WO2003008355A1 - Mit einem kratzschutz versehener flächiger körper - Google Patents

Mit einem kratzschutz versehener flächiger körper Download PDF

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WO2003008355A1
WO2003008355A1 PCT/EP2002/007599 EP0207599W WO03008355A1 WO 2003008355 A1 WO2003008355 A1 WO 2003008355A1 EP 0207599 W EP0207599 W EP 0207599W WO 03008355 A1 WO03008355 A1 WO 03008355A1
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glass
material particles
hard material
ceramic
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PCT/EP2002/007599
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Bernd Schultheis
Cora Krause
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Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/006—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character
    • C03C17/007—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with materials of composite character containing a dispersed phase, e.g. particles, fibres or flakes, in a continuous phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/40—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer
    • C03C2217/42—Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of particles only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/77—Coatings having a rough surface

Definitions

  • the invention relates to a flat body provided with a scratch protection made of hard materials, in particular to an optically transparent body such as glass, glass ceramic.
  • the invention relates in particular to a glass ceramic plate which serves as a cooking surface in a hob and has a protective layer on its upper side with an increased scratch resistance compared to the glass ceramic.
  • Modern hobs have a glass ceramic plate as the cooking surface, the glass ceramic plate being typically flat, but also being able to be deformed in two or three dimensions. Both glass ceramic plates are known in writing or on the market, which are undecorated or with temperature-stable colors, e.g. ceramic colors, are decorated.
  • the cooking surface has individual cooking zones which are heated inductively, or with electrically operated halogen radiators, or with gas radiant heating elements.
  • Glass ceramic plates typically have a Mohs hardness with a degree of hardness of 5-6, which is comparable to the steel from which the cookware is typically made.
  • the glass ceramic plates of the earlier generation had a typical orange peel-like surface structure, which made them relatively scratch-free.
  • the surfaces of the glass ceramic plates have become smoother and glossier over time, which leads to increased scratches for the reasons mentioned above.
  • EP 0 231 529 B1 solves the problem of high sensitivity to scratching and the high visibility of scratches on the top of the cooking surface, as well as the rubbing off of the decorative paint applied to the cooking surface, in that certain statistically distributed surface areas of the glass ceramic cooking surface are exaggerated relative to their surroundings. Therefore, essentially only the peaks are exposed to abrasion.
  • EP 0 716 270 B1 describes a cooking surface made of glass ceramic, on the top of which a decor is provided which is used to avoid scratching or Signs of wear has a protective layer in the form of an enamel flow or silicate coating with an increased scratch resistance compared to the glass ceramic, this protective layer covering the glass ceramic cooking surface closed or as closed as possible, and a decor is printed on this protective layer or directly on the glass ceramic surface.
  • the protective layer is preferably formed from a dark material. This protective layer increases the mechanical resilience of the glass ceramic cooktop, so that there is less scratching when using the cooktop compared to an unprotected cooktop, but the enamel flow or silicate protective layers disclosed in the EP document do not yet offer optimal mechanical long-term protection ,
  • the protective layer itself is a decor that is applied by means of screen printing.
  • These decor colors are usually based on the same flows as the decor colors used for the optical design. They are therefore subject to the same restrictions with regard to abrasion.
  • the minimum dimension of such decors is of the order of 0.5 mm, which is in any case optically conspicuous and is therefore disruptive in terms of design, in particular if optically transparent glasses or glass ceramics are desired.
  • a disadvantage is the large outlay in terms of process, especially when large-area coatings have to be applied homogeneously. So far Inhomogeneities cannot be avoided, which also permanently disturbs the visual appearance.
  • WO 96/31995 describes an inductively heated glass or glass ceramic cooktop with integrated coils, on which a hard material layer made of A1 2 0 3 is applied in a layer thickness between 50 and 200 ⁇ m using the technique of plasma spraying.
  • the scratch protection problems are similar in the case of other optically transparent flat bodies made of glass, glass ceramic or plastic.
  • the object of the invention is to provide highly effective scratch protection for a flat body, which is practically imperceptible visually, at most as a matt, uniform surface, and can also be applied in large areas or at low cost.
  • This object is achieved according to the invention by a flat body with a scratch protection made of hard materials, which are partially embedded by very fine hard material particles with dimensions in the order of magnitude of ⁇ 5 ⁇ m, which are finely distributed stochastically in the surface of the body to form a structured surface, is formed.
