透明、着色的炉灶面以及制造这种炉灶面的方法技术

本发明专利技术涉及透明、着色的炉灶面以及制造这种炉灶面的方法。具体地，本发明专利技术涉及具有改进的颜色显示性能的、透明的着色炉灶面或炉盘，其由具有高温型石英混合晶体作为主要结晶相的玻璃陶瓷组成，其中所述玻璃陶瓷不包含化学澄清剂氧化砷和/或氧化锑，在大于450nm的整个波长范围内的可见光范围内的透射率大于0.1％，可见光范围内的光透射率为0.8‑2.5％，在1600nm处的红外透射率为45‑85％。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年9月16日、申请号为200980146559.2、专利技术名称为“具有改进的颜色显示性能的透明、着色的炉灶面以及制造这种炉灶面的方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及透明、着色的炉灶面以及制造这种炉灶面的方法。具体地，本专利技术涉及具有改进的颜色显示性能的透明、着色的炉灶面或炉盘，其包括高温型石英混合晶体作为主要结晶相的玻璃陶瓷，还涉及其制造方法。
技术介绍
具有玻璃-陶瓷板作为炉灶面或烹饪表面的炉盘是常见的技术。这种玻璃陶瓷板通常可作为平板或使其三维成形得到。以高温型石英混合晶体为主要结晶相的玻璃-陶瓷是由可结晶的锂铝硅酸盐玻璃制得的。这种玻璃陶瓷的制造通过若干步骤实现。在若干阶段中制备玻璃陶瓷。通过通常在1500至1650℃的温度下熔融的、由玻璃碎片的混合物以及原材料的粉末混合物组成的玻璃开始结晶。在熔融过程中，通常氧化砷和/或氧化锑被用作澄清剂。这些澄清剂与需要的玻璃陶瓷的性质是相容的，并导致熔融体的优良的气泡质量。虽然这些物质被紧紧嵌入玻璃结构中，考虑到安全和环保方面它们仍然是不利的。因此，在原料精炼，原料处理过程中以及由于在熔融过程中的挥发，必须遵守特殊的防范。近来，特别是SnO2的应用被描述为无害的澄清剂。为在常规的熔融温度下(最大约1680℃)达到理想的气泡质量，除了SnO2，优选使用卤化物作为其它的澄清剂。因此，在日本申请JP 11 100 229 A和JP 11 100 230 A中，描述了应用0.1-2重量％的SnO2和0-1重量％的Cl。根据这些文献，通过加入V2O5作为唯一的着色剂实现着色。也公开了加入0.05-1重量％的氟(US 2007 0004578 A1)或0.01-1重量％的溴(US 2008 0026927 A1)以支持通过SnO2澄清化。在这些文献中还描述了澄清化温度低于1700℃。主要的着色剂是V2O5。加入卤化物的缺点是由于它们在熔融温度下蒸发太快，它们生成有毒的化合物，例如HF。在DE 199 39 787 C2中描述了使用SnO2以及高于1700℃的高温澄清化以获得良好气泡质量。然而，这篇文献没有提供在开始于450nm的波长范围内达到良好指示性能的指导。在熔融和澄清化后，玻璃通常经历通过轧制或后来的浮法制备的热成型以制成板。一方面为了经济生产目的，希望低熔融温度和低加工温度VA，另一方面在成型工艺中，所述玻璃不应该显示任何失透。这意味着不允许形成干扰晶体，因为该干扰晶体会影响起始玻璃以及其制得的玻璃陶瓷的强度。由于在接近玻璃加工温度VA(粘度104dPas)的温度下进行成型，必须保证熔体的失透温度上限接近、并优选低于加工温度以避免干扰晶体的形成。然后通过控制结晶将起始玻璃转化为玻璃陶瓷制品。这种陶瓷化是在两步的温度工艺中进行的，其中最初通过在680至800℃的温度产生晶核，产生通常由ZrO2/TiO2混合晶体制成的晶种。SnO2也可能被包括在晶核中。由于随后温度的升高，高温型石英混合晶体在这些结晶核或晶种上生长。在850至950℃的温度下获得对于经济的快速陶瓷化所希望的高的晶体生长速度。在这个最高生产温度下，陶瓷混合物的结构均质化，该玻璃陶瓷的光学、物理和化学性质将得到调整。如果需要，该高温型石英混合晶体可被随后转化为热液石英混合物。