ES2548066A1

ES2548066A1 - Placa de aparato doméstico con una placa base de aparato doméstico y una unidad de capas superficiales

Info

Publication number: ES2548066A1
Application number: ES201430536A
Authority: ES
Inventors: Hippolyte AMAVEDA; Luis Alberto ANGUREL LAMBAN; María Carmen Artal Lahoz; Miguel Ángel Buñuel Magdalena; Francisco Javier Ester Sola; Elena MARTÍNEZ SOLANAS; Mario Mora Alfonso; Fernando Planas Layunta; Javier Sanz Naval; María TOMÁS GIMENO
Original assignee: BSH Electrodomesticos Espana SA
Current assignee: BSH Electrodomesticos Espana SA
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2015-10-13
Anticipated expiration: 2034-04-10
Also published as: DE102015204965B4; DE102015204965A1; ES2548066B1

Abstract

Placa de aparato doméstico con una placa base de aparato doméstico y una unidad de capas superficiales. La invención hace referencia a una placa de aparato doméstico (10), en particular, a una placa de campo de cocción, con una placa base de aparato doméstico (20) y con una unidad de capas superficiales (14). Con el fin de reducir el gasto energético y en equipamiento para la producción de la unidad de capas superficiales (14), se propone que la unidad de capas superficiales (14) presente una o varias capas de silicato alcalino (30). Asimismo, se propone un procedimiento (34) para la fabricación de una placa de aparato doméstico (10) según la invención, en particular, una placa de campo de cocción, con una placa base de aparato doméstico (20) y con una unidad de capas superficiales (14).

Description

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PLACA DE APARATO DOMÉSTICO CON UNA PLACA BASE DE APARATO DOMÉSTICO Y UNA UNIDAD DE CAPAS SUPERFICIALES

DESCRIPCION

5 La invención hace referencia a una placa de aparato doméstico, en particular, a una placa de campo de cocción, con una placa base de aparato doméstico y con una unidad de capas superficiales, según el preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención resuelve el problema técnico, inter alia, de proporcionar una placa de aparato doméstico genérica con mejores propiedades en cuanto a su impermeabilidad al

10 agua. Según la invención, este problema técnico se resuelve a través de las características de la reivindicación 1, mientras que de las reivindicaciones secundarias se pueden extraer realizaciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención.

La invención hace referencia a una placa de aparato doméstico, en particular, a una placa de campo de cocción, con una placa base de aparato doméstico y con una unidad de capas

15 superficiales, donde la unidad de capas superficiales presente una o varias capas de silicato alcalino.

El término “placa de aparato doméstico” incluye el concepto de una unidad que esté prevista para formar una superficie, en particular, una superficie de trabajo, como por ejemplo, un campo de cocción, y la cual presente una o más placas base de aparato doméstico y otras 20 unidades y elementos, como por ejemplo, un recubrimiento de una o más superficies de la placa base de aparato doméstico. El término “placa base de aparato doméstico” incluye el concepto de una placa de uno o varios materiales de matriz, la cual esté prevista para formar el cuerpo base de una placa de aparato doméstico. De manera preferida, la placa base de aparato doméstico es una placa de un material compuesto, el cual comprende un

25 material de fibra incrustado en un material de matriz.

El término “unidad de capas superficiales” incluye el concepto de una unidad que presente una o más capas que cubran una o varias superficies de un cuerpo, en concreto, de una placa base de aparato doméstico, donde el grosor de una capa sea diez o más veces, de manera preferida, cien o más veces menor que el grosor del cuerpo. De manera preferida, la 30 unidad de capas superficiales comprende varias capas, por ejemplo, una o más capas de selladura para sellar superficialmente un material poroso y una o más capas hidrófugas de un material hidrófobo. Las capas pueden estar compuestas por diferentes materiales. La expresión consistente en que una capa esté compuesta “por” un material determinado incluye el concepto relativo a una capa que esté compuesta en gran medida o por completo por el material determinado. La expresión “compuesta en gran medida o por completo por el 5 material determinado” incluye el concepto relativo a que el sesenta por ciento en volumen o más, de manera ventajosa, el setenta por ciento en volumen o más y, de manera preferida, el ochenta por ciento en volumen o más de un material sólido de la capa esté compuesto por el material determinado. El término “material sólido” de la capa incluye el concepto de un porcentaje en volumen de la capa sin un porcentaje en volumen de poros de la capa. El 10 término “capa de silicato alcalino” incluye el concepto de una capa de uno o más silicatos alcalinos. El término “silicato alcalino” incluye el concepto de un mineral de silicato que presente la fórmula química A2SiO3, donde “A” haga referencia a un metal alcalino, por ejemplo, litio, sodio o potasio. La capa de silicato alcalino puede estar formada por una capa en la que haya una mezcla de materiales de diferentes silicatos alcalinos, por ejemplo, una

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15 mezcla de silicato de litio y silicato de sodio.

La capa de silicato alcalino está prevista para sellar superficialmente la placa base de aparato doméstico. Las selladuras superficiales convencionales se producen aplicando una capa de esmalte o por compactación superficial mediante irradiación con láser. A través de la forma de realización según la invención, se puede proporcionar una capa de selladura

20 para evitar que penetre agua, la cual sea producida con un menor gasto en equipamiento y/o con menos gasto energético, sobre todo reduciéndose el consumo de calor.