  • the scratch protection according to the invention thus practically does not constitute a self-contained, uniform layer, but rather the hard material particles form a kind of "debris field" on the surface of the body, since they are not completely embedded. Because these hard material particles are practically individual are embedded in the surface of the body, the scratch protection adheres well to the body, and is therefore highly effective, especially since the protruding hard material particles alone make direct contact with the scratching object.
  • the stochastic fine distribution of the very fine hard material particles ensures that the scratch protection is practically invisible, at best as a matt, uniform surface.
  • DE 38 44 522 C2 describes a method for coating household objects with a ceramic hard material layer, which is continuously sealed with lacquers so that no grease can penetrate and discolor the surface.
  • the hard material particles whose grain size should be in the range between 5 ⁇ m and 20 ⁇ m, are thus complete, i.e. embedded in the hard material / lacquer layer on all sides, so that the lacquer surfaces are directly exposed to a scratching object and can thus change their visual appearance or suffer severe abrasion. There can therefore be no question of a “debris field” with hard material particles ⁇ 5 ⁇ m as in the case of the invention.
  • DE 196 29 241 relates to a method for producing a non-slip surface of a glass cover plate for floor lights so that passers-by cannot slip on the glass cover plate.
  • the glass cover plate is provided with a carrier layer in which hard material particles are inserted. These particles have a very coarse grain size, typically 280 - 300 ⁇ m, so that the anti-slip effect is effective. Such a coarse grit would not be suitable for scratch protection as such because it would impair the visual appearance of the body too much.
  • DE 100 40 013 AI relates to a sanitary article made of plastic, which has a scratch-resistant coating on the user surface, which contains inorganic hard particles in a uniform distribution, the size of which is in the nanometer range (0.01-0.11 ⁇ m).
  • the hard material particles are completely embedded in the associated coating, which is preferably a lacquer-like coating. They should be kept in a binder matrix and should not cause any change in gloss.
  • the essential feature according to the invention that the hard material particles are only partially embedded in the scratch protection layer in the manner of the "debris field" in order to form the contact surface for objects to be scratched is neither described in the abovementioned document, nor are indications in this direction available.
  • the "packing density" of the hard material particles determines the degree of coverage of the body surface.
  • the arrangement can, depending on the intended use of the body, be such that the scratch protection is designed as a partial layer with a degree of coverage of ⁇ 100%, preferably ⁇ 50%, on the surface of the body, or alternatively that the scratch protection is almost is fully formed with an occupancy rate of almost 100%.
  • the hard material particles are ceramic particles made of oxidic or non-oxidic ceramic, the ceramic preferably consisting of aluminum oxide, boron nitride, zirconium oxide or silicon nitride.
  • the particle size and the grain size also have a decisive influence on the efficiency of the scratch protection and its visual perceptibility.
  • the grain size distribution is defined by D values. So D 50 means that 50% of all particles have the specified grain size, and for example D 90 that 90% of all particles have the specified grain size. It is advantageous if, according to an embodiment of the invention, the particle size is in the range from D 90 ⁇ 5 ⁇ m, typically ⁇ 1 ⁇ m, and from D 50 typically in the range from 0.1 to 2 ⁇ m.
  • the hard particles from splates i.e. lens-shaped particles with a typical diameter of 10 to 50 microns and a thickness of typically 1-5 microns exist.
  • the hard material particles can be embedded directly in the surface of the body, or alternatively in an intermediate layer, which is previously applied to the body surface and is relatively low-melting compared to the body material and thus lower process times when preheating or lower energies when using thermal spraying processes when embedding , allowed.
  • the lowering of the process temperature and the improvement of the adhesion is promoted if the intermediate layer consists of silicate material, preferably SiO 2 , and this silicate intermediate layer is doped with an alkali and / or boron and / or fluorine.
  • this intermediate layer which can also be formed by several individual layers, approximates the thermal expansion of the body material to that of the ceramic article.
  • the intermediate layer has a particularly favorable effect if the layer thickness of the intermediate layer is ⁇ 10 ⁇ m, typically in the range of 0.2-0.5 ⁇ m.
  • pigments can advantageously be added to the hard material particles, or the hard material particles can themselves represent dye particles, for example Co / Ni / Fe / Cr spinel (black), Zn / Cr / Fe spinel (brown), zircons , Rutile, perovskite, etc.
  • the hard material particles are melted and accelerated with high kinetic energy.
