KR20140123917A - 국소적으로 증가된 투과율을 갖는 유리 세라믹 조리판, 및 이 유리 세라믹 조리판의 제조 방법 - Google Patents

국소적으로 증가된 투과율을 갖는 유리 세라믹 조리판, 및 이 유리 세라믹 조리판의 제조 방법 Download PDF

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베른트 호페
마르틴 슈피어
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Abstract

본 발명은 부피 착색된 모놀리식 유리 세라믹 조리판에 관한 것이며, 상기 유리 세라믹 조리판은 제 1 영역(15)을 포함하고, 이 제 1 영역 내부에서 유리 세라믹의 착색은 인접한 제 2 영역(16)과 구별되며, 그럼으로써 제 1 영역(15)의 흡수 계수는 인접한 제 2 영역(16)의 흡수 계수보다 더 작고, 그에 따라 제 1 영역(15)의 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 광 투과율은 인접한 제 2 영역(16)의 통합 광 투과율보다 더 높으며, 제 1 영역(15)의 유리 세라믹 내 광 산란은, 제 2 영역(16)의 유리 세라믹 내 광 산란에 비해, 기껏해야 20퍼센트 포인트만큼, 바람직하게는 기껏해야 5퍼센트 포인트만큼 증가된다.

Description

국소적으로 증가된 투과율을 갖는 유리 세라믹 조리판, 및 이 유리 세라믹 조리판의 제조 방법{GLASS CERAMIC COOKING PLATE WITH LOCALLY INCREASED TRANSMISSION AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A GLASS CERAMIC COOKING PLATE}
본 발명은, 국소적으로 범위 한정된 영역에서 가시광에 대해 인접한 영역들에 비해 증가된 투과율을 보유하는 유리 세라믹 조리판에 관한 것일 뿐 아니라, 전자기 방사선을 이용한 처리를 통해 출발 재료의 두께 및/또는 부피의 적어도 일부분에 걸쳐 유리 세라믹 재료들의 흡수 특성을 국소적으로 범위 한정된 영역에서 또는 전체 표면적에서 변경하기 위한 방법으로서, 결과적으로 모놀리식 출발 재료의 투과율이 요구되는 정도로 변경되는, 상기 방법에도 관한 것이다. 특히 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수 있는 유리 세라믹 조리판에 관한 것이다.
지금까지는, 유리 세라믹 소재의 구조 부재들의 투과율의 국소 변경을 위해 4가지 변형예가 가능하다.
한편으로, 서로 상이한 투과율을 갖는 2개의 상이한 재료를 결합하는 것을 통해, 부분적으로 다른 투과율을 갖는 구조 부재가 제조될 수 있다. 이 경우, 납땜, 용접, 및 접착과 같은 모든 결합 방법이 이용될 수 있다. 이 경우, 단점은, 이와 관련하여 서로 상이한 투과율을 갖는 2개의 상이한 재료가 소요된다는 점에 있다. 상기 재료들은 복잡하게 개별적으로 제조해야 하며, 차별적이고 특정한 투과율의 설정은 도전해야할 대상이 되거나, 또는 많은 경우에 결코 제공되지 못한다.
또한, 2개의 상이한 재료는 서로 상이한 기계적, 물리적 및 화학적 특성을 보유할 수 있다. 이는 이후의 적용 사례에서 내열충격성, 내화학성 및 기계적 파괴 강도와 관련하여 불리할 수 있다. 또한, 결합 이음은 또 다른 물리적 및 화학적 특성과 결부되고 구조 부재 특성에 불리하게 작용할 수 있다. 또한, 결합 이음은 대부분 광학적 간섭을 나타내거나, 또는 균열 시작 테두리를 형성한다. 또한, 큰 구조 부재 내로 폐쇄된 표면을 삽입하는 점도 종종 매우 어려운데, 그 이유는 전면적으로 결합이 이루어져야 하고 간극을 준수하기에도 어렵기 때문이다. 또한, 접착 특성을 높이기 위해 결합 이음 상에 힘을 가할 수도 없다.
다른 한편으로, 투과율의 국소 변경은 국소 코팅을 통해 수행될 수 있다. 상기 해결 방법은 예컨대 WO 2012/001300 A1에서 제안된다. 여기서는 비록 결합 방법과 달리 하나의 재료만이 소요되기는 하지만, 이를 위해 추가로 요구되는 정해진 투과 특성을 충족해야만 하는 코팅 재료가 소요된다. 국소적으로 상대적으로 더 높은 투과율을 달성하기 위해, 상대적으로 더 낮은 투과율을 보유해야만 하는 구조 부재의 영역들이 코팅된다. 이에 대한 전제 조건은, 전체 구조 부재의 기본 투과율은 완성 제품 내 최대 요구 투과율만큼 높아야 한다는 점이다. 실제로 이는 마찬가지로 증가된 비용을 야기할 수 있는데, 그 이유는 경우에 따라 유리 조성이 변경되어야 하기 때문이다.
부분적인 코팅의 비용도 과소 평가되어서는 안 되는데, 그 이유는 어떠한 방식으로든 마스킹이 필요하기 때문이다. 또한, 코팅 방법에서의 단점은, 구조 부재 상에 충분히 점착될 뿐 아니라, 손상 없이 구조 부재의 차후의 모든 이용 조건을 극복하는 적합한 코팅을 찾아내야만 한다는 점에 있다.
추가로 코팅은 또 다른 화학적 및 물리적 특성을 갖는 구조 부재 상에 새로운 표면을 제공한다. 제품의 외부 코팅의 경우, 긁힘이나, 또는 여타의 다른 변화 및 손상을 야기할 수 있다. 또한, 코팅은 표면 상에서 항상 두껍게 보이며, 이는 종종 표면 느낌, 시각 효과, 긁힘 민감성 또는 마찰과 관련하여 바람직하지 못하다.
또한, 세 번째로, 세라믹 재료, 에나멜, 세라믹 유리 및 유리를 레이저 마킹하기 위한 방법이 EP 0233146 B1로부터 공지되었다. 이 경우, 마킹할 재료에는, 방사선에 민감한 첨가물로서 무기 안료 입자가, 레이저 조사를 통해 또 다른 색을 흡수하는 "세라믹 착색 재료"의 형태로 혼합된다. 유리 및 유리 세라믹 내 상기 안료 입자는 용융물 동안에만 공급될 수 있기 때문에, 안료 입자는 함께 용융되고 효과는 더 이상 제공되지 않을 수도 있다. 이런 방법은 분말로 소결되는 세라믹에서만 생각해볼 수 있다. 또한, 세라믹이 투명하지 않기 때문에, 표면에서 작용하는 집속된 펄스 레이저 빔이 반드시 필요하다. 여기서 상기 방법의 경우 조사를 위해 선택할 최적의 파장은, 방사선에 민감한 첨가물이 무엇보다 마킹될 무기 재료를 그와 반대로 가장 적게 흡수할 때의 파장이다. 그러므로 전제 조건은 출발 재료의 국소적으로 상이한 흡수율이며, 다시 말하면 마킹할 출발 재료의 국소적으로 상이한 흡수율(및 그에 따른 또 다른 색 효과)을 야기하는 국소적 흡수 지점들이 세라믹 내에 포함되어 있어야 할 수도 있다. 또한, 세라믹은 일반적으로 불투명하기 때문에, 상기 마킹의 침투 깊이는 통상적으로 약 1㎜를 상회하지 않는다.
본 발명의 과제는, 부피 착색된 유리 세라믹 조리판의 경우 표시 능력을 개량하는 것이며, 달리 말하면, 비록 유리 세라믹이 관찰자에게 어둡게 착색된 것으로 보일 정도로 부피 착색되어 있다고 하더라도, 유리 세라믹 조리 쿡탑 아래에 배치되는 표시 부재들로부터 유리 세라믹을 통해 광을 통과시킬 수 있는 가능성을 제공하는 것에 있다. 어둡게 착색된 유리 세라믹 판들은 조리 표면용으로 대개 조리 쿡탑 아래에 배치된 가열 부재들 및 레인지의 추가 하부 구조를 외관상 은폐하기 위해 이용된다. 다른 한편으로는, 유리 세라믹을 통해 표시 부재들이 발광하도록 하는 요구도 존재한다. 본 발명은 이처럼 모순되는 요구를 놀라울 정도로 간단한 방식으로 해결한다. 또한, 본 발명에 의해, 가령 무기 안료의 형태로 모놀리식 유리 세라믹 구조 부재에 착색 재료를 혼합하는 점도 배제될 수 있다. 또한, 국소적 투과율 변경을 생성하기 위해, 추가적인 코팅이나 결합도 소요되지 않는다.
또한, 재료 내에서 출발 재료의 구조의 국소적 파괴 또는 변경을 통해 생성되는 국소적인 산란 중심들도 생략될 것이다.
그 초점은 정확하게 재료를 통해 이동되어야만 하고 그 자체는 극도로 작은 부피만을 처리할 수 있는 고가의 고집속 펄스 레이저의 이용도 마찬가지로 본 발명에 의해 더 이상 필요하지 않다.
결합 이음의 단점, 요컨대 광학적 형상, 및 균열로 이어질 수 있는 하나 이상의 추가 구조 부재 테두리의 존재는 본 발명에 의해 방지될 것이다.
또한, 간단한 유형 및 방식으로 상대적으로 더 큰 표면의 내부에서 폐쇄된 표면들은, 이를 위한 또 다른 재료를 삽입할 필요 없이도, 투과 가능하게 변경될 수 있을 것이다. 특히 서로 상이한 투과율을 갖는 복수의 상이한 출발 재료들을 제조하는 점도 생략된다.
또한, 투과율을 국소적으로 조절하기 위해, 코팅들도 더 이상 필요하지 않을 것이다. 그에 따라 코팅 재료 및 적합한 코팅 방법을 찾고자 하는 시도도 생략될 수 있다. 그 밖에, 다른 한편으로는, 경우에 따라, 투과율 및/또는 색을 매칭시키거나, 또는 예컨대 반사 방지와 같은 또 다른 특성들을 제공하기 위해, 코팅들이 이용될 수도 있다.
또한, 출발 재료에 적합하고 이 출발 재료와 화학적으로 호환되어야 하는 그 어떤 입자형 첨가물들의 혼합도 생략될 수 있다. 이처럼 혼합된 안료를 통한 출발 재료의 불균일한 색 효과도 방지될 수 있다.