Asimismo, se propone que la placa base de aparato doméstico esté compuesta en gran medida o por completo por un material compuesto que esté producido parcialmente o por completo a través de un proceso sol-gel, y el cual presente uno o varios materiales de matriz 25 y uno o varios materiales de fibra ligados con el o los materiales de matriz. El término “material de matriz” incluye el concepto de un material que esté previsto para formar a partir del material compuesto un cuerpo base para un cuerpo, y para alojar el material de fibra. El material de matriz está formado por un polímero y/o configura enlaces químicos con el material de fibra y, de manera preferida, el material de matriz está formado por una materia 30 prima cerámica y presenta una fase gruesa y una fase fina, donde la fase gruesa conforma una matriz tridimensional, y la fase fina está incrustada en la matriz tridimensional y, en concreto, las partículas de la fase fina presentan enlaces químicos con partículas de la fase gruesa. El término “fase gruesa” incluye el concepto de una fase granular del material, cuyos granos presenten un tamaño medio que sea diez o más veces mayor que el tamaño medio 35 de los granos de la fase fina. En principio, la fase gruesa y la fase fina pueden estar compuestas del mismo material o de diferentes materiales, y la fase gruesa y/o la fase fina pueden estar compuestas en cada caso por una mezcla de diferentes materiales. De manera preferida, tanto la fase gruesa como la fase fina están formadas por materiales cerámicos, concibiéndose también en principio que la fase gruesa y/o la fase fina estén 5 formadas por materiales no cerámicos. El término “previsto/a” incluye los conceptos de concebido/a y/o provisto/a de manera específica. La expresión consistente en que un objeto esté previsto para una función determinada incluye el concepto relativo a que el objeto satisfaga y/o realice esta función determinada en uno o más estados de aplicación y/o de funcionamiento. El material cerámico está formado de manera preferida por un material del 10 grupo de sustancias de los óxidos, en particular, por óxido de aluminio (Al2O3), óxido de magnesio (MgO), dióxido de circonio (ZrO2), óxido de sodio (Na2O), óxido de calcio (CaO), óxido de potasio (K2O) y, de manera más preferida, por dióxido de silicio (SiO2). Aunque se puede utilizar dióxido de silicio amorfo, en principio también son posibles otras modificaciones del dióxido de silicio, por ejemplo, el cuarzo. El material cerámico también

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15 puede estar formado en principio por una cerámica sin óxido, por ejemplo, por carburo de silicio (SiC).

El término “material de fibra” incluye el concepto de un material en forma de fibra, el cual esté previsto para ser incorporado en una matriz del material de matriz durante la producción de un material compuesto, y configurar compuestos químicos con el material de 20 matriz. Una composición material del material de matriz y del material de fibra puede coincidir entre sí, por ejemplo, el material de matriz puede estar formado por una matriz porosa de dióxido de silicio y el material de fibra puede estar formado por fibras de dióxido de silicio amorfo. El término “material compuesto” incluye el concepto de un material de dos

o más materiales individuales ligados entre sí, el cual presente propiedades materiales que

25 se diferencien de las propiedades materiales de los materiales individuales, a modo de ejemplo, materiales compuestos de fibras con fibras aplicadas en un material de matriz, o materiales compuestos estratificados, por ejemplo, materiales compuestos tipo sándwich. La expresión “producido parcialmente o por completo a través de un proceso sol-gel” incluye el concepto relativo a que uno o más pasos parciales de la producción de uno o varios de los

30 materiales individuales del material compuesto comprenda un proceso sol-gel. De manera preferida, el material de matriz ha sido producido a través de un proceso sol-gel, donde de manera preferida el material de fibra haya sido embebido con una dispersión coloidal a partir de la cual se produzca el material de matriz en el proceso sol-gel, de forma que, al llevarse a cabo el proceso sol-gel para producir el material de matriz, se conformen compuestos

35 químicos entre el material de matriz y el material de fibra. El término “proceso sol-gel” incluye el concepto de un proceso de producción para un material en el que como material inicial para la producción sirva una suspensión o dispersión coloidal del material, la cual se denomina sol, en un solvente, y en el cual el material sea transformado en una gelificación en un gel, es decir, una matriz tridimensional de una sustancia sólida con poros en los que pueda contenerse un líquido y/o un gas. En el sol pueden estar contenidos estabilizantes para estabilizar la suspensión, agentes para la adaptación de un valor del pH de la suspensión y/u otros aditivos. También puede estar suspendida y/o disuelta una mezcla de varios materiales, donde uno de los materiales conforme la matriz tridimensional del gel como fase gruesa durante la gelificación, y otro u otros materiales estén distribuidos en los poros como fase fina. Se puede conseguir una placa base de aparato doméstico con una elevada resistencia a la flexión y con una dilatación térmica ventajosamente pequeña.

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Además, se propone que la o las capas de silicato alcalino estén compuestas en gran medida o por completo por silicato de litio y/o silicato de sodio. El silicato de litio y/o silicato de sodio presentan en una solución ventajosas propiedades de humectación para los materiales cerámicos. Es posible producir una capa de silicato alcalino que pueda producirse mediante una técnica sencilla junto a la superficie superior de la placa base del aparato doméstico.

Asimismo, se propone que la capa de silicato alcalino esté compuesta parcialmente o por completo por silicato de calcio. El término “silicato de calcio” incluye el concepto de un mineral de silicato alcalinotérreo con la fórmula química CaSiO3. Preferiblemente, el silicato de calcio está dispuesto en poros de la capa de silicato alcalino y/o de la superficie del material compuesto. En una solución de silicato alcalino para la producción de la capa de silicato alcalino se incorporan iones de calcio, los cuales reaccionan formando silicato de calcio insoluble en agua, se precipitan de la solución y, al producirse la capa, se depositan en poros de la capa de silicato alcalino y/o de la superficie del material compuesto. Así, es posible mejorar el efecto de selladura de la capa de silicato alcalino mediante una técnica sencilla.

