. The two interfaces of a glass pane together reflect about 8% of the incident light. The refractive index is a material property and cannot be changed arbitrarily. In the case of absorption-free materials in particular, the refractive indices in the visible range between 1.3 and 2.6. There are only a few high-index materials such as E.g .: diamond (C) approx.2.3, titanium dioxide (TiO ₂ ) approx.2.4, silicon carbide (SiC) up to 2.6. Even with titanium oxide, which would still be the easiest to handle among the materials mentioned above, the reflectivity of an interface would only be 17%. A decoration using titanium dioxide would not yet give the impression of a metallic sheen.

Durch das erfindungsgemäße Anordnen von mehreren Schichten mit unter schiedlicher Brechzahl gelingt es dagegen unter ausschließlicher Verwendung von absoluten Nichtleitern, wie z. B. Siliziumoxid (Quarz) und Titandioxid, den Glanz von Metallen täuschend ähnlich zu simulieren. Als Ausführungsbeispiel ist im Folgenden eine Golddekoration aufgeführt.By arranging several layers with under different refractive indices, on the other hand, can only be used of absolute non-conductors, such as e.g. As silicon oxide (quartz) and titanium dioxide Simulating the gloss of metals in a deceptively similar way. As an embodiment a gold decoration is listed below.

Es ist bekannt, daß Gold sehr hohe Reflexion im langwelligen Bereich zeigt dagegen kurzwelliges (blaues, grünes) Licht absorbiert. Im reflektierten Licht fehlen dann der blaue und ein Teil des grünen Spektrums, deshalb besitzt Gold den typischen gelben Glanz und sehr dünne Goldfolien zeigen grün blaue Durchsicht.It is known that gold shows very high reflection in the long-wave range in contrast, short-wave (blue, green) light is absorbed. In the reflected light then the blue and part of the green spectrum are missing, therefore possesses Gold has the typical yellow sheen and very thin gold foils show green blue see-through.

Die erfindungsgemäße Anordnung eines optischen Interferenzschichtsystems sei anhand von Bild 1 erläutert. Auf der Oberfläche eines Geschirrteiles - im Bild 1 als Glas bezeichnet - werden Schichten angeordnet. Die Schichten tra gen im Bild 1 die Bezeichnungen 1-11, wobei die Schicht 1 der Luftseite am nächsten ist. Das Glas habe die Brechzahl 1,5. Die Brechzahlen und die Dicken der Schichten sind in folgender Tabelle aufgeführt:The arrangement according to the invention of an optical interference layer system will be explained with reference to Figure 1. Layers are arranged on the surface of a piece of tableware - referred to as glass in Figure 1. The layers have the designations 1-11 in Figure 1, whereby layer 1 is closest to the air side. The glass has a refractive index of 1.5. The refractive indices and the thicknesses of the layers are listed in the following table:

Das Reflexionsverhalten dieses Schichtsystems ist in Bild 2 dargestellt. Die durchgezogene Kurve gibt den Wert der Reflexion R des Schichtsystems in Abhängigkeit von der Wellenlänge X an. Die Wellenlänge wird für den sichtba ren Bereich durchgestimmt. Die strichlierte Kurve deutet das Reflexionsver mögen von reinem Gold an, diese Kurve ist linear interpoliert zwischen einigen Stützstellen. Für die Betrachtung der dekorativen Wirkung ist eine solche Nä herung der Reflexionskurve sinnvoll, weil Gold in der Regel als Legierung an gewandt wird. Diese Legierungen zeigen beachtliche Abweichungen im Re flexionsverhalten. Der Betrachter aber empfindet praktisch alle stark glänzen den Flächen, die gelb getönt sind als goldfarben. The reflection behavior of this layer system is shown in Figure 2. The solid curve indicates the value of the reflection R of the layer system as a function of the wavelength X. The wavelength is tuned for the visible range. The dashed curve indicates the reflectivity of pure gold, this curve is linearly interpolated between some support points. Such an approximation of the reflection curve makes sense when considering the decorative effect, because gold is generally used as an alloy. These alloys show considerable deviations in the reflection behavior. The viewer, however, feels practically all the shiny surfaces that are tinted yellow as gold.