일반적으로, 본 발명을 위해 가시 파장 범위(380㎚ ~ 780㎚)에서 착색된 유리 세라믹이 이용된다. 전형적으로, 가시 스펙트럼 범위에서의 상기 착색은 적외선 범위에서 제공되는 착색도 달성한다.
이 경우, 투과율의 변경은, 본 발명에 따라, 예컨대 1㎛의 파장을 갖는 다이오드 레이저의 레이저 방사와 같은 전자기 방사선의 시간상 제한되고 국소적인 작용을 통해 수행되며, 방사선은 재료의 국소적 가열을 야기한다.
유리 세라믹의 국소적 투과율 변경을 달성하기 위해, 투과율 변경이 나타날 때까지 유리 세라믹의 온도가 증가된다. 그 다음, 바람직하게는 매우 신속한 냉각이 실행된다. 가열은 상응하는 물리적-화학적 반응을 야기하고, 그리고/또는 출발 재료 내에서 전자 및 이온 이동성을 증대시킨다.
그에 따라, 본 발명은, 국소적으로 변경된 투과율을 갖는 유리 세라믹 조리판을 제조하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법의 경우,
- 착색 금속 이온으로 부피 착색된 유리 세라믹 판을 제공하는 것, 및
- 유리 세라믹 판의 부피 내에 흡수되는 전자기 방사선을 유리 세라믹 판의 국소 표면적으로 지향시키는 것을 포함하고,
- 전자기 방사선의 파워 밀도는, 유리 세라믹 판의 조사된 영역이 가열되도록 선택되고, 가열은 적어도, 가열된 영역의 부피 내에서 380나노미터와 780나노미터 사이의 가시 스펙트럼 범위 이내의 하나 이상의 스펙트럼 범위에서의 유리 세라믹 재료의 투과율이 증가될 때까지 이루어지며, 그리고
- 전자기 방사선의 조사는 가열 후에 종료되고 조사된 영역은 냉각된다.
전형적으로, 투과율 증대가 발생하는 온도는, 유리 세라믹의 점도가 1014dPa·s일 때의 온도를 상회한다. 바람직하게는, 변형을 방지하기 위해, 점도가 107,6dPa·s의 값을 나타내는 연화점까지 가열되지 않는다.
부피 착색된 유리 또는 유리 세라믹은 본 발명의 의미에서 색 중심들 또는 착색 이온들이 재료 내에 분포되어 있는 재료를 의미한다. 다시 말해 상기 색 중심들 또는 착색 이온들은 안료의 경우처럼 국소적으로 착색 결정질들의 형태로 집중되어 있지 않다. 따라서 염료에 상응하게, 착색 이온들 또는 색 중심들은 유리 또는 유리 세라믹 내에서 용해되며, 그에 반해 안료들은 재료 내에서 분산된다. 그에 따라 비록 부피 착색이 투과율에 영향을 미치긴 하지만, 산란에는 영향을 미치지 않으며, 그와 반대로 안료들 자체는 산란 입자를 나타낸다. 그러나 경우에 따라 추가로 존재하는 안료들이 배제되지 않는다.
상기 방법에 의해, 제 1 영역을 포함하는 부피 착색된 모놀리식 유리 세라믹 조리판에 있어서, 제 1 영역 내에서 유리 세라믹의 착색은 제 2 인접 영역과 구별되고, 이에 의해 제 1 영역의 흡수 계수가 제 2 인접 영역의 흡수 계수보다 더 작고, 따라서 제 1 영역의 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 광 투과율은 제 2 인접 영역의 통합 광 투과율보다 더 높으며, 제 1 영역의 유리 세라믹 내 광 산란은 제 2 영역의 유리 세라믹 내 광 산란에 비해 20퍼센트 포인트 이하로, 바람직하게는 10퍼센트 포인트 이하로, 더 바람직하게는 5% 포인트 이하로, 특히 바람직하게는 1% 포인트 이하로 증가된, 상기 모놀리식 유리 세라믹 조리판이 획득된다. 따라서 제 1 영역의 유리 세라믹 내 광 산란은 실질적으로 변함없는 광 투과율을 갖는 제 2 인접 영역의 광 산란과 동일하다. 기껏해야 20퍼센트 포인트만큼 더 높은 광 산란의 상한에 속하는 경우는, 제 1 영역 내 광 산란이 제 2 영역에서보다 더 낮은 경우이다. 기껏해야 극미하게 증가된 광 산란에 의해, 상기 광 산란은 가시 효과로서 나타나지 않는다. 광 산란은, 직접 투과된 광, 프레스넬 반사(Fresnel reflexion) 및 흡수를 공제한, 조사된 총 세기의 비율이다. 퍼센트 포인트 단위로 명시되는, 산란의 차이는, 광 빔의 투과 시 산란된 광의 비율에 관련된다. 제 2 영역 내에서 산란된 광 세기의 비율은 예컨대 총 세기의 3%이며, 따라서 제 1 영역에서 5% 포인트만큼의 상승은 제 1 영역에서 3% + 5% = 8%의 산란된 광 세기의 비율을 의미한다. 본 발명의 의미에서 이용되는 것과 같은 투과율, 산란, 흡수율 및 관해(remission)의 개념들은 DIN 5036-1에 준하는 정의들에 상응하고, ISO 15368에 준하는 측정 규정들에 의해 결정될 수 있다.
통합 광 투과율은 예컨대 380과 780나노미터 사이의 가시 스펙트럼 범위와 같은 파장 범위에 걸쳐 평균화된 스펙트럼 광 투과율을 의미한다. 스펙트럼 광 투과율은 특정한 파장에서의 광 투과율이다. 스펙트럼 광 투과율에 대해 언급하지 않는 점에 한해, 광 투과율의 개념은 본 명세서의 의미에서 통합 광 투과율로서 고려된다. 제 1 영역의 흡수 계수는 자명한 사실로서 적외선 및 자외선 범위를 포함하여 광의 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 제 2 인접 영역의 흡수 계수보다 더 작지 않아야 한다. 오히려 가시 스펙트럼 범위에서 제 1 영역의 흡수 계수는 평균적으로, 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 광 투과율이 상대적으로 더 높도록 감소된다.
재료의 표면만이 본 발명에 따른 방법에 의해 처리될 수도 있다면, 흡수율 변경 및 그에 따른 투과율 변경의 효과는 전체 부피에 걸쳐 볼 때 빈번히 매우 작을 뿐이고 대개는 충분하지 않을 수도 있다. 그러므로 본 발명에 따른 방법을 통해, 그리고 본 발명에 따른 방법으로, 방사선이 재료의 부피 내에 흡수되는 방식으로 방사선의 파장을 선택하는 것을 통해, 효과를 충분히 증대시킴으로써 효과가 적용에 요구되는 정도에 상응하도록 하기 위해, 그리고 처리 동안 재료의 표면을 과열하지 않도록 하기 위해, 유리의 표면뿐 아니라 동시에 적어도 유리의 부피의 특정한 영역을 변경할 수 있다.
이미 언급한 것처럼, 유리 세라믹 재료의 국소적 가열을 위해 바람직하게는 레이저가 이용된다. 레이저 빔에 의해 방사 용량은 국소적으로 좁게 범위 한정되는 방식으로 재료 내로 유입될 수 있다.
본 발명의 추가의 중요한 특징은, 조사의 파장이 달성된 효과의 파장, 다시 말해 투과율 변경이 발생하는 파장에 상응하지 않아야 한다는 사실이다. 따라서 본 발명의 경우 예컨대 적외선 파장 범위에서 1㎛의 파장으로 조사할 수 있는데, 그 이유는 상기 파장 범위에서 유리 또는 유리 세라믹 내에는 흡수대(absorption band)가 존재하기 때문이다. 그러나 결과에 따른 효과는 예컨대 380㎚와 780㎚ 사이의 가시 범위에 존재할 수 있고, 투과율의 변경은, 상기 범위에서 하나 이상의 파장에서 유리 내에 존재하는 원소들 및 연결들의 물리적-화학적 반응들을 통해 야기된다. 이에 대한 원인은, 조사된 에너지가 비록 유리 또는 유리 세라믹의 특정한 원소들과만 상호 작용하기는 하지만 유리 세라믹의 전체 구조에도 영향을 미친다는 사실에 있다.
따라서, 국소적 투과율 변경을 달성하기 위해, 부피 내에서 국소적으로도 온도 상승이 야기된다. 이는, 유리 세라믹이 발생하는 전자기 방사선에 대해 부분 투과성을 갖는 파장 범위에서 전자기 방사선을 통해 수행된다. 그에 따라 표면에서 뿐 아니라 유리 세라믹 부재의 전체 두께에 걸쳐 또는 그 부분 부피 내에 에너지가 유입된다. 방사선 밀도와 흡수율의 곱이 충분히 높다면, (국소적) 갑작스런 온도 상승이 발생하고 그에 따라 투과율의 변경이 발생한다. 상기 곱이 너무 크다면, 재료를 손상시키지 않으면서, 표면만이 가열되고 그에 따라 과열되고 부피 내 효과는 충분히 커지지 않는다. 상기 곱이 너무 작다면, 너무 느리게 가열되고 효과는 발생하지 않거나, 또는 더 이상 국소적으로 분명하게 범위 한정되지 않으며, 다시 말하면 확산된다.
그러므로 본 발명의 일 개선예에 따라서, 전자기 방사선의 방사선 밀도 또는 그 파워 밀도, 및/또는 유리 세라믹 재료의 흡수 계수(α)는, 파워 밀도와 흡수 계수(α)의 곱(P)이 적어도 P = 0.25(W/㎣)·(1/㎜)에 상당하도록 선택된다. 이 경우, 흡수 계수는 표면만의 가열의 방지를 위해 본 발명의 또 다른 개선예에 따라서 기껏해야 2/d이어야 하며, 여기서 d는 유리 세라믹 부재의 두께를 지시한다.