Además, se propone que la capa de silicato alcalino presente un grosor de entre diez y cincuenta micrómetros. Se puede conseguir una capa ventajosamente fina y estable.

El problema técnico a que hace referencia la invención también se resuelve mediante una placa de aparato doméstico, en particular, una placa de campo de cocción, con una placa base de aparato doméstico y con una unidad de capas superficiales, en particular, con una unidad de capas superficiales que presente una o más capas de silicato alcalino, donde la unidad de capas superficiales presente una o más capas de un material híbrido orgánico

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inorgánico que esté producido con una dispersión coloidal de dióxido de silicio como material precursor inorgánico. El término “material híbrido orgánico-inorgánico” incluye el concepto de un material compuesto de un material orgánico y un material inorgánico, donde los materiales presenten enlaces químicos entre sí. El término “material precursor” incluye el 5 concepto de una sustancia orgánica o inorgánica, la cual sea transformada en un componente orgánico o inorgánico del material híbrido orgánico-inorgánico al producirse éste. De manera preferida, uno o más de los materiales precursores están formados por un monómero o un polímero que, al producirse el material híbrido orgánico-inorgánico, se polimerice o cuyos polímeros formen cadenas entre sí dando lugar a polímeros mayores. 10 Los polímeros del material híbrido orgánico-inorgánico producido están reticulados a través del otro u otros materiales precursores. De manera preferida, el material híbrido orgánico-inorgánico presenta propiedades hidrófugas. El material híbrido orgánicoinorgánico presenta partículas de dióxido de silicio que son mayores que las partículas de dióxido de silicio que aparecen en un material híbrido orgánico-inorgánico que haya sido 15 producido con tetraetilortosilicato como material precursor inorgánico, donde el material precursor orgánico sea idéntico. Una diferenciación puede observarse, por ejemplo, mediante un microscopio electrónico de transmisión. Ya son conocidos los materiales híbridos orgánicos-inorgánicos con tetraetilortosilicato como material precursor inorgánico. Al producirse un material híbrido orgánico-inorgánico con tetraetilortosilicato tiene lugar

20 como primer paso de la reacción una hidrólisis del tetraetilortosilicato, el cual reacciona a continuación en una reacción de policondensación con las agrupaciones de dióxido de silicio. Si se utiliza una dispersión coloidal de dióxido de silicio como material precursor inorgánico, se puede prescindir del paso de la hidrólisis y abreviar la duración de la producción.

25 Además, se propone que el material híbrido orgánico-inorgánico presente un polisiloxano, preferiblemente polidimetilsiloxano. El polidimetilsiloxano es un polímero a base de silicio, y forma el al menos un material precursor orgánico. Gracias a que no es tóxico y a que es inerte químicamente, se puede utilizar como material precursor orgánico de fácil manejo para el material híbrido orgánico-inorgánico.

30 Asimismo, se propone un procedimiento para la fabricación de una placa de aparato doméstico, donde, en al menos un paso del procedimiento, se embeba la superficie de la placa base de aparato doméstico con una solución de silicato alcalino. La expresión “embeber la superficie” incluye el concepto de un procedimiento en el que un material líquido en gran medida o por completo sea aplicado al menos sobre una superficie de un cuerpo,

35 por ejemplo, aplicándose una capa del material líquido en gran medida o por completo sobre

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la superficie o por inmersión del cuerpo en el material líquido en gran medida o por completo. La expresión “solución de un material” incluye el concepto de una solución en la que una cantidad de una sustancia esté disuelta y/o suspendida en un solvente, donde el sesenta por ciento en volumen o más, de manera ventajosa, el setenta por ciento en 5 volumen o más y, de manera preferida, el ochenta por ciento en volumen o más de la cantidad de la sustancia disuelta y/o suspendida en el solvente esté formado por el material. El material puede estar formado por una mezcla de materiales. Asimismo, el material está formado por un material precursor de un material del que esté compuesta la capa, y/o por el material de la capa. Dicha cantidad de la sustancia puede contener otras sustancias, como 10 por ejemplo estabilizantes para estabilizar la suspensión y/o agentes para ajustar el valor del pH. De manera preferida, la superficie se embebe mediante recubrimiento por inmersión. El término “recubrimiento por inmersión” incluye el concepto de un procedimiento en el que un substrato se sumerja en una solución y se saque de nuevo, quedando una fina película de líquido de la solución sobre el substrato. El grosor de la capa puede ajustarse a través de 15 una temperatura, de la humedad del aire, de la presión ambiente, así como de la velocidad de extracción y el ángulo de extracción con los que el substrato se extrae de la solución. En caso de pérdida de agua o de reducción del valor del pH, la solución de silicato alcalino pasa a un estado gelatinoso que se transforma en una capa vítrea con el secado posterior y/o suministrándose calor. Se puede conseguir una producción de la capa mediante un proceso

20 técnico sencillo.

