DE20106167U1 - Hob with a glass ceramic plate as the cooking surface - Google Patents
Hob with a glass ceramic plate as the cooking surfaceInfo
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Description
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Schott GlasSchott Glass
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Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte als KochflächeHob with a glass ceramic plate as cooking surface
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Kochfeld mit einer Glaskeramikplatte als KochflächeHob with a glass ceramic plate as cooking surface
Beschreibung:Description:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Glaskeramikplatte, die als Kochfläche in einem Kochfeld dient und auf ihrer Oberseite eine Schutzschicht mit einer gegenüber der Glaskeramik erhöhten Kratzfestigkeit besitzt.The invention relates to a glass ceramic plate which serves as a cooking surface in a hob and has a protective layer on its upper side with increased scratch resistance compared to the glass ceramic.
Moderne Kochfelder besitzen eine Glaskeramikplatte als Kochfläche, wobei die Glaskeramikplatte typischerweise plan ist, aber auch zwei- oder ;Modern hobs have a glass ceramic plate as a cooking surface, whereby the glass ceramic plate is typically flat, but can also be two- or three-layered.
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.can be deformed in three dimensions. There are glass ceramic plates known from print or on the market that are undecorated or decorated with temperature-stable colors, e.g. ceramic colors. The cooking surface has individual cooking zones that are heated inductively, or with electrically operated halogen heaters, or with gas radiant heating elements.
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.Glass ceramic plates typically have a Mohs hardness of 5 - 6, which is comparable to the steel from which the cookware is typically made. When the cookware is moved around or the cooking surfaces are cleaned with abrasive cleaning agents and sponges etc. in daily use, the cooking surface is exposed to high mechanical stress, which leads to signs of wear, i.e. to certain noticeable scratches.
Die Glaskeramikplatten der früheren Generation besaßen eine orangenhautähnliche typische Oberflächenstruktur, die dadurch eine relativThe glass ceramic plates of the previous generation had a typical orange peel-like surface structure, which made it relatively
geringe KratzerauiFälligkeit 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.The surfaces of the glass ceramic plates have, however, become smoother and shinier over time, which, for the reasons mentioned above, leads to increased scratch proneness.
Es sind auch Kochfelder mit einer Glaskeramikplatte als Kochfläche bekannt, die auf der Oberseite mit keramischen Farben dekoriert sind. 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.There are also hobs with a glass ceramic plate as the cooking surface, which are decorated with ceramic colors on the top. These ceramic colors reduce the conspicuousness of signs of wear caused by moving pots and cleaning, but the decorative layer is also exposed to the mechanical stress described above through daily use, which means that over time it also shows signs of wear and becomes increasingly unsightly due to abrasion. In addition, ceramic colors are currently being used less and less to cover the entire surface for design reasons. A decorative design is often limited to just marking a cooking zone and company logos. The majority of the cooking surfaces therefore remain undecorated, so that there is a very large surface area that consists only of glass ceramic and is therefore "directly" exposed to mechanical stress caused by moving pots, cleaning, etc.
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.EP 0 231 529 B1 solves the problem of the high sensitivity to scratches and the high visibility of scratches on the top of the cooking surface as well as the abrasion of the decorative paint applied to the cooking surface by raising certain statistically distributed surface areas of the glass ceramic cooking surface relative to their surroundings. Therefore, essentially only the raised areas are exposed to abrasion.
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 GlaskeramikkochflächeEP 0 716 270 Bl describes a glass ceramic cooking surface, on the top of which a decoration is provided, which has a protective layer in the form of an enamel or silicate coating with increased scratch resistance compared to glass ceramic to avoid scratches or signs of use, whereby this protective layer covers the glass ceramic cooking surface
geschlossen bzw. möglichst geschlossen bedeckt, und auf diese Schutzschicht oder direkt auf die Glaskeramikoberfiäche ein Dekor aufgedruckt ist.closed or covered as closed as possible, and a decoration is printed on this protective layer or directly on the glass-ceramic surface.
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 Lanzeitschutz.Although this protective layer fundamentally increases the mechanical resilience of the glass ceramic cooking surfaces, so that the cooking surface is less likely to be scratched when in use than an unprotected cooking surface, the enamel or silicate protective layers disclosed in the EP document alone do not yet offer optimal long-term mechanical protection.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete, als Kochfläche in einem Kochfeld dienende Glaskeramikplatte mit einer derartigen Schutzschicht zu versehen, die eine dauerhafte Verbesserung hinsichtlich derThe invention is based on the object of providing the glass ceramic plate referred to at the outset, which serves as a cooking surface in a hob, with such a protective layer that it provides a permanent improvement in terms of
mechanischen Belastbarkeitmechanical resilience
Verringerung der Kratzerauffälligkeit Reinigung der Oberfläche von LebensmittelverschmutzungenReduction of scratches Cleaning the surface of food contamination
gewährleistet und somit ein produktions-, transport- und kundenfreundlicheres handling der die Kochfläche bildenden Glaskeramik ermöglicht.and thus enables more production, transport and customer-friendly handling of the glass ceramic that forms the cooking surface.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt ausgehend von einer Glaskeramikplatte, die als Kochfläche in einem Kochfeld dient und auf ihrer Oberseite eine Schutzschicht mit einer gegenüber der Glaskeramik erhöhten Kratzfestigkeit besitzt, gemäß der Erfindung dadurch, daß die Schutzschicht aus einer Hartstoffschicht, oder einer WeichstofFschicht oder aus einer Schmierstoffschicht oder aus Kombinationen von diesen Schichten besteht.This object is achieved starting from a glass ceramic plate which serves as a cooking surface in a hob and has on its upper side a protective layer with increased scratch resistance compared to the glass ceramic, according to the invention in that the protective layer consists of a hard material layer, or a soft material layer or a lubricant layer or combinations of these layers.
Diese Schutzschichten sind auf relativ einfache, konventionelle Weise auf die Glaskeramikplatte aufzubringen und bieten einen mechanischen Langzeitschutz.These protective layers can be applied to the glass ceramic plate in a relatively simple, conventional manner and provide long-term mechanical protection.
Durch die DE 42 Ol 914 A 1 ist es bekannt, Abtastfenster aus Glas oder Glaskeramik von in Kassen von Supermärkten und anderen Verbrauchermärkten installierten Abtastsystemen zum Erfassen von auf den Warenverpackungen aufgebrachten Strichkodes, oberseitig mit einer lichtdurchlässigen Hartmaterial-Schicht, auf der wiederum eine lichtdurchlässige gleitfähige Beschichtung aufgebracht ist, zu versehen, um dieses Abtastfenster verschleißfester zu machen.From DE 42 Ol 914 A 1 it is known to provide scanning windows made of glass or glass ceramic of scanning systems installed in cash registers of supermarkets and other consumer markets for detecting bar codes applied to the packaging of goods, with a translucent hard material layer on the top, on which in turn a translucent, slippery coating is applied, in order to make this scanning window more wear-resistant.
Diese Schrift kann jedoch dem Fachmann für Kochsysteme keinen Hinweis bzw. keine Anregung geben, da die Kochflächen sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind, was zu thermomechanischen Spannungen zwischen der Glaskeramik und der Schutzschicht führt, und Materialien erfordert, die bis zu 800° C temperaturbeständig sein müssen, wogegen die Abtastfenster praktisch nur Raumtemperatur haben. Dies zeigt auch die Tatsache, daß die'Erfinder zu der eingangs zitierten EP-Schrift 0 716 270 Bl trotz der bekannten Lehre aus der vorgenannten DE-Schrift wegen der thermomechanischen Spannungen und der Temperaturbeständigkeit allein die Anwendung von Emailflüsse- bzw. Silikatschichten als Schutzschichten für Kochflächen offenbaren.However, this document cannot provide any information or inspiration to the person skilled in cooking systems, since the cooking surfaces are exposed to very high temperatures, which leads to thermomechanical stresses between the glass ceramic and the protective layer, and requires materials that must be temperature-resistant up to 800° C, whereas the scanning windows are practically only at room temperature. This is also shown by the fact that the inventors of the EP document 0 716 270 B1 cited at the beginning, despite the known teaching from the aforementioned DE document, only disclose the use of enamel fluxes or silicate layers as protective layers for cooking surfaces due to the thermomechanical stresses and temperature resistance.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in einer schematischen Schnittansicht einen Ausschnitt aus einerFig. 1 shows a schematic sectional view of a section of a
Glaskeramik-Kochfläche, bei der eine erfindungsgemäß zusammengesetzte Schutzschicht die Kochfläche vollständig bedeckt und ein Dekor auf der Oberseite der Schutzschicht aufgebracht ist,Glass ceramic cooking surface, in which a protective layer composed according to the invention completely covers the cooking surface and a decoration is applied to the upper side of the protective layer,
Fig. 2 eine zweite Ausführung in der Darstellungsart nach Fig. 1, beiFig. 2 shows a second embodiment in the manner shown in Fig. 1, in which
der die Schutzschicht das Dekor vollständig einschließt und einethe protective layer completely encloses the decor and a
ebene Oberseite aufweist,
Fig. 3 eine dritte Ausführung in der Darstellungsart nach Fig. 1, beihas a flat top,
Fig. 3 shows a third embodiment in the representation according to Fig. 1, in
der die Schutzschicht sanft auslaufende Übergänge zwischen den Dekoren aufweist, die sich in den Zwischenräumen überlappen,the protective layer has gently tapered transitions between the decors, which overlap in the gaps,
und
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform entsprechend derjenigen in FJg. 3,and
Fig. 4 shows a fourth embodiment corresponding to that in Fig. 3,
bei der sich die Übergänge in den Dekorzwischenräumen nicht überlappen.where the transitions in the decorative spaces do not overlap.
Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, mit einer ausschnittsweise dargestellten Glaskeramikplatte 1 als Kochfläche, die oberseitig an ihrer gesamten Oberfläche mit einer kratzfesten Schutzschicht 2 versehen ist, so daß diese Schutzschicht die Glaskeramikplatte vollständig versiegelt. Oberhalb der Schutzschicht sind symbolisch angedeutete Dekore 3 aufgebracht, z.B. Kochzonenmarkierungen, Firmenlogos und dergleichen. Durch diese Schutzschicht 2 wird verhindert, daß die Kochfläche einer hohen mechanischen Belastung durch den täglichen Gebrauch ausgesetzt ist, z.B. verursacht durch das Verschieben von Töpfen, Reinigen der Kochflächen mit abrasiven Reinigungsmitteln und Schwämmen. \¥ Fig. 1 shows a first embodiment of the invention, with a partially shown glass ceramic plate 1 as a cooking surface, which is provided with a scratch-resistant protective layer 2 on its entire surface, so that this protective layer completely seals the glass ceramic plate. Symbolically indicated decorations 3 are applied above the protective layer, e.g. cooking zone markings, company logos and the like. This protective layer 2 prevents the cooking surface from being exposed to high mechanical stress through daily use, e.g. caused by moving pots, cleaning the cooking surfaces with abrasive cleaning agents and sponges. \¥
In den Figuren 2-4 sind Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, bei denen jeweils die Schutzschicht 2 oberhalb der Dekore 3 aufgebracht ist, d.h. bei denen die Dekore 3 vollständig durch die Schutzschicht 2 abgedeckt sind, so daß ein leichtes Verschieben von Gegenständen auf der Glaskeramikplatte 1 ermöglicht wird, unter gleichzeitigem Schutz der Dekore 3 vor mechanischem Abrieb.Figures 2-4 show embodiments of the invention in which the protective layer 2 is applied above the decorations 3, i.e. in which the decorations 3 are completely covered by the protective layer 2, so that objects can be easily moved on the glass ceramic plate 1, while at the same time protecting the decorations 3 from mechanical abrasion.
Bei der Ausfiihrungsform nach Fig. 2 ist dabei die Ausführung der Schutzschicht 2 so getroffen, daß oberseitig eine ebene Fläche entsteht, die auch einen glatten Eindruck vermittelt.In the embodiment according to Fig. 2, the design of the protective layer 2 is such that a flat surface is created on the upper side, which also gives a smooth impression.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind in der Schutzschicht 2 sanft ausfließende Übergänge ausgebildet, die sich in den Dekorzwischenräumen überlappen bzw. dort ineinander übergehen.In the embodiment according to Fig. 3, gently flowing transitions are formed in the protective layer 2, which overlap or merge into one another in the decorative spaces.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Schutzschicht 2 auf der Glaskeramikplatte 1 so ausgebildet, daß zwischen den Dekoren 3 zwar ebenfalls sanft ausfließende Übergänge entstehen, die jedoch im Gegensatz zur Aüsführungsform nach Fig. 3 nicht überlappen bzw. ineinander übergehen, oder alternativ (nicht dargestellt), nur teilweise überlappen bzw. ineinander übergehen.In the embodiment according to Fig. 4, the protective layer 2 on the glass ceramic plate 1 is designed in such a way that gently flowing transitions are also created between the decorations 3, which, however, in contrast to the embodiment according to Fig. 3, do not overlap or merge into one another, or alternatively (not shown), only partially overlap or merge into one another.
Bei allen Ausführungsformen gilt, daß die Schichten 2 in sehr dünnen Schichtdicken von 2 nm bis 5000 nm aufgebracht werden, damit eine fehlende Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Glaskeramik und Schichtmaterial nicht zu Spannungen und damit zum Abplatzen der Schichten führt.In all embodiments, the layers 2 are applied in very thin layer thicknesses of 2 nm to 5000 nm so that a lack of adaptation of the thermal expansion coefficients between the glass ceramic and the layer material does not lead to stresses and thus to the flaking off of the layers.
Die Schutzschichten 2 werden, je nach verwendetem Material, mit unterschiedlichen konventionellen Verfahren abgeschieden, beispielsweise durch die SOL-GEL-Technik, die CVD (Chemical Vapor Deposition)-Verfahren, wobei hier insbesondere die PICVD-, PVD-, MVCVD- und RFCVD-Verfahren zu nennen sind, durch die Ionenaustausch-Verfahren und durch Sputtern.Depending on the material used, the protective layers 2 are deposited using different conventional methods, for example by the SOL-GEL technique, the CVD (Chemical Vapor Deposition) method, in particular the PICVD, PVD, MVCVD and RFCVD methods, by the ion exchange method and by sputtering.
Erfindungsgemäß besteht die Schutzschicht 2 aus einer Hartstoffschicht, oder einer Weichstoffschicht, oder aus einer Schmierstoffschicht oder aus Kombinationen aus diesen Schichten.According to the invention, the protective layer 2 consists of a hard material layer, or a soft material layer, or a lubricant layer or combinations of these layers.
Das Material der Hartstoifschicht besteht vorgzugsweise aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Zirconoxid, Yttriumoxid, Diamantfilm, diamantartigem Kohlenstoff, Siliciumnitrid, Bornitrid, chromhaltigen Legierungen und Kombinationen daraus, wobei Aluminiumoxid aufgetragen nach dem PICVD-Verfahren, eine besondere Stellung einnimmt.The material of the hard material layer preferably consists of aluminum oxide, aluminum nitride, zirconium oxide, yttrium oxide, diamond film, diamond-like carbon, silicon nitride, boron nitride, chromium-containing alloys and combinations thereof, with aluminum oxide applied using the PICVD process occupying a special position.
Als Materialien für die Schmierstoffschichten, die einen verminderten Reibungskoeffizienten aufweisen und so den Topf über die Kochfläche gleiten lassen und einen mechanischen Angriff des Glaskeramikmaterials verhindern, kommen beispielsweise in Frage: Diamantartiger Kohlenstoff, Polyethylen, Siliconpolymere, Polytetrafluorethylen, Zinnoxid, Bornitrid, Indiumoxid oder Kombinationen hiervon. Interessant hierbei sind die Materialien diamantähnlicher Kohlenstoff und Bornitrid, weil sie sowohl die Eigenschaften eines Hartstoffes als auch die eines Schmiermaterials miteinander vereinen.Examples of materials that can be used for the lubricant layers, which have a reduced coefficient of friction and thus allow the pot to glide over the cooking surface and prevent mechanical attack on the glass ceramic material, are: diamond-like carbon, polyethylene, silicone polymers, polytetrafluoroethylene, tin oxide, boron nitride, indium oxide or combinations thereof. The materials diamond-like carbon and boron nitride are interesting here because they combine the properties of both a hard material and a lubricating material.
Eine Kombination beider vorgenannten Schichten kann beispielsweise durch eine Kombination einer Zr/CrCN-Hartstoffschicht mit einer Schmierschicht aus Molybdänsulfid bestehen.A combination of both of the aforementioned layers can, for example, consist of a combination of a Zr/CrCN hard material layer with a lubricating layer of molybdenum sulfide.
Als Material für eine Weichstoffschicht, bei der Kratzer wieder ausheilen können, kommt beispielsweise ebenfalls Molybdänsulifd in Frage.Molybdenum sulphide, for example, can also be used as a material for a soft layer that allows scratches to heal.
Die Schutzschichten) kann vor oder nach der Primärkeramisierung aufgebracht werden.The protective layers can be applied before or after primary ceramization.
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