흡수 거동의 변경 및 그 결과로 따른 투과율의 변경의 효과는 다분히 재료 내 착색 원소들의 산화 환원 반응으로부터, 또는 앞서 구성된 색 중심들의 분해를 통해(예컨대 음영 반전 효과 또는 또 다른 극도의 단파 방사 에너지를 통해) 발생한다. 방사선원의 선택 및 에너지의 유입 형태를 통해, 투과율 변경의 영역은 점 형태에서 선 형태를 경유하여 평면이 될 수 있다. 이 경우, 점 형태란 표면 상에서 레이저 빔의 기하학적 이미지만을 의미하지만, 공간 점 형태의 집속을 의미하지는 않는다. 따라서 재료의 두께에 걸쳐 형태는 원통형이거나, 또는 예각을 갖는 원추형일 수 있다. 에너지의 점 형태 유입의 경우, 방사선원의 이동 또는 구조 부재의 이동을 통해, 투과율 변경의 영역은 임의의 형태, 예컨대 알파벳 문자들, 기호들 또는 삼각형, 사각형 또는 임의의 또 다른 기하학적 형태들을 취할 수 있다. 투과율 변경이 이루어지는 영역들의 치수는 0.1㎜의 지름에서부터 수 평방 미터의 면적에 이르기까지 가변할 수 있다. 투과율 변경의 높이는 원래의 투과도에 부가되는 방식으로 0.1% 포인트만큼에서부터 50% 포인트 이상만큼까지 상대적으로 더 높을 수 있다. 바람직하게는, 특히 어둡게 착색된 유리 세라믹들의 경우 제 1 영역 내 가시 스펙트럼 범위의 투과율은 제 2 인접 영역에 비해서 적어도 2배만큼 증가된다.
이미 앞서 언급한 것처럼, 신속한 냉각이 바람직하다. 이는, 가열 후에 이온 이동성을 신속하게 감소시키고 그에 따라 색 변화의 효과를 동결하거나, 또는 가열 동안 수행되는 산화 환원 반응들이 다시 반전되는 점을 방지하기 위해 바람직하다. 그러므로 본 발명의 개선예에서, 가열 후에 유리 세라믹은, 초당 1K 이상, 바람직하게는 초당 5K 이상, 특히 바람직하게는 초당 10K 이상의 냉각 속도로, 적어도 최대 온도에서부터 이 최대 온도의 100K 아래까지의 온도 범위 이내에서 냉각된다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 유리 세라믹의 가열은 전자기 방사선에 의해, 유리 세라믹 판의 표면이, 표면 아래에 위치하는 부피의 영역들보다 더 저온으로 유지되도록 실행된다. 따라서 부피는 시간상 표면의 전방에서 필요한 공정 온도에 도달한다. 공정은 표면들의 연화 / 항복(yielding) 전에 종료될 수 있다. 이런 방식으로, 표면들은 강성의 상태로 유지되고, 거듭되는 소성 변형은 발생하지 않으며, 인장 응력이 발생하지 않거나, 또는 값에 따라 상대적으로 더 낮은 인장 응력만이 발생한다.
이를 위한 가능성은, 전자기 방사선을 통한 가열 동안에도, 가스 세라믹 판의 표면의 냉각이 실행될 때 제공된다. 특히 이 경우, 상대적으로 더 큰 열 전달을 달성하는 냉각은, 여타의 경우 열 방사 및 열 전달을 통해 존재하는 열 손실로서 고려된다. 냉각은 특히 열 방출 유체 또는 냉각 유체와 표면의 접촉을 통해 수행될 수 있다. 이 경우, 특히 바람직한 경우는 표면을 경유하여 흐르는 유체 흐름이다. 냉각은 유리 세라믹 판의 일측 면에서, 또는 양측 면에서 수행될 수 있다. 적합한 경우는 예컨대 물, 또는 물-에탄올 혼합물이다. 상기 혼합물은 적외선 방사선을 물보다 더 적게 흡수한다.
가열 동안 상기 냉각에 의해서는, 경우에 따라, 표면 왜곡 또는 부피 팽창이 방지되거나, 또는 적어도 감소될 수 있다. 본 발명의 또 다른 개선예에 따라서, 표면 근처 영역 내에 압축 응력 구역이 생성될 수 있거나, 또는 상대적으로 더 높은 인장 응력의 형성은 방지되는데, 그 이유는 표면 상에서의 팽창이 감소되거나, 또는 방지되기 때문이다.
본 발명의 또 다른 개선예에 따라서, 냉각 후에 사후 열처리 단계가 제공될 수 있다. 상기 재처리 단계에 의해, 가열을 통해 사전에 야기된 인장 응력은 다시 소멸될 수 있다. 또한, 생성된 투과율의 개별적인 정밀 설정은 사후 열처리 단계를 통해 가능하다.
사후 열처리의 가능한 변형예들은 하기와 같다.
- 전자기 방사선을 이용하는, 바람직하게는 레이저를 이용하는 제 2 가열 단계이면서, 부피를 어닐링 온도로 가열하여 이 상태로 유지하는 상기 제 2 가열 단계.
- 전자기 방사선을 이용하는, 바람직하게는 레이저를 이용하는 제 2 가열 단계이면서, 표면(들)만을 가열하여 이 상태에서 응력을 소멸시키는 상기 제 2 가열 단계. 이는, 표면 근처의 응력이 부피 내 응력보다 훨씬 더 임계이기 때문에 바람직할 수 있다. 상기와 같이 더욱 많은 표면 가열을 달성하기 위해, 제 2 가열 단계의 경우, 제 1 가열 단계의 전자기 방사선과는 다른 파장을 보유하는 전자기 방사선이 이용될 수 있다.
열 재가열 및 어닐링은 종래의 노(furnace)에서, 예컨대 냉각로에서 수행된다.
방사선원으로서는, UV 방사선원, 텅스텐 필라멘트를 포함한 IR 방출기, 예컨대 다이오드 레이저, 섬유 레이저와 같은 레이저원, 또는 또 다른 방사선원이 이용될 수 있다. 적절한 방사선원의 선택은 방사선원의 파장의 범위에서 처리할 유리의 흡수 능력에 따라 결정된다. 세라믹화된 세란(Ceran) 유리 세라믹을 위해, 예컨대 1㎛ 범위의 파장을 갖는 다이오드 레이저가 적합하다. 상기 파장에서, 4㎜ 두께의 세란 판의 투과율은 50%와 80% 사이이며, 그럼으로써 에너지 유입의 위치에서 판의 두께에 걸쳐 판을 균일하게 가열하기 위해, 충분히 많은 방사선이 판의 전체 두께를 통과한다. 그에 따라 출력이 충분히 높은 경우, 수 초 이내에 에너지 유입의 위치에서 700℃ 이상의 온도가 달성될 수 있다.
일반적으로 바람직하게는, 유리 세라믹은 분당 250K 이상의 온도 변동률로 가열된다. 신속한 가열은, 변경된 착색을 갖는 영역들이 명확하게 범위 한정될 수 있거나, 또는 명확한 윤곽들을 보유하는 점을 달성한다. 또한, 바람직하지 못한 핵 형성이 억제되거나, 또는 유리의 경우는 결정화가 억제된다.
흡수 계수 변화 또는 색 변화의 효과가 유리 세라믹 재료 내 온도 상승을 통해서만 수행되는 점을 기초로 한다면, 기본적으로 방사선 가열 외에도, 색 변화를 달성하기 위해, 예컨대 가스 버너를 이용한 국소적 가열과 같은 또 다른 유형의 에너지 공급도 생각해볼 수도 있다. 그러나 조사된 표면 아래의 부피의 신속한 가열을 달성하기 위해, 본 발명에 따라 재료 내로 침투하는 전자기 방사선을 이용한 신속한 가열이 바람직하다. 그에 따라, 변경된 착색을 갖는 영역들의 명확한 윤곽들이 달성될 수 있다. 표면에서만 조사가 이루어질 경우, 열은 표면을 따라서 측면으로 실질적으로 표면으로부터 이격되면서 부피 안쪽으로 향하는 방향처럼 빠르게 확산된다. 따라서 표면에서만 가열이 이루어지는 경우, 표면 하부의 부피의 색 변화, 또는 특히 심지어는 유리 세라믹 판의 2개의 측면 표면 사이의 전체 영역의 색 변화가 수행된다면, 그에 상응하게 색 변화된 영역의 불명확한 테두리들이 발생한다.
실온에서 판의 냉각 후에, 에너지 유입의 위치에서 투과율은 방사선 처리 이전보다 더 높다. 에너지 유입의 영역은 에너지의 조사의 형성을 통해서뿐만 아니라, 처리할 판의 추가 마스킹을 통해서도 수행될 수 있으며, 그럼으로써 변경하지 않을 유리의 부분들은 방사선의 충돌로부터 효과적으로 보호된다.
종래 기술에 대한 상기 방법의 장점은, 모놀리식 구조 부재가 이용될 수 있고 조성, 결합 또는 코팅의 매칭은 필요하지 않다는 사실이다. 본원의 방법은 매우 빠르게 (초 단위 범위에서) 실행될 수 있고, 다양한 기하구조들 및 적용 사항들에 매우 유연하면서도 극도로 우수하게 매칭될 수 있다. 3차원으로 성형된 구조 부재들도 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, 바나듐 산화물로 부피 착색된 유리 세라믹 상품의 착색을 국소적으로 약화시키기 위해 매우 적합하다. 그에 따라, 이 경우, 국소 영역에서 380나노미터와 780나노미터 사이의 가시 스펙트럼 범위의 투과율은 가열을 통해 상승된다. 그러므로 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 바나듐 산화물로 부피 착색된 유리 세라믹 부재이면서, 본 발명에 따라 처리된 제 1 영역에서 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 광 투과율이, 인접하고 처리되지 않은 제 2 영역에 비해 상승되는, 상기 유리 세라믹 부재가 제공된다.
이런 방식으로, 간단하게 예컨대 여타의 경우 어둡게 보이는 유리 세라믹 조리 쿡탑에서 상대적으로 더 높은 투과율을 갖는 창(window)이 제조될 수 있다. 그 다음, 상기 창의 하부에는, 관찰자에게 잘 보일 수 있는 방식으로 발광하는 디스플레이가 장착될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되어 밝게 형성된 영역의 특히 바람직한 형태로서의 창이란, 3개 이상의 면에 의해 에워싸이거나, 또는 그 외연부의 50% 이상까지, 인접하고 밝게 형성되지 않은 제 2 영역들에 의해 에워싸인 영역을 의미한다. 바람직하게는, 제 1 영역은 제 2 영역들, 또는 밝게 형성되지 않은 유리 세라믹 재료에 의해 완전하게 에워싸인다.