Además, se propone que, en al menos un paso del procedimiento, se efectúe un tratamiento térmico de la placa base de aparato doméstico embebida con la solución de silicato alcalino a una temperatura de entre 300º C y 400º C. El término “tratamiento térmico” incluye el concepto de un proceso en el que un producto intermedio sea calentado de manera dirigida 25 hasta una temperatura determinada y mantenido en esta temperatura durante un tiempo determinado para ocasionar con la acción térmica modificaciones estructurales y/o reacciones químicas. De manera preferida, el tratamiento térmico se efectúa a una temperatura de 350º C, y el periodo de tiempo dentro del cual el producto intermedio se mantiene a la temperatura determinada asciende preferiblemente a entre media hora y dos 30 horas, de manera más preferida, a una hora. De manera preferida, la velocidad de calentamiento del producto intermedio asciende como máximo a 0,5º C/min, con lo que las grietas de tensión provocadas por el calor en la capa de silicato alcalino se pueden reducir, si no evitar. El término “producto intermedio” incluye el concepto de un producto producido parcialmente, el cual deba pasar todavía por otro u otros pasos de producción para ser 35 acabado. A través del tratamiento térmico, un gel producido a partir de la solución de silicato

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alcalino es transformado en la capa vítrea. Así, se puede producir la capa de manera técnicamente sencilla y con poco gasto de energía.

Asimismo, se propone que, en al menos un paso del procedimiento, se embeba la superficie de la placa base de aparato doméstico con una solución de cloruro de calcio. La solución con cloruro de calcio contiene material disuelto adicionalmente, del que está compuesto al menos el material de matriz de la placa base de aparato doméstico, por ejemplo, dióxido de silicio en un material de matriz de la placa base de aparato doméstico que presente dióxido de silicio. De manera preferida, la superficie se embebe mediante recubrimiento por inmersión. Este paso del procedimiento se efectúa antes de embeber la superficie con la solución de silicato alcalino. Se consigue un enriquecimiento de una superficie de la placa base de aparato doméstico con iones de calcio, los cuales se depositan como silicato de calcio en poros de la capa de silicato alcalino y/o de la superficie del material compuesto y mejoran el efecto de selladura de la capa de silicato alcalino. De esta forma es posible conseguir incorporar los iones de calcio de manera técnicamente sencilla, y se puede evitar la precipitación antes de tiempo del silicato de calcio en una solución de silicato alcalino antes de embeber la placa base de aparato doméstico.

Además, se propone un procedimiento para la fabricación de una placa de aparato doméstico, donde, en al menos un paso del procedimiento, se embeba la superficie de la placa base de aparato doméstico con una mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado. De manera preferida, la superficie se embebe mediante recubrimiento por inmersión, y la placa base de aparato doméstico presenta ya una capa de silicato alcalino, embebiéndose la capa de silicato alcalino con la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado. El polidimetilsiloxano hidroxilado presenta grupos hidroxilos mediante los cuales el polidimetilsiloxano hidroxilado puede reaccionar en una reacción de policondensación formando mayores polímeros de polidimetilsiloxano dándose una deshidratación. De manera preferida, el polidimetilsiloxano está configurado como polidimetilsiloxano hidroxilado en la última posición, en el que los grupos hidroxilos están dispuestos en extremos de la cadena del polímero. La mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado contiene dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado en un solvente. El dióxido de silicio y el polidimetilsiloxano hidroxilado no son mezclables entre sí, así que la mezcla presenta dos fases separadas. Es posible producir un material híbrido orgánico-inorgánico con un tiempo de producción breve.

Asimismo, se propone que, en al menos un siguiente paso del procedimiento, se añada un catalizador de gelificación a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado.

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El término “catalizador de gelificación” incluye el concepto de un agente que al menos facilite la gelificación de la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado. La gelificación puede tener lugar sin que se añada el catalizador de gelificación, aunque con dicho catalizador se acelera el transcurso de la gelificación. En principio, se puede prever la 5 adición del catalizador de gelificación para desencadenar la gelificación. El término “gelificación” incluye el concepto de la formación de un gel. De manera preferida, el catalizador de gelificación está formado por formamida, la cual ocasiona un aumento progresivo del valor del pH de la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado, donde el aumento del valor del pH facilita la reacción de policondensación entre

10 el polidimetilsiloxano hidroxilado y el dióxido de silicio, y además reduce la tensión superficial del agua en el gel originado, con lo que el agua se puede evaporar con mayor facilidad. La adición de formamida a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado no provoca la formación de un gel. Se puede abreviar así la duración de la producción así como aumentar la dureza y la densidad del gel.

15 Además, se propone que, en al menos un paso del procedimiento, se efectúe un tratamiento con ultrasonidos para iniciar una gelificación del dióxido de silicio y el polidimetilsiloxano hidroxilado. El término “tratamiento con ultrasonidos” incluye el concepto de un paso del procedimiento en el que mediante ultrasonidos se aplique energía a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado, la cual sirva como energía para iniciar la reacción de

20 gelificación. El tratamiento con ultrasonidos se efectúa con una frecuencia de entre 10 kHz y 40 kHz, preferiblemente, de entre 20 kHz y 30 kHz y, de manera más preferida, de aproximadamente 24 kHz, y con una potencia de entre 10 W y 200 W. A través de la densidad de la energía del ultrasonido aplicado se puede ajustar el tiempo de gelificación del material híbrido orgánico-inorgánico. La energía ultrasónica se aplica mediante una sonda

25 de ultrasonidos que está en contacto con la fase de polidimetilsiloxano hidroxilado. De esta forma, se puede controlar con facilidad la reacción de gelificación.