  • the particles cool down on impact and partially penetrate the surface of the body or the intermediate layer. These are deformed into splates.
  • this process is supported in such a way that the body may be preheated with the intermediate layer, preferably with a glass body to a temperature above Tg (glass point), so that a good one. Liability is given.
  • a very permanent scratch protection can be achieved if, according to an embodiment of the invention, the hard material particles are baked or sintered in.
  • the body provided with the scratch protection is preferably a glassy body, for example a float glass pane made of soda-lime glass, or borosilicate glass, or aluminosilicate glass, or a ceramized glass body, preferably one Glass ceramic plate that serves as a cooking surface for a hob.
  • the body can also be made of plastic such as PMMA or polycarbonate.
  • FIG. 1 in a schematic sectional view of a section of a
  • FIG. 2 shows a preferred device for applying the scratch protection to the cooking surface according to FIG. 1
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an optically transparent body according to the invention in the form of a glass ceramic plate 1, which is shown as a detail and serves as a cooking surface.
  • An intermediate layer 2 made of boron-containing flow is applied to the glass ceramic plate 1, into which the finest hard material particles 3, preferably ceramic particles are partially embedded to form a scratch protection in the manner of a "debris field".
  • the hard material particles 3 have a typical size of ⁇ 1 ⁇ m and are therefore no longer visually noticeable.
  • the area occupancy rate in the exemplary embodiment is ⁇ 50%.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a preferred embodiment for producing the glass ceramic plate 1 according to FIG. 1 provided with a scratch protection made of hard material particles 3.
  • a green glass plate is converted into a glass ceramic plate 1 in the usual way.
  • the temperature of the glass ceramic plate 1 at the exit of the ceramic furnace 4 is still 600 ° -700 ° C.
  • At least one plasma spray gun 5 is arranged at the furnace exit, which brings the hard material particles 3 from a storage container 6 onto the still hot and thus soft surface, so that the hard material particles 3 partially into the one shown in FIG. 1 Penetrate intermediate layer 2 and be anchored there.
  • the plasma spray gun 5 is preferably arranged pivotably.
  • the hard material particles can also be sprayed on after the hot shaping of the green glass to be ceramized.
  • the spraying is expediently carried out directly after the tempering furnace or alternatively during the float process.
  • the scratch protection layer can be applied before decorating or afterwards. In the latter case, the decor is also protected.
  • Optically transparent bodies provided with a scratch protection according to the invention can in particular be:
  • Prestressed soda-lime glass e.g. Control panel, oven panes
  • Glass dishes glass baking dish, microwave dishes, glass cutting board etc.
  • Glasses for motor vehicles headlights as well as other mechanically highly stressed glass, glass ceramic or plastic surfaces.

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Abstract

Flächige Körper, beispielsweise Glasplatten oder Glaskeramikplatten (1), die als Kochflächen für moderne Kochfelder dienen, bedürfen zweckmässigerweise eines Kratzschutzes, um betrieblich bedingte Gebrauchsspuren zu vermeiden. Es ist dabei bekannt, für den Kratzschutz Hartstoffpartikel einzusetzen. Erfindungsgemäss lässt sich ein besonders wirksamer Kratzschutz erzielen, wenn er durch sehr feine Hartstoffpartikel (3), die stochastisch feinverteilt in der Oberfläche des Körpers (1) unter Bildung einer strukturierten Oberfläche teilweise eingebettet sind, gebildet ist. Dabei sind die Hartstoffpartikel (3) vorzugsweise in einer Zwischenschicht (2) eingebettet.

Description

Mit einem Kratzschutz versehener flächiger Körper
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf einen mit einem Kratzschutz aus Hartstoffen versehenen flächigen Körper, insbesondere auf einen optisch transparenten Körper wie Glas, Glaskeramik.
Die Erfindung bezieht sich im speziellen auf eine Glaskeramikplatte, die als Kochfläche in einem Kochfeld dient und auf ihrer Oberseite eine Schutzschicht mit einer gegenüber der Glaskeramik erhöhten Kratzfestigkeit besitzt.
Moderne Kochfelder besitzen eine Glaskeramikplatte als Kochfläche, wobei die Glaskeramikplatte typischerweise plan ist, aber auch zwei- oder dreidimensional verformt sein kann. Es sind sowohl Glaskeramikplatten druckschriftlich bekannt bzw. auf dem Markt, die undekoriert oder mit temperaturstabilen Farben, z.B. keramischen Farben, dekoriert sind. Die Kochfläche weist einzelne Kochzonen auf, die induktiv, oder mit elektrisch betriebenen Halogenheizkörpern, oder mit Gas-Strahlungsheizelementen beheizt werden.