또한, 일반적으로, 유리 세라믹 조리판의 대부분의 표면적을 밝게 형성하지 않는 점이 합당한데, 그 이유는 이 경우 그에 상응하게 더 밝은 유리 세라믹을 제공하고 그 다음 국소적으로, 예컨대 코팅에 의해 범위 한정된 영역을 더 어둡게 하는 것이 더 간편할 수도 있기 때문이다. 그러므로 본 발명의 일 실시예에 따라서, 유리 세라믹 조리판의 일측 면에서 제 1 영역(들)의 총 표면적은 상기 일측 면의 표면적의 1/3 이하를 점유한다. 밝게 형성된 복수의 영역이 제공된다면, 본 발명의 본 실시예에 따라, 바람직하게는 상기 영역들의 총 표면적은 유리 세라믹 조리판의 일측 면의 표면적의 1/3 이하를 점유하는 점이 적용된다.
본 발명은 하기에서 실시예들 및 첨부된 도들에 따라서 더 상세하게 설명된다. 이 경우, 도들에서 동일한 도면 부호들은 동일하거나 상응하는 부재들을 가리킨다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 장치이다.
도 2는 부피 착색된 유리 세라믹의 밝게 형성된 영역 및 변함없는 영역에서의 X선 회절 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 유리 세라믹 조리판의 처리된 영역 및 처리되지 않은 영역의 스펙트럼 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 유리 세라믹 조리판을 포함한 유리 세라믹 조리 쿡탑이다.
도 5는 평면 패싯(flat facet)을 포함한 유리 세라믹 조리 쿡탑이다.
도 6은 파장에 따라서 유리 세라믹 조리판의 처리된 영역 및 처리되지 않은 영역의 흡수 계수를 나타낸 그래프이다.
국소적으로 변경된 투과율을 갖는 유리 세라믹 조리판을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 도 1에 따라서 더 상세하게 설명된다. 유제 1 면(3)과 제 2 면(5)을 포함하고 50㎜ x 50㎜의 치수 및 4㎜의 두께를 보유하는 유리 세라믹 판 형태로 유리 세라믹 조리판(1)이 제공된다. 유리 세라믹 조리판(1)은, 통상적인 것처럼, 일측 면에 돌기들이 형성되도록 구현될 수 있다. 특히 유리 세라믹 조리판은 착색 금속 이온들을 통해 부피 착색된다. 상기 금속 이온들은 예컨대 망간 이온, 철 이온, 특히 세륨 이온과 같은 희토류 이온, 크롬 이온, 니켈 이온, 코발트 이온 또는 바나듐 이온일 수 있다. 이 경우, 상기 이온들의 착색 효과는 유리 세라믹의 추가 성분들과의 상호 작용에 따라서도 결정될 수 있다. 이처럼 또 다른 금속 이온들과의 상호 작용을 통한 착색은 강화될 수 있거나, 또는 그와 반대로 약화될 수도 있다. 망간 이온들 및 철 이온들은 예컨대 주석 및/또는 티타늄과의 상호 작용을 나타내며, 그로 인해 바람직하게는 망간 산화물 또는 철 산화물이 착색제로서, 바람직하게는 주석 산화물 및/또는 티타늄 산화물과 결부되어 조성물에서 이용된다. 예컨대 세륨 이온들과 같은 희토류의 착색 이온들은 크롬, 니켈 및 코발트의 이온들과 상호 작용한다. 그러므로 바람직하게는 희토류의 산화물들은 착색제로서 상기 금속들의 산화물들과 결부되어 유리 세라믹 조성물에서 이용된다. 바나듐의 경우도, 주석, 안티몬 또는 티타늄과의 상호 작용이 추정될 수 있다.
일반적으로, 특별한 실시예들에 대한 국한 없이, 유리 세라믹은 하기 금속들 중 하나 이상의 금속의 이온들, 또는 하기 금속들의 이온들의 조합을 포함한다.
- 특히 주석 및/또는 티타늄과 조합되는 바나듐,
- 바람직하게는 크롬 및/또는 니켈 및/또는 코발트와 조합되는 희토류, 특히 세륨,
- 바람직하게는 주석 및/또는 티타늄과 조합되는 망간,
- 바람직하게는 주석 및/또는 티타늄과 조합되는 철.
바나듐 산화물은 매우 강한 착색제를 나타낸다. 이 경우. 강한 착색은 일반적으로 세라믹화 동안 비로소 수행된다. 확인된 점에 따르면, 본 발명에 의해, 바나듐 산화물을 통한 부피 착색은 다시 적어도 부분적으로 무효화될 수 있다. 그러므로 바나듐 산화물로 착색된 유리 세라믹의 경우 분명한 가시 효과를 달성하기 위해, 실시예에 대한 국한 없이, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 유리 세라믹은 0.005중량 퍼센트 이상, 바람직하게는 0.01중량 퍼센트 이상의 바나듐 산화물을 함유한다. 이는 충분히 강한 착색을 야기하고 그에 상응하게 국소적으로 밝게 형성된 영역(15) 내에서 명확한 투과율 변경을 야기한다.
유리 세라믹 조리판(1)은 슬립 주조로 제조되고 100㎜ x 100㎜의 치수 및 30㎜의 두께를 보유하는 규소 산화물 세라믹 지지대(7) 상에 배치된다. 규소 산화물 세라믹 지지대(7) 상에 안착되는 제 1 면(3)은 예컨대 유리 세라믹 조리판(1)의 매끄러운 상면이다. 그 다음, 상부 방향으로 향하는 제 2 면(5)은 돌기 형성된 하면이다. 일반적으로, 본 예시에서처럼, 차후에 사용자의 반대 방향으로 향하게 되는 면 상에 전자기 방사선을 조사하는 것이 적합할 수 있다. 유리 세라믹 조리 쿡탑의 경우, 전형적으로 유리 세라믹 판의 일측 면은 돌기 형성되어, 조리 쿡탑의 하면 또는 사용자의 반대 방향으로 향해 있는 면을 형성한다. 바람직하게는, 방사선원으로 향해 있는 면이 경향에 따라 더 따뜻해지고 이는 표면 변경을 야기할 수 있기 때문에, 사용자의 반대 방향으로 향해 있는 면 상에 조사가 이루어진다. 상기 변경은 전형적으로 돌기 형성되고 사용자의 반대 방향으로 향해 있는 면 상에서 더 적은 간섭을 나타낸다.
규소 산화물 세라믹 지지대(7) 및 유리 세라믹 조리판(1)은 실온에 위치한다. 상기 배열의 위쪽에는, 레이저 빔(90)이 유리 세라믹 조리판(1)의 표면에 대해 수직으로 부딪히도록, 집속 광학계를 포함하고 250㎜의 초점거리를 갖는 레이저 스캐너(13)가 설치된다. 초점에서 레이저 빔(90)의 지름은 1.5㎜이다. 규소 산화물 세라믹 지지대(7)와 유리 세라믹 조리판(1)으로 구성된 배열은, 유리 세라믹 조리판(1)이 레이저 빔(90)의 초점에 위치하지 않고 그에 따라 레이저 빔이 초점 이탈되는 정도의 거리에 배치된다. 본 실시예에서, 레이저 빔(90)은 유리 세라믹 조리판(1) 상에서 10㎜의 지름을 보유한다. 전달 섬유(11)를 통해서는, 레이저 스캐너(13)로 900㎚과 1100㎚ 사이의 파장을 갖는 레이저(9)의 레이저 방사선이 공급된다. 이 경우, 레이저(9)로서는, 0W와 3000W 사이의 조절 가능한 출력을 공급하는, 예컨대 laserline사(社)의 다이오드 레이저가 이용된다. 레이저(9)의 활성화 후에, 유리 세라믹 판(1)은 1000W의 출력 및 10초의 기간으로 국소적으로 조사된다. 그 결과로, 유리 세라믹은 분당 250K 이상의 속도로 가열되며, 조사 기간 이내에, 유리 세라믹의 점도가 1014dPa·s의 값을 나타낼 때의 온도가 초과된다. 그런 후에, 레이저는 차단되며, 유리 세라믹 판은 공기 중에서 냉각된다. 이처럼 달성된 냉각 속도는, 적어도 최대 온도에서부터 이 최대 온도의 아래로 100K까지, 바람직하게는 유리 세라믹의 점도가 1014dPa·s의 값을 나타낼 때 온도까지의 온도 범위 이내에서, 초당 1K 이상이며, 일반적으로 심지어는 초당 5K 이상, 또는 초당 10K 이상이다. 그에 따라, 색 변화 효과, 특히 여기서는 밝아지는 효과가 동결된다. 레이저 빔(90)을 통해 가열된 국소 영역(15)에서는, 투과율이 국소적으로 판의 전체 두께에 걸쳐서 훨씬 더 높아졌으며, 다시 말해 가시 방사선은 유리 세라믹 조리판(1)을 통해 더욱 잘 도달할 수 있다. 판의 인접한 영역들(16), 또는 유리 세라믹 조리판(1)의 나머지 부분은 어두운 상태로 유지되며, 다시 말하면 그 자체로 가시 범위의 낮은 투과율을 유지한다. 또한, 유리 세라믹 조리판(1)은 기하학적으로 변함없으며, 특히 조사의 영역(15)에서도 변함없다. 이는 평탄도뿐 아니라 국소적 두께 변동에도 관계한다.
레이저 스캐너에 의해, 레이저 빔은 한 추가 실시예에 따라 유리 세라믹 조리판의 표면에 걸쳐서도 스캐닝될 수 있으며, 그럼으로써 그 표면이 유리 세라믹 조리판의 표면 상에서 레이저 빔의 광점(light spot)보다 더 큰 영역(15)이 가열된다.
인접한 영역들(16)에 비해 상대적으로 더 높은 투과율을 갖는 제 1 영역(15)은 유리 세라믹 조리판의 제 1 표면에서부터 이에 대향하여 위치하는 그 제 2 표면까지 연장되거나, 또는 유리 세라믹 조리판의 상면에서부터 그 하면까지 연장된다. 이는 유리 세라믹 조리판을 통한 전자기 방사선의 관통과 그에 따라 대향하여 위치하는 두 면 사이의 전체 유리 세라믹 재료의 가열을 통해 달성된다.
그 밖에도, 두 표면 사이의 전체 부피가 아니라, 예컨대 유리 세라믹 판의 두께의 반에 상응하는 층 두께를 보유하는 하나의 층만이 밝게 형성될 때, 디스플레이들의 가시성의 개량을 위한 투과율 증가를 달성할 수 있다. 자명한 사실로서, 본 발명에 따른 방법에 의해 일반적으로 유리 세라믹 조리 쿡탑 내에 복수의 영역(15)도 제조될 수 있다.