Asimismo, se propone que, a través del tratamiento con ultrasonidos, una densidad de energía de entre 300 J*cm-3 y 1.500 J*cm-3, de manera preferida de entre 600 J*cm-3 y

1.200 J*cm-3, sea aplicada a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado.

30 De manera preferida, a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado se aplica a través del tratamiento con ultrasonidos una densidad de energía de 600 J*cm-3. En caso de que se aplicase una densidad de energía de 1.200 J*cm-3, se conseguiría un tiempo de gelificación de aproximadamente 15 minutos, aunque de manera preferida en la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado se aplica una densidad de

35 energía que provoque un tiempo de gelificación de al menos media hora. Así, es posible

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controlar el tiempo de gelificación y, de esta forma, ajustar de manera dirigida propiedades de la capa del material híbrido orgánico-inorgánico.

Otras ventajas se extraen de la siguiente descripción del dibujo. En el dibujo está representado un ejemplo de realización de la invención. El dibujo, la descripción y las reivindicaciones contienen características numerosas en combinación. El experto en la materia considerará las características ventajosamente también por separado, y las reunirá en otras combinaciones razonables.

Muestran:

Fig. 1: una vista esquemática de un aparato doméstico con una placa de

aparato doméstico según la invención, la cual está realizada como

campo de cocción,

Fig. 2: una sección a través de la placa de aparato doméstico según la

invención, y

Fig. 3: un diagrama de flujo del procedimiento según la invención para

fabricar una placa de aparato doméstico.

La figura 1 muestra una placa de aparato doméstico 10 realizada como placa de campo de cocción de un aparato doméstico 28 realizado como cocina con una placa base de aparato doméstico 20 y una unidad de capas superficiales 14. La placa de aparato doméstico 10 sirve de superficie de colocación para batería de cocción, como por ejemplo ollas y/o sartenes, para una cocina de inducción y proporciona para ello cuatro zonas de cocción 12. La placa de aparato doméstico 10 también puede utilizarse en principio para un campo de cocción convencional.

La placa de aparato doméstico 10 comprende la placa base de aparato doméstico 20 y la unidad de capas superficiales 14, la cual presenta una capa de selladura 16 y una capa hidrófuga 18 (figura 2). La capa de selladura 16 está prevista para sellar superficialmente un material poroso de la placa base de aparato doméstico 20, y la capa hidrófuga 18 está prevista para evitar que penetre agua en un material de la placa base de aparato doméstico 20 y de la capa de selladura 16. La capa hidrófuga 18 está aplicada sobre la capa de selladura 16 y forma una superficie de la placa de aparato doméstico 10. En principio, la unidad de capas superficiales 14 puede presentar más capas, por ejemplo, capas de selladura 16 adicionales y/o capas hidrófugas 18 adicionales y/o capas adicionales que cumplan otras funciones. La placa base de aparato doméstico 20 está compuesta por un material compuesto 22 que está producido parcialmente mediante un proceso sol-gel, y el cual presenta un material de matriz 24 y un material de fibra 26 ligado con el material de matriz 24. El material de fibra 26 está formado por fibras compuestas por dióxido de silicio amorfo en un noventa y cinco por ciento o más, y las cuales presentan diámetros de entre seis y nueve micrómetros, y está ligado con el material de matriz 24 a través de enlaces químicos. En la figura 2, el material de fibra 26 aparece indicado mediante líneas onduladas. El material de fibra 26 está incrustado en el material de matriz 24, donde áreas externas de la placa base de aparato doméstico 20 pueden en principio estar compuestas meramente por material de matriz 24.

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El material de matriz 24 presenta una fase gruesa y una fase fina, donde la fase gruesa forma una matriz tridimensional porosa de granos con diámetros de orden micrométrico, entre los cuales está dispuesta la fase fina. La fase fina está compuesta por granos con diámetros de orden nanométrico que están sinterizados entre sí y con granos de la fase gruesa. La sinterización parcial de los granos de la fase fina entre sí y con granos de la fase gruesa se provoca durante la producción del material de matriz 24 mediante un tratamiento térmico consistente en un proceso de sinterización. El material de matriz 24 está formado por una sustancia cerámica.

En principio, la fase gruesa y la fase fina del material de matriz 24 pueden estar compuestas por diferentes sustancias o por la misma sustancia. En una variante de realización, tanto la fase gruesa como la fase fina están compuestas por dióxido de silicio. En otra variante de realización, la fase gruesa está compuesta por dióxido de silicio y la fase fina está compuesta por óxido de aluminio.

La unidad de capas superficiales 14 presenta una capa de silicato alcalino 30, la cual forma la capa de selladura 16. En una primera variante de realización, la capa de silicato alcalino 30 está compuesta esencialmente por silicato de litio (Li2SiO3), en una segunda variante de realización, está compuesta esencialmente por silicato de sodio (Na2SiO3) y, en una tercera variante de realización, está compuesta esencialmente por una mezcla de silicato de litio y silicato de sodio. La capa de silicato alcalino 30 está compuesta por silicato de litio y/o por silicato de sodio en un ochenta por ciento en volumen o más de un material sólido de la capa, es decir, de un porcentaje en volumen de la capa sin un porcentaje en volumen de poros de la capa. Los poros de la capa de silicato alcalino 30 presentan un diámetro considerablemente menor que los poros del material de matriz 24 de la placa base de aparato doméstico 20, ascendiendo un diámetro medio de los poros de la capa de silicato alcalino 30 a como máximo la décima parte del diámetro medio de los poros del material de matriz 24. En otras variantes de realización alternativas, la capa de silicato alcalino 30 puede

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comprender también otros silicatos alcalinos, como por ejemplo silicatos de potasio o silicato de rubidio.