Die in Bild 2 sichtbaren Abweichungen im Reflexionsverhalten zwischen Schichtsystem und Gold wirken sich überraschenderweise für das Farbemp finden derart gering aus, daß sie selbst beim direkten Vergleich zweier Pro ben vom Betrachter kaum erkannt werden. Da zur Dekoration sowieso ver schiedene Legierungen angewandt werden, ist eine weitergehende Anpassung der Reflexionskurve des Schichtsystems an die Reflexionskurve vom Gold unnötig. Diese Anpassung wäre aber durchaus möglich durch geeignete Op timierung der Schichtparameter.The visible deviations in the reflection behavior between the layer system and gold in Figure 2 have a surprising effect on the color temp so small that they are hardly recognized by the viewer even when comparing two samples. Since different alloys are used for decoration anyway, a further adjustment of the reflection curve of the layer system to the reflection curve of gold is unnecessary. However, this adjustment would be entirely possible by suitable optimization of the shift parameters.

In der Tabelle sind auch die Absorptionskoeffizienten aufgeführt. Die Absorp tion ist im gesamten Schichtsystem gleich Null. Es wird kein Licht vernichtet. Z. B.: werden bei einer Wellenlänge von 500 nm 50% des Lichts reflektiert und 50% des Lichts durchgelassen. Verglichen mit der oben aufgeführten Bilanz einer Goldschicht ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung sowohl einer höheren Glanz als auch gleichzeitig einen größeren Lichtdurchlaß. Dieser Vorteil gestattet die Ausführung neuer Gestaltungsmöglichkeiten. Bisher wurde Gold-Dekoration eher als kleinflächiges Streifendesign ausgeführt. Als Beispiel soll Bild 3 dienen. Angedeutet ist dort der Deckel eines Bräters (in Draufsicht). Die schwarzen Flächen seien die Golddekoration, die hellen Flächen feuerfestes Glas. Durch diesen Deckel kann man das Gargut noch beobachten. Wenn aber die dekorierten Flächen groß werden (Bild 4), dann gewinnt der ganze Körper Metallcharakter und der Vorteil des Glases - die Durchsichtigkeit - geht verloren. Die erfindungsgemäßen Ausführung dagegen ermöglicht eine Gestaltung wie Bild 4 bei weitgehendem Erhalt der Vorteile des durchsichtigen Grundkörpers.The table also shows the absorption coefficients. The absorption is zero in the entire layer system. No light is destroyed. For example: 50% of the light is reflected at a wavelength of 500 nm and 50% of the light is transmitted. Compared to the balance of a gold layer listed above, the arrangement according to the invention enables both a higher gloss and at the same time a greater light transmission. This advantage allows the implementation of new design options. So far, gold decoration has been done rather as a small stripe design. Figure 3 should serve as an example. The lid of a roaster is indicated there (in plan view). The black areas are the gold decoration, the light areas are fire-resistant glass. You can still watch the food through this lid. But when the decorated surfaces become large ( Fig. 4), the whole body gains a metallic character and the advantage of the glass - the transparency - is lost. The embodiment according to the invention, on the other hand, enables a design like Figure 4 while largely retaining the advantages of the transparent base body.

Claims

1. Microwave-proof, transparent tableware part, which has a base made of glass or plastic material, on the surface of which a glossy surface is attached, characterized in that

(a) the glossy decor is formed from an optical interference layer system,
(b) the layer system consists of at least three individual layers,
(c) the layer materials have at least two different refractive indices, and
(d) the individual layers have low electrical conductivity.

2. Microwave-proof, transparent tableware part, which has a base made of glass or plastic material, on the surface of which a glossy surface is attached, characterized in that

(a) the glossy decor is formed from an optically inhomogeneous layer,
(b) the optically inhomogeneous layer is understood as a system of at least three individual layers, and
(c) the optically inhomogeneous layer has low electrical conductivity.