본 발명의 개선예에서, 유리 세라믹 판(1)은 선택에 따라 조사, 또는 가열 동안 동시에 표면에서 냉각된다. 이를 위해, 냉각 유체(18)는 유리 세라믹 판(1)의 표면과 접촉된다. 이 경우, 냉각 유체(18)는, 냉각 효과를 강화하기 위해, 유리 세라믹 판(1)의 표면을 경유하여서도 흐를 수 있다. 도 1에 도시된 실시예의 경우, 특히 냉각 유체(18)의 막이 유리 세라믹 판(1)의 조사된 제 2 면(5) 상에 제공된다. 상기 막은, 예컨대 면(5)이 경사져 배열되고, 그리고/또는 지속적으로 냉각 유체(18)가 공급됨으로써, 간단한 방식으로 표면을 경유하여 흐르게 하기 위해서도, 또는 제 2 면(5)을 따라서 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 것과 달리, 두 면(3, 5)이 냉각 유체(18), 바람직하게는 흐르는 냉각 유체(18)와 접촉하는 배열도 제공될 수 있다.
적합한 경우는 에탄올/물 혼합물이다. 이 경우, 일반적으로, 도시된 실시예에 대한 국한 없이, 바람직하게는 혼합물(50)의 에탄올 함량은 50 부피 퍼센트를 초과하지 않는다. 상기 혼합물은, 순수 물보다 더 적은 적외선 방사선을 흡수하기 때문에 바람직하다. 냉각 유체에 의해서는 왜곡 또는 벌지(bulge)와 같은 표면의 변경이 방지되거나, 적어도 감소될 수 있다. 또한, 유리 세라믹 판(1)의 특성은 조사 동안 동시 냉각을 통해 긍정적인 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 또 다른 개선예에 따라서, 표면 상에 압축 응력이 생성될 수 있다. 적어도 표면 상의 높은 인장 응력도 조사 및 냉각 후에 방지되거나 감소될 수 있다. 그러므로 일반적으로 본 발명에 따라 처리된 제 1 영역에서 표면 상의 응력이 제 1 영역(15)의 부피의 중심에서보다 더 낮은 유리 세라믹 판(1)이 제조될 수 있다. 이 경우, 상대적으로 더 낮은 응력의 개념은 값에 따른 것이 아니라, 부호에 의해 이해된다. 따라서 표면은 거의 응력이 없을 수 있으며, 그에 반해 부피의 중심에는 인장 응력, 다시 말해 양의 부호를 갖는 응력이 존재한다. 이 경우에서도, 표면 상의 응력이 상대적으로 더 낮은데, 그 이유는 내부의 응력이 양이기 때문이다.
본원의 방법의 경우, 본 발명의 개선예에서 일반적으로, 도 1의 특별한 실시예에 대한 국한 없이, 바람직하게는. 유리 세라믹 판(1)을 통해 투과되는 전자기 방사선을 유리 세라믹 판(1) 내로 재귀 반사(retro-reflect)하는 장치가 제공된다. 특히 이를 위해, 유리 세라믹 판(1)은, 전자기 방사선을 유리 세라믹 판(1) 내로 재귀 반사하는 지지대 상에서 지지될 수 있다.
반사를 통해, 가열 과정의 효율성 및 그 속도는 증가될 수 있고, 그에 따라 공정 시간도 단축될 수 있다. 도 1에 도시된 예시에서처럼, 적외선 레이저가 이용된다면, 특히 0.9㎛ 내지 1.1㎛ 파장의 레이저 방사선의 범위에서 반사하는 지지대가 이용될 수 있다.
도 1에 도시된 예시에서처럼, 슬립 주조로 제조된 규소 산화물 세라믹 지지대(7)가 이용된다면, 이를 위해 그에 상응하게 미립자인 규소 산화물 세라믹이 이용될 수 있다. 이 경우, 일반적으로, 규소 산화물 세라믹에 대한 국한 없이, 본 발명의 개선예에서 바람직하게는, 유리 세라믹 판(1)을 위한 지지대로서 이용되는 세라믹, 바람직하게는 이른바 슬립 주조된 SiO2 세라믹의 평균 입자 크기는 전자기 방사선의 파장보다 더 작다. 그에 따라, 지지대(7)의 표면 상에서 방사선의 강한 산란은 방지된다. 이 경우, 광대역 방사선원의 경우, 세라믹의 평균 입자 크기는 유리 세라믹 판(1)을 통해 투과되는 방사선의 최대 스펙트럼 파워 밀도의 파장보다 더 작아야 하거나, 또는 대체되는 방식으로 유리 세라믹 판(1)을 통해 투과되는 방사선의 스펙트럼의 평균 파장보다 더 작아야 한다.
본 발명의 또 다른 개선예에 따라서, 예컨대 도 1에 도시된 실시예의 경우 이용되는 규소 산화물 세라믹 지지대(7)와 같은 세라믹 표면 대신, 금속 반사 지지대도 이용될 수 있다. 적합한 경우는 예컨대 알루미늄 또는 광택 구리(polished copper)이다. 본 실시예는 자명한 사실로서, 세라믹 지지대(7) 상에 금속 반사 층 또는 판이 배열되는 것을 통해, 세라믹 지지대와도 조합될 수 있다.
가열과 이에 따라 달성된 영역(15)의 색 변화와 후속하는 냉각에 이어서, 선택에 따라, 인장 응력을 소멸시키기 위해, 사후 열처리 단계가 수행될 수 있다. 이미 800℃의 온도 및 5분의 가열 시간 조건에서 사후 열처리는 유리 세라믹 판(1)의 경우 인장 응력의 분명한 감소를 달성한다. 어닐링 온도로 사후 열처리 단계에서의 가열은 레이저에 의해, 또 다른 전자기 방사선원에 의해, 또는 적합한 노 내에서도 수행될 수 있다. 또한, 전자기 방사선을 이용한 가열 동안, 밝게 형성하기 위해 이용되는 제 1 단계에서 가열을 위한 전자기 방사선보다 그 방사선이 더 강하게 흡수되는 방사선원도 이용될 수 있다. 그에 따라, 특히 유리 또는 유리 세라믹의 표면이 가열된다. 표면 상에 존재하는 인장 응력은 유리 세라믹 판(1)의 강도와 관련하여 특히 중요하다.
도 1에 도시된 예시에서, 표면의 너무 강한 가열을 방지하기 위해, 선택에 따른 냉각 유체가 제공된다. 조사 동안 표면이 표면 아래에 위치하는 유리 세라믹의 영역들보다 더 저온 상태로 유지되는 방식으로 온도 기울기를 생성하기 위한 또 다른 조치는 처리할 유리 세라믹 판의 상응하는 온도 시작 프로파일이다. 이처럼 유리 세라믹의 두께에 걸쳐 적합한 기울기를 갖는 온도 시작 프로파일은 급속 냉각 및/또는 예비 가열을 통해 생성될 수 있다. 적합한 시작 프로파일의 경우, 전자기 방사선의 실질적인 작용 전에, 특히 부피는 이미 표면보다 더 고온이 될 수 있다. 예시로서, 전자기 방사선의 작용 전에 표면의 담금질(quenching)을 이용한 유리 세라믹 판(1)의 예열을 들 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라서, 도 1에 도시된 것과 달리, 레이저 빔(90)이 유리 세라믹의 부피 내에서 집속될 수 있다. 이런 방식으로, 경우에 따라, 공정 처리된 재료의 표면 상에 압축 응력이 발생할 수 있다.
일반적으로, 유리 세라믹 재료는, 색 변화의 수행 전에, 또는 색 변화의 수행 후에 강화될 수도 있다. 이는 표면 근처의 압축 응력 구역을 목표한 바대로 제공하기 위한 열적 또는 화학적 프리스트레스를 통해 수행될 수 있으며, 그럼으로써 재료는 공정을 통해 유도되는 경우에 따른 인장 응력을 견디거나 보상하게 된다.
도 2에는, 도 1에 따라서 설명된 방법으로 획득되는 것과 같은 모놀리식 유리 세라믹 부재에서의 X선 회절 스펙트럼들이 도시되어 있다. 분석한 유리 세라믹은, 조리판용으로 이용되는 것과 같은, 바나듐 산화물로 부피 착색된 리튬-알루미노 실리케이트-유리 세라믹이다. X선 회절을 이용하여, 레이저 방사선을 통해 밝게 형성된 영역(15)의 결정상, 결정상 함량 및 결정질 크기를 인접하고 밝게 형성되지 않은 영역들(16)과 비교하였다.
추가로 마름모형, 사각형 또는 원형에 의해, 다양한 결정상들의 상대적 세기들이 표시되어 있다. 이 경우, 사각형으로는 고온 석영 혼합 결정(HQMK)의 X선 회절 피크가 표시되어 있고, 마름모형으로는 리튬-알루미노 실리케이트 또는 키타이트(keatite) 혼합 결정(KMK, LiAlSi3O8)의 X선 회절 피크가 표시되어 있으며, 원형으로는 마찬가지로 유리 세라믹에서 검출되는 지르콘 티타네이트(ZrTiO4)의 X선 회절 피크가 표시되어 있다. 이 경우, 곡선(150)은, 밝게 형성된, 다시 말해 본 발명에 따라 처리된 영역(15)의 X선 회절 스펙트럼이고, 곡선(160)은 인접하고 변함없는 영역(16)의 X선 회절 스펙트럼이다. 도에서 확인할 수 있듯이, 곡선들은, 도해의 이유에서 서로 상이한 오프셋을 제외하고, 실제로 서로 일치한다. X선 회절 피크의 세기들을 더욱 정확하게 분석하면, 유일한 사항으로서 키타이트 혼합 결정상의 함량이 매우 사소하게 상승하는 점이 확인된다. 결과들은 하기 표 1에 다시 요약하였다.
샘플 결정질 크기
[㎚] [+/- 5%]		 HQMK-상 함량
[+/- 10%]		 KMK-상 함량
[+/- 10%]
HQMK KMK 비보정
상태		 보정
상태		 비보정
상태		 보정
상태
밝게 형성된
영역		 49 측정
불가능		 54 66 3 3
변함없는
영역		 48 측정
불가능		 55 67 1 1
"보정 상태"로 표시된 란들에서 흡수율 보정을 위해, 유리 세라믹의 화학적 조성과 ρ=2.5g/㎤의 가정된 밀도를 이용하였다.
고온 석영 혼합 결정의 상 함량은 상기 표 1 및 도 3에 따라 변경되지만, 그에 따라 측정 오류 이내에서는 변경되지 않는다. 키타이트 혼합 결정 함량만이 상기 결정상의 낮은 비율을 바탕으로 주목할 정도로 유리 세라믹의 조직에 영향을 미치지 않은 변화를 나타낸다. 가령 그에 따라 유리 세라믹 부재의 처리된 영역 및 처리되지 않은 영역이 실질적인 구조적 차이를 나타내지 않는다고 하더라도, 알루미노 실리케이트 유리 세라믹, 특히 리튬-알루미노 실리케이트 유리 세라믹의 영역이면서 본 발명에 따라 처리된 상기 영역에서는, 일 개선예에 따라서 인접하고 처리되지 않은 영역에 비해 더 높은 함량의 키타이트 혼합 결정이 확인될 수 있다.
결정상들 및/또는 그 비율들의 변경은 광 산란에 영향을 미칠 수 있다. 재료 내 광 산란이 변경된다면, 이는 처리된 영역을 조명할 때 변경된 관해를 초래한다. 상기 예시에서 설명한 것처럼, 처리된 영역 및 처리되지 않은 영역은 그 형태학적으로, 특히 존재하는 결정상들과 관련하여 실질적으로 동일하다. 그러므로 본 발명에 따른 제품의 경우 관해도 처리된 영역과 처리되지 않은 영역 사이에서 변경되지 않거나, 또는 기껏해야 매우 극미하게만 변경된다. 그러므로 본 발명의 개선예에서, 앞서 설명한 실시예에 대한 국한 없이, 가시광을 위한 제 1 영역의 관해는 제 2 영역의 관해로부터 기껏해야 20% 포인트만큼, 바람직하게는 기껏해야 10% 포인트만큼, 특히 바람직하게는 기껏해야 5% 포인트만큼 차이를 나타낸다. 광 산란도 제 1 영역에서는 필요한 경우 기껏해야 극미하게 5% 포인트 미만만큼만 증가한다.
도 3에는, 본 발명에 따라 처리되고 바나듐 산화물로 부피 착색된 유리 세라믹 판의 스펙트럼 투과도가 파장의 함수로서 도시되어 있다. 이 경우, 도 3에서 곡선(151)은 본 발명에 따라 처리된 영역(15)의 스펙트럼 투과도를 가리키고, 곡선(161)은 인접하고 처리되지 않은 영역(16)의 스펙트럼 투과도를 가리킨다. 두 곡선에 따라서, 420나노미터와 780나노미터 사이의 모든 스펙트럼 범위에서 스펙트럼 투과율은 처리된 영역(15)에서 분명하게 증가되는 것을 알 수 있다. 이는, 발광하거나 발광하지 않는 표시 부재들을 위한 유리 세라믹 조리 쿡탑의 영역들을 예컨대 목표한 바대로 더 투명하게 하거나, 또는 일반적으로 창, 특히 투명창을 삽입하기 위해, 색조는 좀 더 덜 영향을 받고 투명성은 개량되어야 할 때 바람직하다. 그러므로 본 발명의 일 개선예에 따라서, 그리고 특별한 실시예에 대한 국한 없이, 제 1 영역에서 420나노미터와 780나노미터 사이의 전체 스펙트럼 범위 이내의 스펙트럼 투과율은 인접한 제 2 영역에서보다 더 높다.
또한, 도 3에 따른 스펙트럼 투과도에서 주목할 만한 사항은, 청색 및 녹색 스펙트럼 범위의 투과율이 상대적으로 볼 때 적색 범위에서보다 훨씬 더 강하게 상승한다는 점이다. 이처럼, 500나노미터에서의 투과율은 0.0028에서 0.027로, 다시 말해 9 이상의 인수만큼 상승한다. 600나노미터에서 인수는 더 작으며, 여기서는 4.7이다. 바로 이런 점은, 부피 착색된, 특히 바나듐 산화물로 착색된 유리 세라믹의 경우, 청색 및/또는 녹색 표시 부재들을 위한, 또는 컬러 디스플레이를 위한 표시 능력을 개량하기 위해 특히 바람직하다. 그러므로 본 발명의 또 다른 개선예에 따라서, 400 내지 500나노미터의 범위의 파장에서 제 1 영역 대 제 2 영역의 스펙트럼 투과도의 비율은 600 내지 800나노미터 범위의 파장에서보다 더 크다.
하기에는, 다양한 색 모델들(xyY, Lab, Luv) 및 다양한 표준 광원들에 대해 4㎜ 두께의 유리 세라믹 판의 형광 투시법으로, 처리된 영역(15) 및 처리되지 않은 영역(16)에서 측정된 색들을 나열하였다.
표준 광 유형 A
영역(16) 영역(15)
x 0.6307 0.5782
y 0.3480 0.3805
Y 1.7 7.6
표준 광 유형 D65
영역(16) 영역(15)
x 0.5550 0.4773
y 0.3540 0.3752
Y 1.2 6.2
Ra -25.6 22.0
표준 광 유형 C
영역(16) 영역(15)
x 0.5545 0.4763
y 0.3495 0.3685
Y 1.2 6.3
황색도 I. 174.0 120.8
표준 광 유형 A
영역(16) 영역(15)
L* 13.6 33.2
a* 23.2 24.2
b* 19.1 27.7
c* 30.0 36.8
표준 광 유형 D65
영역(16) 영역(15)
L* 10.6 30.0
a* 20.8 20.2
b* 13.8 22.9
c* 25.0 30.5
표준 광 유형 C
영역(16) 영역(15)
L* 10.8 30.2
a* 20.1 19.2
b* 14.1 23.2
c* 24.5 30.1
표준 광 유형 A
영역(16) 영역(15)
L* 13.6 33.2
u* 30.3 45.3
v* 0.9 4.3
표준 광 유형 D65
영역(16) 영역(15)
L* 10.6 30.0
u* 22.6 36.6
v* 7.0 18.5
표준 광 유형 C
영역(16) 영역(15)
L* 10.8 30.2
u* 22.9 36.7
v* 7.8 20.3
색 모델들(Lab, xyY 및 Luv)에서 매개변수 L 및 Y는 각각 휘도를 가리킨다. 이 경우, xyY-색 모델에서 매개변수 Y는 표준 광 유형 C 또는 표준 광 유형 D65를 이용할 때 가시 스펙트럼 범위에서의 투과율(τvis)에 상응하며, Y 값들의 비교로부터 투과율 증가가 결정될 수 있다. 앞서 명시한 값들에 따라서, 가시 스펙트럼 범위에서 투과율은 적어도 인수 2.5만큼 상승되는 점이 확인된다. 이 경우, 일반적으로, 투과율은 투시되는 유리 세라믹 조리판의 굴절률 및 그 두께에 따라서도 결정된다는 점에 유념해야 한다. 그러나 일반적으로, 본 발명의 일 개선예에 따라서, 380과 780나노미터 사이의 가시 스펙트럼 범위의 투과율은 4밀리미터의 두께와 관련하여 적어도 인수 2.5만큼 상승된다고 말할 수 있다.
앞서 논의한 도 2 및 도 3의 실시예들에서도 제안한 것처럼, 바나듐 산화물(V2O5)을 통한 착색은 DE 2008 050 263 B4로부터도 공지되었다. 그에 따라서, 착색 메커니즘은 복잡한 공정으로서 나타난다. 착색 상태로 바나듐 산화물의 전환을 위해, 상기 독일 공보에 따르면, 산화 환원 과정이 전제 조건이다. 결정화 가능한 출발 유리에서 V2O5는 여전히 상대적으로 약하게 착색하면서 약한 녹색의 색조를 야기한다. 세라믹화 동안 산화 환원 과정이 개시되고, 바나듐은 환원되며, 산화 환원 대상은 산화된다.
일차 산화 환원 대상으로서 기능하는 것은 청정제(refining agent)이며, 이는 Sb- 및 Sn-청징된 조성물에 대한 뫼스바우어(Moessbauer) 분석으로부터 제시된다. 세라믹화 동안 출발 유리 내 Sb3 + 내지 Sn2 +의 일부분은 더욱 높은 산화 단계(Sb5 + 내지 Sn4 +)로 전환된다. 바나듐은 환원된 산화 단계에서 V4 + 또는 V3 +로서 모결정(seed crystal) 내에 내포되고 상기 모결정에서 전자-전하-전달 반응을 통해 집중적으로 착색하는 것으로 가정하였다. 추가의 산화 환원 대상으로서, TiO2도 바나듐 산화물을 통한 착색을 강화시킬 수 있다. 출발 유리 내 산화 환원 대상의 유형 및 양 외에도, DE 10 2008 050 263 B4에 따르면, 유리 내에서 용융물 동안 설정되는 산화 환원 상태도 영향을 미친다. 낮은 산소 부분 압력, 다시 말하면 예컨대 높은 용융 온도를 통해 환원 설정된 용융물은 바나듐 산화물의 색 효과를 강화시킨다.
그 밖에도, 환원된 V4 + 또는 V3 +는 종결정 내에 또는 그 내에만 내포되는 것이 아니라, 어쩌면 또 다른 구조적 주변 환경에도, 예컨대 고온 석영 혼합 결정 또는 클러스터 내에도 내포될 수 있다.
이제 본 발명에 의해 상기 착색은 고에너지 방사선의 조사 및 유리 세라믹의 가열을 통해 국소적으로 변경된다.
이는 착색하는 전하-전달 과정에 대한 영향과 결부될 수 있다. 전하 전달 동안 주개 중심들과 받개 중심들 사이의 가정된 전자 전달은 흡수율에 대해 결정적으로 중요하기 때문에, 작용하는 고에너지 방사선 및 가열을 통해 여기서는 중심들 상에서도 구조적 변경이 수행된다고 가정해야 한다. 상기 구조적 변경은 전자 전달 전환의 빈도/확률과 그에 따른 흡수율을 감소시킨다.