La capa de silicato alcalino 30 está compuesta parcialmente por silicato de calcio (CaSiO3), el cual está dispuesto en poros del silicato alcalino y/o de la superficie del material compuesto, y a través del cual se aumenta el efecto de selladura de la capa de silicato alcalino 30. La capa de silicato alcalino 30 presenta un grosor de treinta micrómetros, aunque, en formas de realización alternativas, las capas de silicato alcalino 30 pueden presentar en principio un grosor de entre diez y cincuenta micrómetros.

La unidad de capas superficiales 14 presenta además una capa de un material híbrido orgánico-inorgánico 32, el cual está producido con una dispersión coloidal de dióxido de silicio como material precursor inorgánico. El material híbrido orgánico-inorgánico 32 presenta polidimetilsiloxano como fracción orgánica. La capa de material híbrido orgánicoinorgánico 32 conforma la capa hidrófuga 18 de la unidad de capas superficiales 14. El grosor de la capa de material híbrido orgánico-inorgánico 32 es inferior a diez micrómetros. El material híbrido orgánico-inorgánico 32 es un material compuesto de polidimetilsiloxano y dióxido de silicio, donde las cadenas de polímeros del polidimetilsiloxano están unidas entre sí a través de granos de dióxido de silicio. Los granos de dióxido de silicio y las cadenas de polímeros de polidimetilsiloxano están enlazados entre sí a través de enlaces químicos. El material híbrido orgánico-inorgánico 32 presenta propiedades hidrófobas, de modo que el agua que incida sobre la capa de material híbrido orgánico-inorgánico 32 se queda en su superficie.

Según la invención, la unidad de capas superficiales 14 puede presentar en principio una o más capas de silicato alcalino 30 como capa de selladura 14 y una o más capas hidrófugas 18 que estén hechas de un material híbrido orgánico-inorgánico 32 producido con un material precursor inorgánico que no sea solución de dióxido de silicio, o que estén hechas de un material que no sea un material híbrido orgánico-inorgánico 32. La unidad de capas superficiales 14 también puede según la invención presentar una capa de selladura 16 que esté hecha de un material que no sea un silicato alcalino, y como capa hidrófuga 18 una capa de material híbrido orgánico-inorgánico 32 producido con dispersión coloidal de dióxido de silicio como material precursor inorgánico.

A continuación, se describe un procedimiento 34 para la fabricación de una placa de aparato doméstico 10 según la invención. Antes del inicio del procedimiento 34, ha finalizado la fabricación de una placa base de aparato doméstico 20, la cual comprende un proceso solgel para producir el material compuesto 22. El procedimiento 34 describe la fabricación de la unidad de capas superficiales 14.

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En un primer paso del procedimiento 36 del procedimiento 34, se embebe la superficie de la placa base de aparato doméstico 20 con una solución de cloruro de calcio, preferiblemente. La solución con cloruro de calcio está compuesta por una dispersión coloidal de dióxido de silicio en agua y presenta un contenido de cloruro de calcio de medio mol por litro. Asimismo, la solución con cloruro de calcio está estabilizada en valor de pH de 1, de forma que se evita que se produzca una gelificación del dióxido de silicio. En principio, con valores del pH de entre 1 y 2, las partículas de dióxido de silicio están rodeadas en una dispersión por una nube de partículas de carga positiva, evitándose que las partículas de dióxido de silicio interactúen entre sí al repelerse mutuamente las nubes. Con un valor de pH mayor que 2, se inicia una gelificación del dióxido de silicio. La superficie de la placa base de aparato doméstico 20 se embebe siendo sumergida en un recipiente que contenga la solución con cloruro de calcio. Como alternativa, se puede utilizar un procedimiento de barnizado por inmersión o la aplicación de la solución con cloruro de calcio sobre superficies de la placa base de aparato doméstico 20.

En el siguiente paso del procedimiento 38, se efectúa el secado de la placa base de aparato doméstico 20 embebida con la solución con cloruro de calcio durante un tiempo de secado de una hora a una temperatura de preferiblemente 40º C. En principio, el secado se puede realizar también a otras temperaturas, por ejemplo, a temperaturas más elevadas, para reducir la duración del secado. Tras efectuarse el secado, se dispone de una placa base de aparato doméstico 20 cuya superficie ha sido enriquecida con iones de calcio.

En el siguiente paso del procedimiento 40, se embebe la superficie de la placa base de aparato doméstico 20 con una solución de silicato alcalino. La solución de silicato alcalino está compuesta por una solución acuosa en la que está disuelto silicato alcalino. En la variante de realización en la que la capa de silicato alcalino 30 está compuesta esencialmente por silicato de litio, una solución de silicato de litio apropiada para producir la capa de silicato alcalino 30 presenta con un valor del pH de 11,5 un contenido de materia sólida del veintiséis por ciento en peso, una relación de pesos de SiO2 a Li2O de 20:1, una densidad de 1,25 g/cm3 y una viscosidad de 20 mPas. En principio, también se pueden utilizar soluciones de silicato de litio con otra relación de pesos de SiO2 a Li2O. En la variante de realización en la que la capa de silicato alcalino 30 está compuesta esencialmente por silicato de sodio, una solución de silicato de sodio apropiada para producir la capa de silicato alcalino 30 presenta con un valor del pH de 11,5 un contenido de materia sólida del treinta y

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cinco por ciento en peso, una relación de pesos de SiO2 a Na2O de 3,35:1, una densidad de 1,30 g/cm3 y una viscosidad de aproximadamente 100 mPas. En principio, también se pueden utilizar soluciones de sodio con otra relación de pesos de SiO2 a Na2O, por ejemplo, con relaciones de pesos de entre 2,8 y 3,5. La superficie de la placa base de aparato doméstico 20 se embebe con la solución de silicato alcalino mediante un procedimiento de barnizado por inmersión.