Glaskeramikplatten haben typischerweise eine Mohshärte mit einem Härtegrad von 5 - 6, der vergleichbar mit Stahl ist, aus dem typischerweise das Kochgeschirr hergestellt wird. Beim Verschieben des Kochgeschirres sowie beim Reinigen der Kochflächen mit abrasiven Reinigungsmitteln und Schwämmen etc. im täglichen Gebrauch, ist daher die Kochfläche einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt, die zu Gebrauchsspuren, d.h. zu einer bestimmten Kratzerauffälligkeit, führt. Die Glaskeramikplatten der früheren Generation besaßen eine orangenhautähnliche typische Oberflächenstruktur, die dadurch eine relativ geringe Kratzerauffälligkeit besaßen. Die Oberflächen der Glaskeramikplatten sind jedoch im Laufe der Zeit glatter und glänzender geworden, was aus den vorgenannten Gründen zu einer verstärkten Kratzerauffälligkeit führt.
Es sind auch Kochfelder mit einer Glaskeramikplatte als Kochfläche bekannt, die auf der Oberseite mit keramischen Farben dekoriert sind (DE 44 26 234 CI; DE 197 28 881 CI). Diese keramischen Farben mindern zwar die Auffälligkeit von Gebrauchsspuren, verursacht durch das Topfverschieben und die Reinigung, jedoch wird die Dekorschicht ihrerseits ebenfalls der vorbeschriebenen mechanischen Belastung durch den täglichen Gebrauch ausgesetzt, wodurch sie im Laufe der Zeit ebenfalls Gebrauchsspuren zeigt und durch den Abrieb immer unansehnlicher wird. Hinzu kommt, daß die keramischen Farben aus designerischen Gründen zur Zeit immer weniger flächenbedeckend verwendet werden. Oft beschränkt sich eine Dekor- Designausführung lediglich auf die Markierung einer Kochzone und auf Firmenlogos. Der größte Teil der Kochflächen bleibt daher undekoriert, so daß eine sehr große Angriffsfläche vorhanden ist, die nur aus Glaskeramik besteht und die daher dann "direkt" der mechanischen Belastung durch Topfschieben, Reinigung etc. stark ausgesetzt ist.
Die EP 0 231 529 Bl löst das Problem der hohen Kratzempfindlichkeit und der starken Sichtbarkeit von Kratzern auf der Kochflächenoberseite sowie das Abreiben der auf der Kochfläche aufgebrachten Dekorfarbe dadurch, daß bestimmte statistisch verteilte Oberflächenbereiche der Glaskeramik-Kochfläche relativ zu ihrer Umgebung überhöht sind. Daher sind im wesentlichen nur die Überhöhungen einem Abrieb ausgesetzt.
Die EP 0 716 270 Bl beschreibt eine Kochfläche aus Glaskeramik, auf deren Oberseite ein Dekor vorgesehen ist, die zum Vermeiden von Kratz- bzw. Gebrauchsspuren eine Schutzschicht in Form einer Emaillflüsse- oder Silikatbeschichtung mit einer gegenüber der Glaskeramk erhöhten Kratzfestigkeit besitzt, wobei diese Schutzschicht die Glaskeramikkochfläche geschlossen bzw. möglichst geschlossen bedeckt, und auf diese Schutzschicht oder direkt auf die Glaskeramikoberfläche ein Dekor aufgedruckt ist. Bevorzugt ist die Schutzschicht aus einem dunklen Material ausgebildet. Durch diese Schutzschicht wird zwar die mechanische Belastbarkeit der Glaskeramik-Kochflächen grundsätzlich erhöht, so daß im Gebrauch der Kochfläche eine verminderte Kratzerauffälligkeit gegenüber einer ungeschützten Kochfläche auftritt, jedoch bieten die allein in der EP-Schrift offenbarten Emaillflüsse- bzw. Silikatschutzschichten noch keinen optimalen mechanischen Langzeitschutz.