바나듐 착색이 세라믹화 동안 산소 부분 압력 및 산화 환원 과정에 반응하는 민감도로 인해, 이를 위해 경합 원자가 변화(competing valence change)가 고려될 수 있다. 다시 말하면, 가열과 결부된 방사선은 주개 또는 받개 중심들로부터 전자들을 어쩌면 제거할 수 있고 그에 따라 전하 전달 과정을 위해 상기 중심들을 부동태화시킬 수 있다.
감소된 착색이 열 처리를 통해 다시 무효화되는 관찰은 가정을 뒷받침한다. 열역학적으로 더욱 안정적인 중심들의 구조 상황은 회복된다. 그에 따라, 착색하는 전하-전달 전환의 빈도도 다시 증가된다.
도 4에는, 본 발명의 바람직한 적용들 중 하나로서 유리 세라믹 조리 쿡탑(20)가 도시되어 있다. 유리 세라믹 조리 쿡탑(20)는, 여기서 상면을 형성하는 제 1 면(3)과 하면을 형성하면서 대향하여 위치하는 제 2 면을 포함하는 유리 세라믹 판의 형태로 유리 세라믹 조리판(1)을 포함한다. 하면 또는 제 2 면(5) 하부에는, 가열 부재(22) 위쪽에서 제 1 면(3) 상에 놓이는 조리 용기를 가열하기 위해, 가열 부재(22)가 배치된다. 유리 세라믹 조리판(1)은 두 면(3, 5) 중 일측의 면에서부터 이에 대향하는 표면까지 유리 세라믹 조리판(1)을 통해 연장되는 제 1 영역(15)을 포함하며, 이 제 1 영역 내에서는 광 투과율이 인접한 영역들(16)에 비해 증가된다. 제 1 영역(15) 하부에는 바람직하게는 자기 발광하는 표시 장치(23)가 배치되며, 이 표시 장치의 광은 제 1 영역(15)을 통과하여 보일 수 있다. 이 경우, 제 1 영역(15)은 레이저 또는 또 다른 국소적으로 작용하는 전자기 방사선원을 이용한 본 발명에 따른 처리, 가열 및 후속하는 냉각을 통해 제조된다. 예컨대 가열 부재(22)처럼 유리 세라믹 조리판(1) 하부에 배치되는 부품들이 상면(3)을 관찰할 때 보일 수 있는 점을 방지하기 위해, 예컨대 0.02중량 퍼센트 이상의 바나듐 산화물 함량으로 부피 착색된 유리 세라믹이 이용될 수 있다. 그럼에도, 흡수율을 국소적으로 약화시키거나, 또는 영역(15)에서 유리 세라믹을 국소적으로 밝게 형성하는 것을 통해, 표시 장치의 광은 유리 세라믹 판을 통해 투과될 수 있고 사용자에게 잘 보일 수 있다.
본 발명에 의해 매우 분명하게 밝게 형성되는 점이 달성될 수 있기 때문에, 본원의 방법은, 디스플레이들을 위해 유리 세라믹 조리판에 투과성을 부여하도록 하기 위해, 어두운 유리 세라믹 조리판을 위해 특히 적합하다. 그러므로 실시예에 대한 국한 없이, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 제 1 영역(15)에 인접한 제 2 영역(16)의 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 광 투과율이 기껏해야 5%, 바람직하게는 기껏해야 2.5%인 유리 세라믹 조리판이 이용된다. 달리 말하면, 조리판을 위한 출발 재료를 형성하는 유리 세라믹 판은 그에 상응하게 기껏해야 5%, 바람직하게는 기껏해야 2.5%의 낮은 투과율을 보유한다.
또한, 표시 장치들은 평면 패싯 하부에도 배치될 수 있다. 상기 평면 패싯(26)을 포함한 유리 세라믹 판(1)의 예시는 도 5에 도시되어 있다. 이제 예컨대 도 4에 도시된 예시에서처럼 표시 장치가 평면 패싯(26) 하부에 배치되어야 한다면, 부피 착색된 유리 세라믹의 경우, 평면 패싯(26)의 영역에서 재료의 가변하는 두께로 인해 광 투과율도 마찬가지로 표면을 따라서 가변한다는 문제가 발생한다. 이제 본 발명은 여기서 일반적으로 유리 세라믹 재료의 두께가 가변하는 경우 투과율 변경을 보상할 수 있는 가능성을 제공한다. 이를 위해, 두께에 따라서, 조사되는 전자기 방사선의 처리기간 및/또는 그 출력이 그에 상응하게 가변될 수 있다. 이를 위해, 도 5에는, 유리 세라믹 판(1)의 상부에, 유리 세라믹 판(1)의 표면을 따라서 공간 좌표(x)의 함수로서 흡수 계수들(α)의 곡선이 개략적으로 도시되어 있다. 여기서 평면 패싯(26)은 유리 세라믹 판의 가장자리에서 출발하며, 이 가장자리에서 유리 세라믹 판(1)은 그에 상응하는 최소 두께와, 그에 따라 본 발명에 다른 처리 없이, 최고 투과율을 보유한다. 이제, 평면 패싯(26)을 따라서 투과율을 일정하게 유지하기 위해, 흡수 계수(α)는 가장자리에서 출발하여 평면 패싯(26)의 안쪽 테두리에 이르기까지 점점 감소된다. 그에 따라, 평면 패싯(26)을 구비한 영역은 제 1 영역(15)을 형성하며, 이 제 1 영역 내에서 착색은 평면 패싯(26)(다시 말해 평행평면의 측면 표면들을 포함한 영역) 옆에 인접한 제 2 영역(16)과 구별된다.
그에 따라, 광 투과율은 평면 패싯(26)을 따라서 판의 가장자리 상의 값으로 일정하게 유지된다. 이 경우, 흡수 계수는 평면 패싯(26)의 안쪽 테두리 상에서 빠르게 다시 처리되지 않은 유리 세라믹의 값으로 상승될 수 있다. 그러므로 흡수 계수들의 곡선은 여기서 계단부를 나타낸다. 그에 따라, 평면 패싯(26)은 균일하게 밝게 형성된 영역으로서 보인다. 그러므로 도 5에 도시된 특별한 적용 사례에 대한 국한 없이, 표면 중 하나 이상의 영역을 따라서 가변하는 두께를 보유한 유리 또는 유리 세라믹 부재가 제공될 수 있으며, 이런 부재의 경우 흡수 계수는 본 발명에 따른 처리를 통해, 다시 말해 제 1 영역(15)에서 두께에 따라 국소적으로 가변되며, 특히 그럼으로써 가변하는 두께를 통해 국소적으로 변경되는 광 투과율은 적어도 부분적으로 보상된다. 이를 위해 증가하는 두께와 더불어 특히 더욱 작아지는 흡수 계수가 설정된다.
도 4의 실시예의 경우, 밝게 형성된 제 1 영역(15)은 국소적으로 범위 한정된 창(window)을 나타내며, 이 창은 전형적으로 면(3)의 표면적 중 작은 부분에 걸쳐서만 연장된다. 도 5의 예시에서 도시된 것과 같은 평면 패싯(26)도 전형적으로 면(3)의 대부분에 걸쳐서 연장되지 않는다. 그러므로 본 발명의 일 실시예에 따라서, 유리 세라믹 조리판의 일측 면 상에서 제 1 영역(들)(15)의 총 표면적은 상기 면(3)의 표면적의 1/3 이하를 점유한다.
도 6에는, 파장의 함수로서 본 발명에 따라 밝게 형성된 영역 및 처리되지 않은 영역의 측정된 흡수 계수들의 곡선을 포함하는 그래프가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 광 투과율의 곡선의 경우처럼, 곡선을 측정한 유리 세라믹은 바나듐 산화물로 착색된 것이다. 이제 여기서, 밝게 형성된 영역(15)의 더 높은 광 투과율은, 가시 스펙트럼 범위에서 밝게 형성된 영역의 스펙트럼 흡수 계수(152)가 인접하고 밝게 형성되지 않은 영역(16)의 흡수 계수(162)보다 더 낮다는 점을 나타내고 있다. 특히 도 6에 도시된 예시에서처럼 밝게 형성된 영역(15)의 유리 세라믹의 흡수 계수는 전체 가시 스펙트럼 범위에서 인접하고 밝게 형성되지 않은 영역(16)의 재료의 흡수 계수보다 더 낮을 수 있다. 흡수 계수는 가시 스펙트럼 범위에서 파장이 증가함에 따라 감소한다. 그에 상응하게 스펙트럼 광 투과율은 도 3에 도시된 예시와 유사하게 증가한다.
그 밖에도, 스펙트럼 흡수 계수들(152, 162)의 곡선들은 적외선 스펙트럼 범위에서 약 1000나노미터의 파장일 때 서로 교차하는 점도 확인된다. 상기 파장부터, 이제, 제 1 영역(15)의 흡수 계수는 인접한 제 2 영역(16)의 흡수 계수보다 더 크다.
이 경우, 도시된 예시에서, 제 1 영역(15)의 흡수 계수는 적외선에서 1650나노미터의 파장에 이르기까지 제 2 영역(16)에서보다 더 크다.
일반적으로, 도 6에 도시된 실시예에 대한 국한 없이, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 제 1 영역(15)의 흡수 계수는 900나노미터 이상의 파장을 갖는 하나 이상의 스펙트럼 범위에서 인접한 제 2 영역(16)의 흡수 계수보다 더 크며, 그에 따라 900나노미터 이상의 파장을 갖는 스펙트럼 범위에서의 제 1 영역(15)의 통합 광 투과율은 상기 스펙트럼 범위에서의 인접한 제 2 영역(16)의 통합 광 투과율보다 더 작다. 바람직하게는 상기 스펙트럼 범위는 적어도 1100나노미터와 1400나노미터 사이이며, 이는 도 6의 도시된 실시예에 대해서도 적용된다.
상기 스펙트럼 범위는 특히 바나듐 산화물로 착색된 유리 세라믹을 위해 적용된다. 바람직하게는 크롬 및/또는 니켈 및/또는 코발트와 조합하여 희토류, 특히 세륨을 이용하거나, 바람직하게는 주석 및/또는 티타늄과 조합하여 망간을 이용하거나, 또는 바람직하게는 주석 및/또는 티타늄과 조합하여 철을 이용한 착색의 경우에서도, 제 1 영역(15)에서 상대적으로 더 높은 흡수 계수의 상기 효과는 적외선 스펙트럼 범위에서도 발생할 수 있다. 그러나 경우에 따라 파장 범위는 도 6에 도시된 예시와 구별된다.
적외선 스펙트럼 범위에서 상대적으로 더 높은, 제 1 영역(15)의 흡수 계수는 유리 세라믹 판의 영역(15) 하부에 배치되는 표지 장치(23)를 위해 특히 바람직할 수 있다. 그에 따라, 예컨대 조리 쿡탑 상의 열원을 통해 표시 장치가 유리 세라믹을 통해서 너무 많이 가열되고 손상되는 위험은 감소된다.
당업자라면, 본 발명은 기술한 실시예들로 국한되는 것이 아니라, 특허청구범위의 대상의 범위에서 다양하게 가변될 수 있다는 점을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 레이저 외에도 또 다른 방사선원들도 고려된다. 예컨대 고출력 쇼트 아크 램프가 이용될 수 있다. 국소적으로 범위 한정된 광의 작용을 달성하기 위해, 유리 세라믹 조리판은 적합하게 마스킹될 수 있다. 마찬가지로 적합한 마스킹을 포함한 초단파원의 이용도 가능하다.
1 유리 세라믹 조리판
3 1의 제 1 면
5 1의 제 2 면
7 규소 산화물 세라믹 지지대
9 레이저
11 전달 섬유
13 레이저 스캐너
15 변경된 투과율을 갖는 국소 영역
16 변함없는 투과율을 갖는 영역
18 냉각 유체
20 유리 세라믹 조리 쿡탑
22 가열 부재
23 표시 장치
26 평면 패싯
90 레이저 빔
150 15의 X선 회절 스펙트럼
160 16의 X선 회절 스펙트럼
151 15의 스펙트럼 투과도
161 16의 스펙트럼 투과도
152 15의 스펙트럼 흡수 계수
162 16의 스펙트럼 흡수 계수

Claims (27)

  1. 제 1 영역(15)을 포함하는 부피 착색된 모놀리식 유리 세라믹 조리판으로서, 상기 제 1 영역 내에서 유리 세라믹의 착색은 인접한 제 2 영역(16)과 구별되며, 이에 따라 상기 제 1 영역(15)의 흡수 계수는 상기 인접한 제 2 영역(16)의 흡수 계수보다 더 작고, 이에 의해 상기 제 1 영역(15)의 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 광 투과율은 상기 인접한 제 2 영역(16)의 통합 광 투과율보다 더 높으며, 상기 제 1 영역(15)의 유리 세라믹 내 광 산란은 상기 제 2 영역(16)의 유리 세라믹 내 광 산란에 비해서 20퍼센트 포인트 이하로, 바람직하게는 5퍼센트 포인트 이하로 증가되는 것인 유리 세라믹 조리판.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 유리 세라믹은 아래의 금속, 즉
    - 특히 주석 및/또는 티타늄과 조합되는 바나듐,
    - 바람직하게는 크롬 및/또는 니켈 및/또는 코발트와 조합되는 희토류, 특히 세륨,
    - 바람직하게는 주석 및/또는 티타늄과 조합되는 망간,
    - 바람직하게는 주석 및/또는 티타늄과 조합되는 철
    의 금속들 중 하나 이상의 금속의 이온들, 또는 상기 금속들의 이온들의 조합을 포함하는 것인 유리 세라믹 조리판.
  3. 제 2항에 있어서, 바나듐 산화물로 부피 착색된 유리 세라믹 부재를 더 포함하고, 제 1 영역(15)에서는 가시 스펙트럼 범위의 통합 광 투과율이 인접한 제 2 영역(16)에 비해 증가되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 유리 세라믹은 0.005중량 퍼센트 이상, 바람직하게는 0.01중량 퍼센트 이상의 바나듐 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 영역(15)에 인접한 상기 제 2 영역(16)의 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 광 투과율은 5% 이하, 바람직하게는 2.5% 이하인 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 영역(15)은 상기 유리 세라믹 조리판의 제 1 표면(3)에서부터 이에 대향하여 위치하는 그 제 2 표면(5)에 이르기까지 연장되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 세라믹 조리판은 알루미노 실리케이트 유리 세라믹, 바람직하게는 리튬-알루미노 실리케이트 유리 세라믹으로 이루어지고, 상기 제 1 영역(15)은 상기 인접한 제 2 영역(16)보다 더 높은 함량의 키타이트 혼합 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 가시광에 대한 상기 제 1 영역의 관해(remission)는 상기 제 2 영역의 관해와 20% 포인트 이하, 바람직하게는 10% 포인트 이하, 더 바람직하게는 5% 포인트 이하의 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 영역(15)에서, 420나노미터와 780나노미터 사이의 전체 스펙트럼 범위 내의 스펙트럼 투과율은 인접한 제 2 영역(16)에서보다 더 높은 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 영역 내 가시 스펙트럼 범위에서의 통합 투과율은 상기 인접한 제 2 영역에 비해 적어도 2배만큼 큰 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 가시 스펙트럼 범위에서의 상기 제 1 영역(15)의 통합 투과율은 상기 제 2 영역(16)의 통합 투과율보다 3% 포인트 이상 더 높은 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 영역(15)의 표면적은 상기 제 2 영역(16)의 표면적보다 더 작은 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 영역(15)에서 표면에서의 응력은 상기 제 1 영역(15)의 부피의 중심에서의 응력보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 두께가 표면의 적어도 일부 영역을 따라서 변하며, 흡수 계수는 상기 두께에 따라 국소적으로 변하는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 제 1 영역(15)은, 3개 이상의 에지를 따라 그 외연부의 50% 이상을 따라, 인접하고 밝게 형성되지 않은 제 2 영역들에 의해 에워싸이는 창(window)이거나, 또는
    - 상기 유리 세라믹 조리판의 일측 면(3)에 있는 하나 이상의 상기 제 1 영역(15)의 총 표면적은 상기 일측 면의 면적의 1/3 이하를 점유하는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도, 900나노미터 이상, 바람직하게는 1100나노미터 내지 1400나노미터 범위의 파장을 갖는 스펙트럼 범위에서 상기 제 1 영역(15)의 흡수 계수는 인접한 제 2 영역(16)의 흡수 계수보다 더 높고, 그에 따라 900나노미터가 넘는 파장을 갖는 스펙트럼 범위에서의 상기 제 1 영역(15)의 통합 광 투과율은 상기 스펙트럼 범위에서의 상기 인접한 제 2 영역(16)의 통합 광 투과율보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판.
  17. 국소적으로 변경된 투과율을 갖는 유리 세라믹 조리판을 제조하기 위한 방법으로서,
    - 착색 금속 이온들로 부피 착색된 유리 세라믹 판을 제공하는 것, 및
    - 상기 유리 세라믹 판의 부피 내에서 흡수되는 전자기 방사선을 상기 유리 세라믹 판의 국소 영역으로 지향시키는 것
    을 포함하고,
    - 상기 전자기 방사선의 파워 밀도는, 상기 유리 세라믹 판의 조사된 영역이 가열되도록 선택되고, 가열은 적어도, 가열된 영역의 부피 내에서 광 파장이 380나노미터와 780나노미터 사이인 가시 스펙트럼 범위 이내의 스펙트럼 범위에서 유리 세라믹 재료의 투과율이 증가될 때까지 이루어지며, 그리고
    - 상기 전자기 방사선의 조사는 가열 후에 종료되고 조사된 영역은 냉각되는 것인 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 가열은 레이저(9)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 레이저 스캐너에 의해 레이저 빔이 상기 유리 세라믹 조리판의 표면에 걸쳐 스캐닝되며, 이에 의해 그 표면이 상기 유리 세라믹 조리판의 표면 상에서 상기 레이저 빔의 광점(light spot)보다 더 큰 영역이 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  20. 제 17항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 바나듐 산화물로 부피 착색된 유리 세라믹 조리판이 제공되며, 국소 영역에서 380나노미터와 780나노미터 사이의 가시 스펙트럼 범위에서의 투과율은 가열에 의해 증가되는 것인 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  21. 제 17항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 후 유리 세라믹은, 초당 1K 이상, 바람직하게는 초당 5K 이상, 더 바람직하게는 초당 10K 이상의 냉각 속도로, 적어도 최대 온도에서부터 이 최대 온도의 100K 아래까지의 온도 범위 이내에서 냉각되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  22. 제 17항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 세라믹은 분당 250K 이상의 온도 변동률로 가열되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  23. 제 17항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 그 상부에 상기 유리 세라믹 판(1)이 배치되는 장치, 바람직하게는 지지대에 의해, 상기 유리 세라믹 판(1)을 통해 투과되는 전자기 방사선은 상기 유리 세라믹 판(1) 내로 재귀 반사되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  24. 제 17항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 세라믹 판(1)의 표면은 전자기 방사선에 대한 노출 중에 냉각 유체(18)로 냉각되는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  25. 제 17항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 사후 열처리 단계가 냉각 후에, 특히 인장 응력을 소멸시키기 위해 실행되며, 상기 사후 열처리 단계는 바람직하게는 하기 단계들, 즉
    - 전자기 방사선을 이용한 제 2 가열 단계,
    - 노 내에서 열 재가열 및 어닐링하는 단계
    중에서 하나 이상의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 세라믹 조리판의 제조 방법.
  26. 제 1항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 따르는 유리 세라믹 조리판을 포함하는 유리 세라믹 쿡탑(20)에 있어서,
    상기 유리 세라믹 조리판(1)은 제 1 영역(15)을 포함하고, 이 제 1 영역은 두 면(3, 5) 중 일측 면에서부터 이에 대향하는 표면까지 유리 세라믹 조리판을 통해 연장되고, 상기 제 1 영역 내에서 통합 광 투과율은 인접한 영역(16)에 비해 증가되며, 상기 제 1 영역 하부에는 그 광이 상기 제 1 영역(15)을 통과하여 보일 수 있는 표시 장치가 배치되는 것인 유리 세라믹 조리 쿡탑.
  27. 제 26항에 있어서,
    - 상기 제 1 영역(15)은, 3개 이상의 에지를 따라 그 외연부의 50% 이상을 따라 인접하고 밝게 형성되지 않은 제 2 영역들에 의해 에워싸이는 창이거나, 또는
    - 상기 유리 세라믹 조리판의 일측 면(3) 상에서 상기 제 1 영역(15)의 총 표면적은 상기 일측 면의 표면적의 1/3 이상을 점유하는 것인 유리 세라믹 조리 쿡탑.
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