En el siguiente paso del procedimiento 42, se efectúa el secado de la placa base de aparato doméstico 20 embebida con la solución de silicato alcalino a una temperatura de preferiblemente 40º C durante un espacio de tiempo de entre una y dos horas. Los parámetros del proceso temperatura y duración del secado pueden ser adaptados para influenciar las propiedades de la capa de silicato alcalino 30. Por la pérdida de agua durante el secado, comienza una gelificación de los silicatos alcalinos a través de la cual se genera un gel de silicato alcalino, es decir, una matriz tridimensional de silicato alcalino que al principio está llena de solución acuosa. Con el secado y un tratamiento térmico de la placa base de aparato doméstico 20 embebida con la solución de silicato alcalino, efectuado en el siguiente paso del procedimiento 44 a una temperatura de 350º C durante una hora, prosigue la gelificación y, a continuación, se deshidrata por completo el gel de silicato alcalino que se forma, de modo que se genera una capa de silicato alcalino 30 con consistencia vítrea. Durante la gelificación, los iones de calcio con los que anteriormente se ha enriquecido la superficie de la placa base de aparato doméstico 20 reaccionan con el dióxido de silicio y de la solución de silicato alcalino se precipita silicato de calcio, que es insoluble en agua. El silicato de calcio se deposita dentro de poros de la matriz de silicato alcalino y/o de la superficie del material compuesto como consecuencia de su insolubilidad en agua, de modo que los poros quedan cerrados por el silicato de calcio. Por tanto, el efecto de selladura de la capa de silicato alcalino 30 se ve mejorado con la adición de calcio durante la producción. De manera preferida, el tratamiento térmico se efectúa a temperaturas de entre 300º C y 400º C. Al elevarse la temperatura hasta la temperatura del tratamiento térmico, la velocidad de calentamiento es inferior a 0,5º C/min para evitar que se produzcan grietas en la capa de silicato alcalino 30 que se genera.

Para la producción de la capa de material híbrido orgánico-inorgánico 32, en un primer paso del procedimiento 46, se añade un catalizador de gelificación, que está formado por formamida, a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado. La mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado está compuesta por una dispersión acuosa de polvo de dióxido de silicio disperso y por polidimetilsiloxano hidroxilado en la última posición, en el que los grupos hidroxilos están dispuestos en extremos de la cadena de

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polímeros de polidimetilsiloxano. La dispersión acuosa de dióxido de silicio dispersa está estabilizada con un valor del pH de 1 para evitar la gelificación del dióxido de silicio. El polidimetilsiloxano hidroxilado en la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado presenta un peso molecular bajo de aproximadamente 550 g/mol, y tiene en la mezcla un porcentaje en peso de entre el diez y el veinte por ciento, en relación a la cantidad de dióxido de silicio, aunque, de manera preferida, la fracción de polidimetilsiloxano se encuentra cerca del diez por ciento en peso. El polidimetilsiloxano y la dispersión acuosa de dióxido de silicio acuoso no son mezclables entre sí, así que se forman dos fases separadas.

En el siguiente paso del procedimiento 48, se efectúa un tratamiento con ultrasonidos para iniciar una gelificación del dióxido de silicio y el polidimetilsiloxano hidroxilado. La energía ultrasónica se introduce en la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado mediante una sonda de ultrasonidos, pudiendo utilizarse, por ejemplo, la sonda de ultrasonidos UP200S de la empresa Hielscher Ultrasonics GmbH. La sonda de ultrasonidos se pone en contacto con la fase de polidimetilsiloxano durante el tratamiento con ultrasonidos. Mediante la energía suministrada a través de la energía ultrasónica se desencadena una reacción de policondensación entre los grupos silanoles de las nanopartículas de dióxido de silicio disperso y los grupos hidroxilos de los polímeros del polidimetilsiloxano, la cual conduce a la gelificación de la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado. Mediante la reacción de policondensación entre un grupo silanol y un grupo hidroxilo se libera energía, la cual activa otras reacciones de policondensación. Por tanto, el tratamiento con ultrasonidos sirve sólo de activador de reacciones, pudiendo ajustarse el tiempo de gelificación mediante la densidad de la energía aplicada. A través del tratamiento con ultrasonidos, en la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado se aplica una densidad de energía de entre 300 J*cm-3 y

1.500 J*cm-3. De manera preferida, en la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado se aplica una densidad de energía de 1.200 J*cm-3, con la que se consigue un tiempo de gelificación de quince minutos y, de manera más preferida, en la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado se aplica una densidad de energía de 600 J*cm-3, con lo que se produce una gelificación más lenta y varias placas base de aparato doméstico 20 pueden ser recubiertas con la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado.

En el siguiente paso del procedimiento 50, tras llevarse a cabo el tratamiento con ultrasonidos, se embebe la superficie de la placa base de aparato doméstico 20 con la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado. Dicha superficie se embebe

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sumergiéndose la placa base de aparato doméstico 20, sobre la que preferiblemente está aplicada una capa de selladura 16, de manera más preferida, una capa de silicato alcalino 30, en la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado que ha sido tratada con ultrasonidos. Por tanto, la placa base de aparato doméstico 20 se embebe con una mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado en la que ya ha comenzado la gelificación.