Nachteilig ist nämlich, daß die Schutzschicht selbst ein Dekor darstellt, das mittels Siebdruck aufgebracht wird. Diese Dekorfarben basieren in der Regel auf den gleichen Flüssen wie die zur optischen Gestaltung verwendeten Dekorfarben. Hinsichtlich Abrieb unterliegen sie damit gleichen Restriktionen. Die minimale Abmessung derartiger Dekore beträgt in der Größenordnung 0,5 mm, was auf jeden Fall optisch auffällig ist und somit designerisch störend ist, insbesondere wenn optisch transparente Gläser oder Glaskeramiken gewünscht sind.
In der älteren, nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 100 00 663.9 wird ein Verfahren und die zugehörige Vorrichtung beschrieben, mit denen ein optisch transparenter Körper mit einer Kratzschutzschicht aus A1203 ganzflächig mittels der PICVD-Technologie versehen wird, derart, daß sich eine Hartstoffschicht ausbildet.
Nachteilig ist der große Verfahrensaufwand, insbesondere wenn großflächige Beschichtungen homogen aufgebracht werden müssen. Bisher sind Inhomogenitäten nicht vermeidbar, was zudem das optische Erscheinungsbild nachhaltig stört.
Ferner beschreibt die WO 96/31995 eine induktiv beheizte Glas- oder Glaskeramikkochfläche mit integrierten Spulen, auf der eine Hartstoff-Schicht aus A1203 mittels der Technik des Plasmasprühens in einer Schichtdicke zwischen 50 und 200 μm aufgebracht ist.
Nachteilig ist hierbei, daß derart dicke Schichten sehr rauh sind und damit die Gebrauchseigenschaften, wie Topfabrieb, Handabrieb sowie das Reinigungsverhalten nachteilig beeinflußt werden. Weiterhin ändert sich das Erscheinungsbild der Kochflächen mit einer solchen Schicht gänzlich.
Bei anderen optisch transparenten flächigen Körpern aus Glas, Glaskeramik oder Kunststoff sind die Kratzschutzprobleme ähnlich gelagert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem flächigen Körper einen hochwirksamen Kratzschutz vorzusehen, der optisch praktisch nicht wahrnehmbar ist, allenfalls als matte, gleichförmige Oberfläche, und auch in großen Flächen bzw. kostengünstig aufbringbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung durch einen flächigen Körper mit einem Kratzschutz aus Hartstoffen, der durch sehr feine Hartstoffpartikel mit Abmessungen in der Größenordnung von < 5 μm, die stochastisch feinverteilt in der Oberfläche des Körpers unter Bildung einer strukturierten Oberfläche teilweise eingebettet sind, gebildet ist.
Der erfindungsgemäße Kratzschutz stellt somit praktisch keine in sich abgeschlossene gleichförmige Schicht dar, sondern die Hartstoffteilchen bilden sozusagen, da sie nicht vollständig einbettet sind, auf der Oberfläche des Körpers eine Art "Trümmerfeld" . Da diese Hartstoffpartikel praktisch einzeln in der Oberfläche des Körpers eingebettet sind, haftet der Kratzschutz gut am Körper, ist daher im hohen Maße wirksam, zumal allein durch die überstehenden Hartstoffteilchen der direkte Kontakt zum kratzenden Gegenstand hergestellt wird. Die stochastische Feinverteilung der sehr feinen Hartstoffpartikel sorgt dafür, daß der Kratzschutz praktisch optisch nicht wahrgenommen wird, allenfalls als matte, gleichförmige Oberfläche.
Die DE 38 44 522 C2 beschreibt ein Verfahren zum Beschichten von Haushaltsgegenständen mit einer keramischen Hartstoffschicht, die mit Lacken durchgehend versiegelt wird, damit kein Fett eindringen und den Untergrund verfärben kann. Die Hartstoffteilchen, deren Korngröße im Bereich zwischen 5 μm und 20 μm liegen soll, sind damit vollständig, d.h. allseits in der Hartstoff/Lackschicht eingebettet, so daß die Lackoberflächen direkt einem kratzenden Gegenstand ausgesetzt sind und sich damit in ihrer optischen Anmutung verändern kann bzw. einen starken Abrieb erleiden kann. Von einem "Trümmerfeld" mit Hartstoffteilchen < 5 μm wie im Fall der Erfindung kann daher keine Rede sein.