转化为热液石英混合物是通过将温度升高至约950至1200℃的范围达到的。通过将高温型石英转化为热液石英混合物，该玻璃陶瓷的热膨胀系数升高，而透明度降低，这是由晶体尺寸的增大和伴随的光散射造成的。因此通常以热液石英混合物为主要相的玻璃陶瓷是半透明的或不透明的，并且与此伴随的光散射对显示性能具有不利影响。以高温型石英混合晶体为主要晶体相的这些玻璃陶瓷的重要特点是，制造在从室温至最高达700℃及更高的范围内具有＜0.5×10-6/K的极低热膨胀系数性质的材料。由于低的热膨胀，这些玻璃陶瓷具有优异的耐温差性和耐热冲击性。考虑到用作烹饪区域，基于由实际应用造成的需求的技术发展导致了对透射率的非常特殊和部分冲突的要求。为防止玻璃陶瓷烹饪表面下技术组件的令人烦扰的可视性，并且为了避免辐射加热元件导致的炫目效果，特别是亮的卤素加热器，该玻璃陶瓷炉灶面或炉盘受制于它们的光透射率。另一方面，即使当在低的功率运行时，辐射加热器在操作中应当是清晰可见的。同样为了显示器的性能，由于通常红色的LED被安装在烹饪板的下面，需要一定程度的光透射率。为满足这些需要，通常设定玻璃陶瓷炉灶面或炉盘的光透射率值为0.5至2.5％。这通过加入着色元素达到。然后，根据使用的通常为红色、紫色或橙棕色的产生颜色的元素，由于低的光透射率和透明性，不取决于使用的着色元素，从上面看来玻璃陶瓷炉灶面或炉盘呈现黑色。着色的显示器由发光电子组件组成，主要是在烹饪表面下安装的发光二极管。希望它们便于使用并且操作安全。因此，例如，不同烹饪区的电流加热功率或余热是视觉显示的。余热的显示对于安全处理是重要的，特别是当辐射体不发射或在感应加热的炉灶面或炉盘的情况下，其中一般不能够识别烹饪面是不是热的。通常为红色的LED在波长约630nm处发光。为了改进技术性能并且为住宅设备制造商通过设计提供差异化的可能，除了普通的红色显示器，也需要其它颜色的显示器。希望炉灶面或炉盘的红外透射率为45-85％。在红外范围的高透射率是有利的，因为辐射直接影响烹饪器的底部并在那里被吸收，从而使其较快达到过热。当由不正确的操作导致透射率太高时，烹饪表面的周围区域被过于剧烈地加热，例如当锅从自由辐射烹饪区移开时。由SCHOTT AG制造，称为Ceran的早期类型的玻璃陶瓷炉灶面或炉盘显示良好的颜色显示性能。通过加入用Sb2O3澄清化的NiO、CoO、Fe2O3和MnO，使Ceran着色。通过着色氧化物的这个组合，使具有常规厚度4mm的炉灶面或炉盘达到通常为1.2％的光透射率。取决于波长，380nm至500nm范围内的透射率为0.1至2.8％。对于常规在波长630nm处的红色LED，透射率约为6％。这种早期类型的玻璃陶瓷炉灶面或炉盘的缺点是使用的着色氧化物在红外区也有强的吸收。1600nm处的IR透射率低于20％。因此，降低了过热速度。Ceran的透射率曲线显示在“Low Thermal Expansion Glass Ceramics”一书的第66页中，该书编辑Hans Bach，Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1995(ISBN 3-540-58598-2)。组成列在“Glass-Ceramic Technology”一书的表2-7中，Wolfram和George Beall，The American Ceramic Society 2002。在较新的，进一步开发的玻璃陶瓷炉灶面或炉盘中，V2O5主要用于着色，因为它具有在可见光范围内的光吸收并在红外辐射内提供高透射率的特殊性质。通过V2O5的着色是一个非常复杂的过程。如在以前的研究(DE 19939787 C2)中所示，将氧化钒转换到着色状态的先决条件是一个氧化还原过程。在可结晶的起始玻璃中，V2O5颜色仍相对较弱，并导致略绿的色彩。