La formamida, que ha sido añadida con anterioridad a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado, reduce la tensión superficial del agua en el gel de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado, de modo que el agua puede ser eliminada con mayor rapidez en los siguientes pasos del procedimiento 52, 54. En el siguiente paso del procedimiento 52, se realiza un secado de la placa base de aparato doméstico 20, embebida con la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado, a una temperatura de 40º C durante un espacio de tiempo de entre una y dos horas, durante el cual continúa y/o se finaliza la gelificación. En el siguiente paso del procedimiento 54, se efectúa un tratamiento térmico a una temperatura de 350º C durante una hora. La velocidad de calentamiento durante el calentamiento hasta la temperatura del tratamiento térmico es inferior a 0,5º C/min. En principio, se pueden escoger otras temperaturas y duraciones del secado y del tratamiento térmico para ajustar propiedades de la capa de material híbrido orgánicoinorgánico 32.

Al efectuarse los pasos del procedimiento 36, 38, 40, 42 y 44, se produce la capa de silicato alcalino 30 y, con los pasos del procedimiento 46, 48, 50, 52 y 54, se produce la capa de material híbrido orgánico-inorgánico 32. En principio, también es posible que únicamente se realicen los pasos del procedimiento 36, 38, 40, 42 y 44, y que la placa base de aparato doméstico 20 se utilice con la capa de silicato alcalino 30 como placa de aparato doméstico 10, o que se aplique sobre la capa de silicato alcalino 30 una capa hidrófuga 18 producida de otro modo. También es posible que se lleven a cabo únicamente los pasos del procedimiento 46, 48, 50, 52 y 54 para generar una capa de material híbrido orgánicoinorgánico 32 sobre una placa base de aparato doméstico 20, donde la placa base de aparato doméstico 20 ya presente una capa de selladura 16 que sea distinta de una capa de silicato alcalino 30. Los pasos del procedimiento 36, 38, 40, 42 y 44 para producir la capa de silicato alcalino 30 y los pasos del procedimiento 46, 48, 50, 52 y 54 para producir la capa de material híbrido orgánico-inorgánico 32 pueden llevarse a cabo en principio en placas base de aparato doméstico 20 de los materiales y formas más diversos.

Símbolos de referencia

Placa de aparato doméstico

12: Zona de cocción

14: Unidad de capas superficiales

16: Capa de selladura

18: Capa hidrófuga

Placa base de aparato doméstico

22: Material compuesto

24: Material de matriz

26: Material de fibra

28: Aparato doméstico

Capa de silicato alcalino

32: Material híbrido orgánico-inorgánico

34: Procedimiento

36: Paso del procedimiento

38: Paso del procedimiento

Paso del procedimiento

42: Paso del procedimiento

44: Paso del procedimiento

46: Paso del procedimiento

48: Paso del procedimiento

Paso del procedimiento

52: Paso del procedimiento

54: Paso del procedimiento

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Claims

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REIVINDICACIONES

1. Placa de aparato doméstico, en particular, placa de campo de cocción, con una placa base de aparato doméstico (20) y con una unidad de capas superficiales (14), caracterizada porque la unidad de capas superficiales (14) presenta una o varias

5 capas de silicato alcalino (30).
2. Placa de aparato doméstico según la reivindicación 1, caracterizada porque la placa base de aparato doméstico (20) está compuesta al menos en parte por un material compuesto (22) que está producido parcialmente o por completo a través de

10 un proceso sol-gel, y el cual presenta uno o varios materiales de matriz (24) y uno o varios materiales de fibra (26) ligados con el o los materiales de matriz (24).
3. Placa de aparato doméstico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la o

las capas de silicato alcalino (30) están compuestas al menos en parte por silicato de 15 litio y/o silicato de sodio.
4. Placa de aparato doméstico según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizada porque la o las capas de silicato alcalino (30) están compuestas parcialmente o por completo por silicato de calcio.

20
5. Placa de aparato doméstico según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizada porque la capa de silicato alcalino (30) presenta un grosor de entre diez y cincuenta micrómetros.

25 6. Placa de aparato doméstico, en particular, placa de campo de cocción, según el preámbulo de la reivindicación 1 y en particular según la reivindicación 1, caracterizada porque la unidad de capas superficiales (14) presenta una o más capas de un material híbrido orgánico-inorgánico (32) que está producido con una dispersión coloidal de dióxido de silicio como material precursor inorgánico.

30
7.

Placa de aparato doméstico según la reivindicación 6, caracterizada porque el material híbrido orgánico-inorgánico (32) presenta polidimetilsiloxano.
8.

Procedimiento para la fabricación de una placa de aparato doméstico (10) según una de las reivindicaciones enunciadas anteriormente, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (40), se embebe la superficie de la placa base de aparato doméstico (20) con una solución de silicato alcalino.
9.

Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (44), se efectúa un tratamiento térmico de la placa base de aparato doméstico (20) embebida con la solución de silicato alcalino a una temperatura de entre 300º C y 400º C.
10.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (36), se embebe la superficie de la placa base de aparato doméstico (20) con una solución de cloruro de calcio.

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15 11. Procedimiento para la fabricación de una placa de aparato doméstico (10) según una de las reivindicaciones 1 a 7, en particular, procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (50), se embebe la superficie de la placa base de aparato doméstico

(20) con una mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado.

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12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (46), se añade un catalizador de gelificación a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado.

25 13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, caracterizado porque, en al menos un paso del procedimiento (48), se efectúa un tratamiento con ultrasonidos para iniciar una gelificación del dióxido de silicio y el polidimetilsiloxano hidroxilado.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque, a través del

30 tratamiento con ultrasonidos, una densidad de energía de entre 300 J*cm-3 y 1.500 J*cm-3 es aplicada a la mezcla de dióxido de silicio y polidimetilsiloxano hidroxilado.

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