Die DE 196 29 241 betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer rutschfesten Oberfläche einer Glasabdeckscheibe für Bodenscheinwerfer, damit Passanten auf der Glasabdeckscheibe nicht ausrutschen können. Zu diesem Zweck wird die Glasabdeckscheibe mit einer Trägerschicht versehen, in welche Hartstoff- Partikel eingesetzt sind. Diese Partikel haben notwendigerweise eine sehr grobe Körnung, typischerweise 280 - 300 μm, damit der Antirutsch-Effekt wirksam ist. Eine derartig grobe Körnung wäre für einen Kratzschutz als solchen nicht verwendbar, weil er die optische Anmutung des Körpers zu stark beeinträchtigen würde.
Diese Veränderung der optischen Eigenschaften durch relativ große Partikel soll im Fall der DE 23 14 622 B2 bei einem lichtdurchlässigen Baumaterial gerade ausgenutzt werden, indem das Baumaterial mit einer Beschichtung versehen wird, die ein Granulat aus kleinen Kügelchen mit einem bevorzugten Durchmesser im Bereich von 90 bis 270 μm enthält. Dieses Granulat verstärkt in angestrebter Weise die Lichtdifmsionswirkung.
Die DE 100 40 013 AI betrifft einen Sanitärgegenstand aus Kunststoff, der auf der Benutzeroberfläche eine gegen Kratzer widerstandsfähige Beschichtung besitzt, die in gleichmäßiger Verteilung anorganische Hartstoffteilchen, deren Größe im Nanometerbereich (0,01 - 0,11 μm) liegt, enthält. Im bekannten Fall sind die Hartstoffteilchen vollständig in der zugehörigen Beschichtung, die vorzugsweise ein lackartiger Überzug ist, eingebettet. Sie sollen in einer Bindermatrix gehalten sein und keine Glanzveränderung hervorrufen. Das wesentliche erfindungsgemäße Merkmal, daß die Hartstoffpartikel nach Art des "Trümmerfeldes" nur teilweise in der Kratzschutzschicht eingebettet sind, um alleine die Kontaktfläche zu kratzenden Gegenständen zu bilden, wird in vorgenannter Schrift weder beschrieben noch sind Hinweise in dieser Richtung vorhanden.
Die "Packungsdichte" der Hartstoffpartikel bestimmt den Bedeckungsgrad der Körper-Oberfläche. Die Anordnung kann dabei, je nach Verwendungszweck des Körpers, so getroffen sein, daß der Kratzschutz als partielle Schicht mit einem Bedeckungsgrad von < 100 % , vorzugsweise < 50 % , auf der Oberfläche des Körpers ausgebildet ist, oder alternativ auch, daß der Kratzschutz nahezu vollflächig mit einem Belegungsgrad nahezu 100 % ausgebildet ist.
Ein besonders wirksamer Kratzschutz läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erzielen, wenn die Hartstoffpartikel Keramikpartikel aus oxidischer oder nicht oxidischer Keramik sind, wobei vorzugsweise die Keramik aus Aluminiumoxid, Bornitrid, Zirkonoxid oder Siliziumnitrid besteht. Auf die Effizienz des Kratzschutzes und seine optische Wahrnehmbarkeit hat auch die Partikelgröße, die Korngröße, einen maßgebenden Einfluß. Die Korngrößenverteilung wird dabei durch D- Werte definiert. So bedeuten D50, daß 50 % aller Teilchen die jeweils angegebene Korngröße haben, und beispielsweise D90, daß 90 % aller Teilchen die angegebene Korngröße haben. Vorteilhaft ist es dabei, wenn gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Partikelgröße im Bereich von D90 < 5 μm, typisch < 1 μm, und von D50 typisch im Bereich von 0,1 bis 2 μm liegt.
Alternativ dazu können auch die Hartstoffpartikel aus Splates, d.h. linsenförmig verformten Partikeln mit einem typischen Durchmesser von 10 bis 50 μm und einer Dicke von typisch 1 - 5 μm bestehen.
Die Hartstoffpartikel können direkt in der Oberfläche des Körpers eingebettet sein, oder alternativ in einer Zwischenschicht, die zuvor auf der Körperoberfläche aufgebracht ist, und gegenüber dem Körperwerkstoff relativ niedrigschmelzend ist und somit niedrigere Prozeßzeiten beim Vorheizen bzw. niedrigere Energien beim Anwenden von thermischen Spritzprozessen beim Einbetten, erlaubt. Das Verringern der Prozeßtemperatur und das Verbessern der Haftung wird dabei gefördert, wenn die Zwischenschicht aus silikatischem Material, vorzugsweise SiO2, besteht und diese silikatische Zwischenschicht mit einem Alkali und/oder Bor und/oder Fluor dotiert ist.
Zudem kann durch diese Zwischenschicht, die auch durch mehrere Einzelschichten gebildet sein kann, die thermische Ausdehnung des Körperwerkstoffes an die der Keramikartikel angenähert werden.
Eine besonders günstige Wirkung der Zwischenschicht ist gegeben, wenn die Schichtdicke der Zwischenschicht < 10 μm ist, typischerweise im Bereich von 0,2 - 0,5 μm liegt. Um einen farblichen Eindruck zu erzielen, können mit Vorteil den Hartstoffpartikeln Pigmente beigemischt werden, oder die Hartstoffpartikel können selbst Farbstoffpartikel darstellen, z.B. Co/Ni/Fe/Cr-Spinell (schwarz), Zn/Cr/Fe-Spinell (braun), Zirkone, Rutile, Perowskite, usw.
Ein besonders gutes Einbetten der Hartstoffpartikel läßt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung erzielen, wenn die Hartstoffpartikel im Wege eines thermischen Spritzprozesses wie Plasma- oder Flammspritzen eingebettet sind.
Bei diesem Verfahren werden die Hartstoffpartikel aufgeschmolzen und mit hoher kinetischer Energie beschleunigt. Beim Auftreffen erkalten die Partikel und dringen dabei teilweise in die Oberfläche des Körpers oder der Zwischenschicht ein. Dabei werden diese zu Splates verformt. Abhängig vom temperaturabhängigen Viskositätsverhalten der Oberfläche des Körpers oder der Zwischenschicht wird dieser Vorgang derart unterstützt, daß der Körper ggf. mit der Zwischenschicht vorgeheizt wird, vorzugsweise bei einem Glaskörper auf eine Temperatur überhalb Tg (Glaspunkt), so daß eine gute . Haftung gegeben ist.
Aber auch ein Einbetten der Hartstoffpartikel aus einer Suspension heraus durch Sedimentation ist prinzipiell denkbar.
Ein sehr dauerhafter Kratzschutz kann erzielt werden, wenn gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Hartstoffpartikel eingebrannt oder eingesintert sind.
Der mit dem Kratzschutz versehene Körper ist vorzugsweise ein glasiger Körper, z.B. eine Floatglasscheibe aus Kalknatronglas, oder Borosilikatglas, oder Alumosilikatglas, oder ein keramisierter Glaskörper, vorzugsweise eine Glaskeramikplatte, die als Kochfläche für ein Kochfeld dient. Der Körper kann allerdings auch aus Kunststoff wie PMMA oder Polycarbonat bestehen.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nähert erläutert:
Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht einen Ausschnitt aus einer
Glaskeramik-Kochfläche, auf der ein erfindungsgemäßer Kratzschutz aufgebracht ist, und
Fig. 2 eine bevorzugte Vorrichtung zum Aufbringen des Kratzschutzes auf die Kochfläche nach Fig. 1
Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optisch transparenten Körpers in Form einer ausschnittsweise dargestellten, als Kochfläche dienenden Glaskerramik-Platte 1. Auf der Glaskeramik-Platte 1 ist eine Zwischenschicht 2 aus Bor-haltigem Fluss aufgebracht, in die feinste Hartstoffpartikel 3, vorzugsweise keramische Partikel, zur Bildung eines Kratzschutzes nach Art eines "Trümmerfeldes" teilweise eingelagert sind. Die Hartstoffpartikel 3 besitzen eine typische Größe von < 1 μm und sind daher optisch nicht mehr auffällig. Der Flächenbelegungsgrad liegt im Ausführungsbeispiel bei < 50 % .
Die Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform zur Herstellung der mit einem Kratzschutz aus Hartstoffpartikeln 3 versehenen Glaskeramikplatte 1 nach Fig. 1.
In einem konventionellen Keramisierungsofen 4 wird in üblicher Weise eine Grünglasplatte in eine Glaskeramik-Platte 1 umgewandelt. Die Temperatur der Glaskeramik-Platte 1 am Ausgang des Keramisierungsofens 4 beträgt noch 600° - 700° C. Am Ofenausgang ist mindestens eine Plasma-Spritzpistole 5 angeordnet, die die Hartstoffpartikel 3 aus einem Vorratsbehälter 6 auf die noch heiße und damit weiche Oberfläche bringt, damit die Hartstoffpartikel 3 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 teilweise in die Zwischenschicht 2 eindringen und dort verankert werden.
Um einen homogenen Auftrag der Hartstoffpartikel zu gewährleisten, ist die Plasma-Spritzpistole 5 vorzugsweise schwenkbar angeordnet.
Das Aufspritzen der Hartstoffpartikel kann auch bereits nach der Heißformgebung des zu keramisierenden Grünglases erfolgen.
Bei der Herstellung von vorgespanntem Flachglas erfolgt das Aufspritzen zweckmäßig direkt nach dem Vorspannofen oder alternativ während des Floatprozesses.
Das Aufbringen der Kratzschutzschicht kann vor dem Dekorieren oder danach erfolgen. Im letzteren Fall ist auch das Dekor geschützt.
Mit einem erfindungsgemäßen Kratzschutz versehene optisch transparente Körper können insbesondere sein:
Glaskeramik-Kochflächen
Vorgespanntes Kalknatronglas, z.B. Bedienpanel, Backofenscheiben
Glasgeschirr (Glasbackschale, Mikrowellengeschirr, Glasschneidebrett etc.)
Glaskeramik-Kaminsichtscheiben
Herdsichtscheiben aus Glaskeramik, insbesondere für Pyrolyseherde
Glastische
Arbeitsplatten aus Glas
Gläser für Kfz. -Scheinwerfer sowie weitere mechanisch stark belastete Glas-, Glaskeramik- oder Kunststoff- Oberflächen.

Claims

Patentansprüche
1. Flächiger Körper mit einem Kratzschutz aus Hartstoffen, der durch sehr feine Hartstoffpartikel (3) mit Abmessungen in der Größenordnung von
< 5 μm, die stochastisch feinverteilt in der Oberfläche des Körpers (1) unter Bildung einer strukturierten Oberfläche teilweise eingebettet sind, gebildet ist.
2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kratzschutz als partielle Schicht mit einem Bedeckungsgrad von
< 100 % , vorzugsweise < 50 % , auf der Oberfläche des Körpers ausgebildet ist.
3. Körper nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kratzschutz nahezu vollflächig mit einem Belegungsgrad nahezu 100 % ausgebildet ist.
4. Körper nach Ansprach 1 oder 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffpartikel Keramikpartikel aus oxidischer oder nicht oxidischer Keramik sind.
5. Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramik aus Aluminiumoxid, Bornitrid, Zirkonoxid oder Siliziumnitrid besteht.
6. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße in Verbindung mit der Korngrößenverteilung im Bereich von D90 < 5 μm, typisch < 1 μm, und von D50 typisch im Bereich von 0,1 bis 2 μm liegt.
7. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffpartikel aus Splates mit einem typischen Durchmesser von 10 bis 50 μm und einer Dicke von nur einigen, vorzugsweise 1 bis 5 μm, bestehen.
8. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sehr feinen Hartstoffpartikel unmittelbar in der Oberfläche des Körpers eingebettet sind.
9. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die sehr feinen Hartstoffpartikel in mindestens einer auf der Oberfläche des Körpers aufgebrachten Zwischenschicht eingebettet sind.
10. Körper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus silikatischem Material, vorzugsweise Si02, besteht.
11. Körper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die silikatische Zwischenschicht mit einem Alkali und/oder Bor und/oder Fluor dotiert ist.
12. Körper nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Zwischenschicht < 10 μm ist, typischerweise im Bereich von 0,2 - 0,5 μm liegt.
13. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Hartstoffpartikeln Pigmente beigemischt sind.
14. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffpartikel selbst färbende Pigmente sind.
15. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffpartikel im Wege eines thermischen Spritzprozesses wie Plasma- oder Flammspritzen eingebettet sind.
16. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffpartikel im Wege der Ablagerang aus einer Suspension eingebettet sind.
17. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffpartikel eingebrannt oder eingesintert sind.
18. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Glas oder Glaskeramik besteht.
19. Körper nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß er als Glas/ Glaskeramik-Kochfläche oder Glas/Glaskeramik-Kaminscheibe ausgebildet ist.
20. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß er als Floatglasscheibe aus Kalknatronglas, Borosilikatglas oder Alumosilikatglas ausgebildet ist.
21. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Kunststoff wie PMMA oder Polycarbonat besteht.
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