在陶瓷化中，随着氧化还原过程进行，钒被还原，氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有改进颜色显示性能的透明的着色炉灶面或炉盘，其由包括高温型石英混合晶体作为主要结晶相的玻璃陶瓷组成，由此除了一些不可避免的痕量物质外，所述玻璃陶瓷不包含化学澄清剂氧化砷和/或氧化锑，其特征在于在大于450nm的整个可见光波长范围内的透射率值大于0.1％，可见透光率或亮度为0.8‑2.5％，在1600nm处的红外透射率为45‑85％，所述玻璃陶瓷包含着色氧化物Fe2O3与V2O5的组合以及它的氧化还原配对物SnO2，并且其特征在于所述玻璃陶瓷的组成，基于氧化物以重量百分比计，基本由如下组分构成：其中1<Fe2O3/V2O5<8。

【技术特征摘要】
2008.10.07 DE 102008050263.41.一种具有改进颜色显示性能的透明的着色炉灶面或炉盘，其由包括高温型石英混合晶体作为主要结晶相的玻璃陶瓷组成，由此除了一些不可避免的痕量物质外，所述玻璃陶瓷不包含化学澄清剂氧化砷和/或氧化锑，其特征在于在大于450nm的整个可见光波长范围内的透射率值大于0.1％，可见透光率或亮度为0.8-2.5％，在1600nm处的红外透射率为45-85％，所述玻璃陶瓷包含着色氧化物Fe2O3与V2O5的组合以及它的氧化还原配对物SnO2，并且其特征在于所述玻璃陶瓷的组成，基于氧化物以重量百分比计，基本由如下组分构成：其中1<Fe2O3/V2O5<8。2.根据权利要求1所述的炉灶面或炉盘，其特征在于具有如下的透射率值：450nm处>0.15％500nm处>0.15％550nm处>0.25％630nm处3-9％1600nm处50-80％并且在可见光范围内的透光率为1.0-2.0％。3.根据权利要求1或2中任一项所述的炉灶面或炉盘，其特征在于起始玻璃的快速陶瓷化能力，和基于氧化物以重量百分比计的玻璃陶瓷的组成基本由如下物质构成：且2<Fe2O3/V2O5<6。4.根据前述权利要求1至3中至少一项所述的炉灶面或炉盘，其特征在于玻璃陶瓷的组成基于氧化物以重量百分比计含有：CaO 0.2-1SrO 0.1-1。5.根据前述权利要求1至4中至少一项所述的炉灶面或炉盘，其特征在于加工温度VA低于1320℃可结晶的起始玻璃的良好可熔性和抗失透性，失透上限比VA低至少30℃，以及基于氧化物以重量百分比计的玻璃陶瓷的组成为：且2<Fe2O3/V2O5<6。6.根据前述权利要求1至5中至少一项所述的炉灶面或炉盘，其特征在于在高于1580℃、优选高于1640℃的温度下，玻璃陶瓷和/或可结晶的起始玻璃的平衡氧分压pO2为1巴。7.根据权利要求6所述的炉灶面或炉盘，其特征在于平衡氧分压由高于1700℃、优选高于1750℃的熔融玻璃的温度确定。8.根据权利要求6或7中任一项所述的炉灶面或炉盘，其特征在于V2O5的含量低于0.04重量％、优选低于0.03重量％。9.根据前述权利要求1至8中至少一项所述的炉灶面或炉盘，其特征在于玻璃熔体的温度高于1700℃、优选高于1750℃，产生的气泡数量小于5个气泡/kg玻璃，并且Fe2O3含量为SnO2含量的至少20重量％。10.根据前述权利要求1至9中至少一项所述的炉灶面或炉盘，其特征在于代替或除了通常的红色显示器外，可使用一种或多种其它颜色的显示器，例如蓝色、绿色、黄色、橙色或白色。11.一种制造透明的着色炉灶面或炉盘的方法，所述炉灶面或炉盘具有改进的颜色显示性能，其由高温型石英混合晶体为主要结晶相的玻璃陶瓷组成，其特征在于，除了一些不可避免的痕量物质外，能够不再使用氧化砷和/或氧化锑化学澄清剂，并且所述玻璃陶瓷包含着色氧化物Fe2O3与V2O5的组合以及它的氧化还原配对物SnO2，其中1<Fe2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗里德里希·西贝斯，乌尔里希·席夫纳，沃尔夫冈·斯楚米德鲍尔，克劳斯·舍恩贝格尔，
申请(专利权)人：肖特公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE