KR20220125256A - 유리-세라믹 물품을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크래치-방지, 그리스-방지, 오염-방지 및 광 산란-방지 특성을 갖는 유리-세라믹 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 유리-세라믹 물품은 산술 표면 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 초과 및 6 ㎛ 미만, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛인 표면을 포함하며, 조도는 화학적 표면 처리를 사용하여 얻어진다. 유리-세라믹 물품은 조리 및/또는 음식 준비 표면으로서 사용하기에 특히 적합하다.

Description

유리-세라믹 물품을 제조하는 방법
본 발명은 스크래치, 기름진 자국, 먼지의 부착 및 광 산란에 대한 저항성 특성을 나타내는 표면을 포함하는 유리-세라믹 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 유리-세라믹 물품은 조리 표면 및/또는 식품의 준비를 위한 표면으로서 사용하기에 특히 적합하다.
유리-세라믹은 결정질 상 또는 결정이 분산된 것인 비정질 상을 포함하는 복합 재료이다. 이는 일반적으로 결정을 그 부피에서 제어된 방식으로 결정화하기 위해, "모 유리(mother glass)"라고 하는 유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리의 열 처리에 의해 얻어진다. 유리가 부분적으로 결정화되는 이러한 처리는 "세라믹화(ceramization) 처리" 또는 간단히 "세라믹화"라고 한다. 유리-세라믹의 최종 물리화학적 특성은 모 유리의 조성 및 세라믹화 처리에 따라 달라진다.
유리-세라믹은 그의 심미적 품질 및 그의 물리화학적 특성, 특히 그의 낮은 열팽창 계수 및 그의 열 충격에 대한 저항성으로 많은 분야에서 인정받고 있다. 이들은 특히 판의 형태로, 주방 장비에, 예를 들어 조리 장치의 조리 표면, 유리 오븐 벽, 및 식품의 준비를 위한 작업대, 작업 테이블 또는 작업 유닛의 작업 표면으로서 특히 사용된다. 이러한 적용에서, 유리-세라믹은 일반적으로 리튬 알루미노실리케이트를 기재로 한다.
이들의 용도에 따라, 유리-세라믹 물품에는 제어장치, 센서 및 디스플레이와 같은 다양한 액세서리가 제공될 수 있고, 이것은 사용자와 이러한 물품이 통합된 장치 사이의 상호작용을 가능하게 한다.
예를 들면, 이들에는 가열 및/또는 조명 수단과 같은 다양한 전기 및/또는 전자 장치를 작동 및 제어하기 위한, 터치-작동식 또는 광학식 키와 같은 제어장치가 제공될 수 있다. 이들은 또한 이러한 장치의 특정 작동 파라미터의 값 (예를 들어 난방 장치의 화력)을 나타내거나, 또는 또한 물품의 물리화학적 상태 (예를 들어 고온 영역의 시그널링)에 관한 인지 광 패턴 (예를 들어 아이콘 또는 숫자)의 투사, 특히 투과를 위한 디스플레이, 특히 광 디스플레이를 포함할 수 있다.
이들에는 또한 광학 및/또는 열 센서가 장착될 수 있어, 예를 들어 넘쳐 흐르는 액체와 같은 그의 표면 상의 요소를 감지하거나, 또는 또한 물품의 표면 온도를 측정하고, 디스플레이 영역을 통한 소리 시그널링 또는 시각 시그널링에 의해 사용자에게 경고할 수 있게 한다.
유리-세라믹 물품의 표면과 사용자 간의 상호작용, 특히 촉각, 및 액체 또는 고체 음식 물질 및 기계적 준비 기구 (예를 들어 나이프 블레이드)의 조작은 표면, 특히 지문과의 접촉 지점에서 다양한 보기 흉한 자국이 나타나게 한다. 이들은 또한 상부의 오염, 예컨대 물품의 표면 상의 건조된 또는 탄 식품의 잔해, 또는 스크래치를 유발할 수 있다.
이러한 자국 및 오염은 연마 제품을 사용하는 사용자에 의한 반복된 세정 작업으로 이어질 수 있고, 이것은 그 자체로 다른 스크래치를 유발할 수 있다. 이러한 다양한 문제는 무광택 또는 광택 있는 짙은 작업 표면을 포함하는 유리-세라믹 물품 상에서 특히 중요하다.
지문 및 오염을 피하고 스크래치의 나타남 또는 가시성을 제한하기 위해, 소수성 또는 소유성 특성을 갖는 다양한 유기 또는 무기 및 텍스처링된 또는 텍스처링되지 않은 코팅을 사용하는 것이 알려져 있다.
출원 WO2019158881 A1 및 WO2019158882 A1은 지문의 가시성을 제한하는 낮은 조도의 에나멜을 기술한다.
출원 WO2013190230 A1은 텍스처링된, 특히 졸-겔 층이 제공된 표면을 포함하는 유리-세라믹 물품을 기술한다. 텍스처는 규칙적인 패턴, 특히 높이가 2 내지 100 ㎛인 기하학적 패턴에 의해 형성된다.
출원 US6299940 A1은 지문 및 스크래치의 가시성을 제한할 수 있게 하는 텍스처링된 세라믹 페인트를 기술한다.
출원 JP2007170754는 표면에 광-산란 특성 및 유백색 외관을 부여하기 위해 0.1 ㎛ 내지 20 ㎛의 조도를 나타내는 작업 표면을 포함하는 유리-세라믹 물품을 기술한다. 이 물품은 기계적 및 화학적 표면 처리의 조합을 사용하여 수득된다.
출원 WO2014070869A1은 작업 표면의 광택을 감소시키기 위해 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛의 조도 (RMS)를 갖는 작업 표면을 수득할 수 있게 하는 유리-세라믹 물품의 화학적 공격에 의한 제조 방법을 기술한다.
발명의 요약
기술적 문제
임의적으로 텍스처링된 코팅의 사용을 기반으로 하는 기술적 해결책은 몇 가지 단점을 나타낸다. 코팅은 내구성이 좋지 않을 수도 있고; 특히, 이들은 유리-세라믹 물품의 사용 동안 반복되는 열적 및 기계적 응력의 영향 하에 열화될 수 있다. 또한 특히 에나멜-기재 코팅의 경우, 유리-세라믹 물품의 전체 작업 표면을 처리하는 것이 종종 불가능하다.
또한 최신 기술에 기재된 바와 같이, 코팅의 도움이 있든 또는 없든, 텍스처링된 표면의 조도는 지문 및 스크래치의 가시성의 감소를 가능하게 하지만 결국 용이하게 세정될 수 있는 작업 표면의 능력, 광 디스플레이에 의해 투과되는 광 패턴의 가시성 및/또는 심미적으로 예리한 장식적 또는 기능적 패턴을 가진 스크린 인쇄에 의한 에나멜의 후속 침착 가능성을 손상시킨다는 것이 관찰되었다.
무광택 작업 표면을 나타내는 유리-세라믹 물품의 경우, 이러한 텍스처링된 표면의 조도는 또한 그의 심미적 렌더링에 불리한 광택의 우발적이고 시기 부적절한 변화를 유발할 수 있다.
기술적 해결책
본 발명은 이러한 문제를 해결한다. 이는 청구항 1에 기재된 바와 같은 유리-세라믹 물품을 제조하는 방법, 및 이러한 방법에 의해 수득된 유리-세라믹 물품에 관한 것이며, 종속항은 유리한 실시양태이다.
놀랍게도, 특정 조도는 광택의 예기치 못한 변화에 의한 무광택 표면의 심미적 렌더링에 불리한 영향을 미치지 않으면서, 유리-세라믹 물품의 표면 상에, 스크래치, 기름진 자국, 먼지의 부착 및 광 산란에 대한 저항성 특성을 동시에 부여할 수 있게 한다는 것이 밝혀졌다.
유리-세라믹 물품의 표면의 조도는 표면 코팅의 추가 없이 수득되며; 다시 말해서, 거친 표면이 유리-세라믹 물품에 내재한다는 점에 주목하는 것이 중요하다.
조도는 화학적 표면 처리를 사용하여 얻어진다는 점에 주목하는 것이 또한 중요하다. 이것은, 매우 놀랍게도, 동등한 조도 값에 있어서, 다른 표면 처리 방법, 특히, 예를 들어, 샌드블라스팅과 같은 기계적 방법에 의해 얻은 조도가 상기 기술된 효과 및 이점을 얻을 수 있게 하지 못한다는 것이 밝혀졌기 때문이다. 그러나, 단지 가설로 남아 있는 한 가지 가능한 설명은 화학적 표면 처리에 의해 얻은 조도를 형성하는 릴리프가 기계적 표면 처리에 의해 얻은 조도를 형성하는 릴리프보다 덜 돌출될 수 있다는 것이다. 일반적으로, 화학적 표면 처리의 도움으로 얻은 조도는 불규칙적인데, 즉 규칙적 및/또는 기하학적 패턴이 형성되지 않는다.
기술적 이점
따라서 본 발명은 유기 또는 무기 및 텍스처링된 또는 텍스처링되지 않은 코팅의 사용을 기반으로 하는 최신 기술의 해결책과 비교하여 몇 가지 이점을 제공한다.
코팅이 사용되지 않았기 때문에, 특히 고온 영역에서 열화/박리의 위험이 제거된다. 에나멜 스크린 인쇄와 달리, 전체 작업 표면에 걸쳐 유리-세라믹 물품 상에 조도를 부여할 수 있기 때문에 구현이 또한 용이하게 된다.
더욱이, 코팅의 사용을 기반으로 하거나 또는 하지 않는 최신 기술의 해결책과 비교하여, 유리-세라믹 물품의 표면에 내재하거나 또는 고유한 이러한 특정 조도는 상기 표면의 열적 및 기계적 특성에 불리한 영향을 미치지 않는다.
이는 또한 모든 오염의 용이한 세정을 가능하게 한다. 이는 거친 표면 상의 에나멜 또는 러스터와 같은 장식적 또는 기능적 코팅의 스크린 인쇄에 의한 예리하고 정확한 후속 침착을 가능하게 한다. 이는 광택의 변화를 최소화함으로써, 무광택 표면의 심미적 렌더링을 보존한다.
마지막으로, 거친 표면 상의 광 디스플레이에 의해 투과된 광 패턴은 사용자를 위한 더 좋은 가시성 편안함을 위해 예리하게 유지된다.
유리-세라믹 물품의 거친 표면 상의 스크래치의 가시도의 평균 값의 변화를 상기 표면의 산술 조도 값의 함수로서 도 1에 나타내었다.
유리-세라믹 물품의 거친 표면 상의 적어도 5개 흔적의 평균 가시도의 변화를 상기 표면의 산술 조도 값의 함수로서 도 2에 나타내었다.
유리-세라믹 물품의 거친 표면 상의 에나멜 세공 장식 라인의 해상도의 변화를 상기 표면의 산술 조도 값의 함수로서 도 3에 나타내었다.
유리-세라믹 물품의 거친 표면의 60°에서 측정된 광택의 변화를 상기 표면의 산술 조도 값의 함수로서 도 4에 나타내었다.
특정 실시양태의 설명
본 발명의 설명의 맥락에서, 하기 정의 및 규약을 참조한다.
Ra로 표시되는 산술 조도는 표준 ISO 4287에 정의된 바와 같이, 표면 프로파일의 편차의 산술 평균을 의미하는 것으로 이해된다.
Rt로 표시되는 총 피크-밸리 조도는 표준 ISO 4287에 정의된 바와 같이, 표면 프로파일의 최대 높이와 최대 깊이 사이의 차를 의미하는 것으로 이해된다.
유리-세라믹 물품의 표면의 내재적 또는 고유 조도는 임의의 표면 코팅이 없는, 물품 자체의 유리-세라믹 물질의 조도를 의미하는 것으로 이해된다.
유리-세라믹 물품은 결정질 상 또는 결정이 분산된 것인 비정질 상을 포함하는, 바람직하게는 알루미노실리케이트를 기재로 하는, 특히 리튬 실리케이트를 기재로 하는 복합 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 이는 결정을 그 부피에서 제어된 방식으로 결정화하기 위해, "모 유리"라고 하는 유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리의 열 처리에 의해 얻어진다.
광택은 표준 ISO 2813에 정의된 바와 같이 60°에서 측정된 광택을 의미하는 것으로 이해된다. 이는 일반적으로 GU로 표시되는 광택 단위로 표현된다.
본 발명에 따른 제조 방법은 하기 단계:
- 유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리의 세라믹화 열 처리 단계, 및
- 상기 세라믹화 열 처리 단계 전 및/또는 후의 상기 유리의 표면의 화학적 처리 단계
를 포함하고,
열 처리 후, 상기 표면의 산술 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 초과 및 6 ㎛ 미만, 실제로 심지어 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛가 되도록 화학적 표면 처리를 수행한다.
화학적 표면 처리는 세라믹화 열 처리 전 및/또는 후에 수행할 수 있다.
첫 번째 실시양태에서, 방법은
- 유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리의 세라믹화 열 처리, 및
- 상기 세라믹화 열 처리 전의 상기 유리의 표면의 화학적 처리
를 포함하고,
열 처리 후, 상기 표면의 산술 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 초과 및 6 ㎛ 미만, 실제로 심지어 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛가 되도록 화학적 표면 처리를 수행한다.
두 번째 바람직한 실시양태에서, 방법은
- 유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리의 세라믹화 열 처리, 및
- 상기 세라믹화 열 처리 후의 상기 유리의 표면의 화학적 처리
를 포함하고,
열 처리 후, 상기 표면의 산술 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 초과 및 6 ㎛ 미만, 실제로 심지어 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛가 되도록 화학적 표면 처리를 수행한다.
세 번째 실시양태에서, 방법은
- 유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리의 세라믹화 열 처리, 및
- 상기 세라믹화 열 처리 전 및 후의 상기 유리의 표면의 화학적 처리
를 포함하고,
열 처리 후, 상기 표면의 산술 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 초과 및 6 ㎛ 미만, 실제로 심지어 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛가 되도록 화학적 표면 처리를 수행한다.
이들 3개의 실시양태의 각각에서, 화학적 표면 처리는 열 처리 후, 상기 표면의 산술 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 초과 및 6 ㎛ 미만, 실제로 심지어 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛가 되도록 수행한다. 다시 말해서, 산술 조도는 열 처리 전, 후 또는 전후에 화학적 처리를 수행하였는지 여부에 관계없이, 유리의 산술 조도가 아니라 유리-세라믹의 표면의 산술 조도에 상응한다.
두 번째 바람직한 실시양태에서, 유리의 화학적 표면 처리는 세라믹화 열 처리 전에 수행한다. 스크래치, 기름진 자국, 먼지의 부착 및 광 산란에 대한 저항성 특성은 이와 같이 더욱 개선된 것으로 밝혀졌다.
이 실시양태에서, 따라서 조도는 유리-세라믹 물품의 모 유리의 화학적 표면 처리에 의해, 즉 유리-세라믹 물품을 형성할 수 있게 하는 모 유리의 세라믹화 열 처리 전에 얻어진다. 조도 값은 세라믹화 처리 후 유리-세라믹 물품의 거친 표면의 값이다.
한 실시양태에서, 화학적 처리는 세라믹화 열 처리 후, 상기 표면의 총 피크-밸리 조도가 10 ㎛ 내지 60 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 실제로 심지어 20 ㎛ 내지 50 ㎛, 특히 20 ㎛ 내지 40 ㎛가 되도록 수행한다. 이어서 세정될 수 있는 거친 표면의 능력은 더욱 개선되고, 심미적으로 예리한 장식적 또는 기능적 패턴을 가진 스크린 인쇄에 의한 에나멜의 후속 침착은 더욱 용이해진다.
유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리는 바람직하게는 알루미노실리케이트, 특히 리튬 알루미노실리케이트를 기재로 한다. 이러한 유리는 표면의 산술 표면 조도가 2 ㎛ 초과 및 7 ㎛ 미만, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛이고, 상기 조도가 모 유리의 표면의 화학적 처리에 의해 얻어지는, 표면을 나타내는 유리-세라믹 물품을 형성하는데 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.
처리에 사용되는 화학 용액의 성질, 처리 온도 및 처리 지속시간은 유리-세라믹 물품의 모 유리를 형성하는 재료의 성질에 따라 달라진다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 한 가지 이점은 에나멜 스크린 인쇄와 달리, 전체 작업 표면에 걸쳐 유리-세라믹 물품 상에 조도를 부여하는 것이 가능하기 때문에 용이해진 구현이다. 유리-세라믹 물품의 작업 표면의 일부에만 조도를 부여하는 것이 또한 가능하다. 이러한 특성은, 예를 들어, 상기 표면의 특정 영역에 레지스트를 생성하도록 화학적 표면 처리 동안 모 유리의 표면에 보호 마스크를 부착함으로써 얻을 수 있다.
한 실시양태에서, 화학적 표면 처리는 바람직하게는 플루오린화수소산을 기재로 하는 산 용액을 사용한 화학적 공격이다. 이 실시양태는 알루미노실리케이트, 특히 리튬 알루미노실리케이트를 기재로 하는 유리-세라믹 물품에 특히 유리하다.
산 용액의 플루오린화수소산의 중량 기준 함량은 유리하게는 1 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 일반적으로, 중량 기준 함량이 1% 미만인 경우, 화학적 표면 처리의 지속시간은 상당히 길며 산업 적용에서 그다지 유리하지 않다. 중량 기준 함량이 20% 초과인 경우, 화학적 표면 처리는 너무 빠르고 제어하기 어려울 수 있다. 화학적 표면 처리가 또한 너무 빠르고 제어하기 어려운 것을 방지하기 위해, 용액의 온도는 바람직하게는 40℃ 미만, 실제로 심지어 30℃ 미만이다.
본 발명의 또 다른 이점은 유리-세라믹 물품의 거친 표면 상의, 에나멜 또는 러스터와 같은 장식적 또는 기능적 코팅의 스크린 인쇄에 의한 예리하고 정확한 후속 침착을 가능하게 한다는 것이다. 이러한 의미에서, 방법은 세라믹화 열 처리 단계 전 및/또는 후에, 화학적 표면 처리가 수행되는 모 유리의 표면의 적어도 한 영역 상에 스크린 인쇄 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이 스크린 인쇄 영역은, 예를 들어, 미네랄 에나멜, 유기 및/또는 무기 페인트 또는 러스터를 포함할 수 있다.
스크린 인쇄는 특히 작업 표면 상의 코팅의 침착을 위한 적합한 스크린, 특히 텍스타일 스크린의 사용을 포함하는, 스크린 인쇄 방법에 의해 침착된 임의의 기능적 및/또는 장식적 및 유기 및/또는 미네랄 코팅을 의미하는 것으로 이해된다. 유리-세라믹 지지체 상의 복잡한 장식의 에나멜 세공에 특히 적합한, 미네랄 잉크젯 인쇄와 같은 비접촉 디지털 인쇄 방법을 사용하여 코팅을 침착시키는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 한 가지 이점은 무광택 표면의 심미적 렌더링을 보존하는 것이다. 특히, 본 발명의 방법을 사용하여 수득된 유리-세라믹 물품의 표면의 60°에서 측정된 광택은 1.5 GU 내지 10 GU, 특히 2 GU 내지 10 GU이다. 이 범위 밖의 광택 값은 무광택 표면의 심미적 외관을 손상시키는 것으로 밝혀졌다. 10 GU를 넘어서면, 표면은 너무 광택이 나고 그 아래에서는 사용자의 시각적 편안함에 있어서 너무 무광택이 된다.
본 발명은 또한 상기 기재된 바와 같은 유리-세라믹 물품을 제조하는 방법을 사용하여 수득될 수 있는 유리-세라믹 물품에 관한 것이다.
본 발명의 효과 및 이점은 유리-세라믹 물품이 약하게 투과성이고, 매우 산란되지 않으며 색상 (명도 L*에 의해 정의됨)이 어두운, 특히 색상이 검정색 또는 암갈색인 경우 특히 두드러진다. 그럼에도 불구하고 유리-세라믹 물품은 연관된 전기 및/또는 전자 장치의 특정 작동 파라미터의 값을 나타내거나, 또는 또한 물품의 물리화학적 상태에 관한 인지 광 패턴을 포함하는 광 구역의 투과에서 디스플레이에 적합하게 유지되면서, 하부 요소를 마스킹한다.
이러한 의미에서, 본 발명의 구체적 실시양태에서, 유리-세라믹 물품은 30 미만, 바람직하게는 25 미만, 실제로 심지어 20의 명도 L*를 나타낸다.
어두운-색상의 유리-세라믹 물품은 특히 본 발명의 한 실시양태에서 하부 공급원에 의한 투과시 상기 디스플레이를 가능하게 하거나 또는 투사에 의한 디스플레이를 가능하게 하기 위해, 100 미만, 유리하게는 93 초과의 불투명도 계수를 우선적으로 나타낸다. 불투명도 계수는 수식 f = 100 - ΔE*에 의해 결정되고 불투명한 검정색 배경에 놓인 기재의 경우, 기재의 상부 면에서의 반사시 측정된, 색상 간의 차이에 상응하는 색상 변화 ΔE* (빅-가드너 컬러 가이드(Byk-Gardner Color Guide) 45/0 비색계를 사용하여 수행된 반사 비색법) 그리고 불투명한 흰색 배경에 놓인 기재의 경우 색상을 측정함으로써 평가된다. (ΔE* = ((LB *-LW *)2 + (aB *-aW *)2 + (bB *-bW *)2)½, LW *, aW * 및 bW *는 흰색 배경 상의 첫 번째 측정의 비색 좌표이고 LB *, aB * 및 bB *는 1976년 CIE에 의해 확립된 비색 시스템에서 검정색 배경 상의 두 번째 측정의 비색 좌표임).
검정-색상의 유리-세라믹 물품은 일반적으로 10 미만의 명도 L*, 30% 미만의 블러링 및 10% 미만의 광 투과도 TL (D65)을 나타낸다. TL (D65)은 표준 ISO 9050:2003에 따른 광학 투과 스펙트럼 및 발광체 D65로부터 계산된다.
바람직하게, 어두운-색상의 유리-세라믹 물품은 0 내지 0.4의 파라미터 a* 값 및 -1 내지 0.5의 파라미터 b* 값을 나타낸다.
본 발명은 또한 유리하게는 거친 표면 상의 광 디스플레이에 의해 투과된 광 패턴이 사용자를 위한 더 좋은 가시성 편안함을 위해 예리하게 유지될 수 있게 한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 유리-세라믹 물품은 이어서 스크린을 형성하는 표면 상에의 투사 또는 투과에 의한 광 디스플레이를 위한 적어도 하나의 광원을 추가로 포함할 수 있다. 디스플레이는, 예를 들어 LED 유형의 광 디스플레이, 특히 영숫자 문자를 표시하기 위한 7개-세그먼트 디스플레이일 수 있다.
본 발명에 따른 유리-세라믹 물품의 작업 표면은 스크래치, 기름진 자국, 먼지의 부착 및 광 산란에 대한 저항성 특성을 갖는다. 본 발명은 유리-세라믹 판 형태의 유리-세라믹 물품에 특히 적합하다. 결과적으로, 본 발명은 또한 기재된 실시양태 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품에 의해 형성된 유리-세라믹 판을 포함하는 조리 장치에 관한 것이다. 가열 요소로서, 장치는, 예를 들어 복사 또는 할로겐 열원 또는 유도 가열 요소를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 음식의 준비를 위한 작업대의 전부 또는 일부로서의 기재된 실시양태 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품의 용도에 관한 것이다. 작업대는, 예를 들어, 주방 가구의 요소의 일부를 형성하거나 또는 조리 장치의 표면 요소로서 형성될 수 있고, 상기 표면 요소는 음식의 준비를 가능하게 하는 기능을 갖는다.
본 발명의 특징 및 이점을 이제 하기 기재된 실시예에 의해 설명한다.
본 발명의 효과 및 이점을 설명하기 위한 반례의 역할을 하기 위해, 유리-세라믹 물품의 몇 가지 실시예는 본 발명에 따라 제조하였고 한편 다른 예는 본 발명에 따라 제조하지 않았다.
이러한 실시예 및 반례에서, 물품은 특허 출원 WO2012156444에 기재된 바와 같고 케라블랙(KeraBlack)® 브랜드 하에 판매되는 유리-세라믹 판의 모 유리 판이다. 판의 두께는 6 mm이다.
조도는 세라믹화 열 처리 전에 판의 모 유리 표면의 화학적 처리에 의해 얻어졌고, 이 경우에 플루오린화수소산을 기재로 하는 용액을 사용하였다.
상이한 조도 값을 얻기 위해, 판의 작업 표면 (즉, 조리 장치에서 조리 표면으로서 사용하고자 하는 표면)에 상이한 온도 및 상이한 지속시간으로 상이한 pH 값의 플루오린화수소산 및 플루오린화암모늄의 용액을 적용하였다. 사용된 산 용액에서의 플루오린화수소산의 중량 기준 함량은 1 중량% 내지 20 중량%이다. 그의 온도는 40℃ 미만이다.
조도 값은 4 mm의 평가 길이에 걸쳐 표준 ISO 4287에 따라 미쓰도요(Mitutoyo) SJ401 기계식 트레이서를 사용하여 측정되었다.
각 실시예 및 반례에 스크래치, 기름진 자국, 먼지의 부착 및 광 산란에 대한 저항성 특성의 평가에 대해 상이한 시험을 적용하였다.
스크래치에 대한 저항성 특성은 하기 프로토콜을 사용하여 평가되었다. 물품의 거친 표면을 대략 5 N/㎠의 압력으로 탄화규소로 제조된 P240 연마 디스크 아래에 놓는다. 디스크를 후속적으로 대략 4 내지 5 cm의 거리에 걸쳐 이 상태에서 한 번 더 변위시킨다. 유리-세라믹 물품의 거친 표면을 후속적으로 300-400 lux의 전력을 갖는 백색 조명 아래에 배치한 다음, 대략 60°의 관찰 각도 하에 관찰한다. 스크래치의 가시성을 하기 정도의 척도에 따라 평가한다:
1: 매우 잘 보이는 스크래치;
2: 보이는 스크래치;
3: 거의 보이지 않는 스크래치;
4: 보이는 스크래치 없음.
실시예 및 반례에 대해 얻은 결과를 도 1의 그래프에 나타내었다. 이 그래프는 상기 물품의 거친 표면의 산술 조도 값의 함수로서 스크래치의 가시도, d의 평균 값의 변화를 나타낸다.
도 1은 표면 산술 조도, Ra가 1 이하인 경우, 대부분의 유리-세라믹 물품이 3 훨씬 미만의 평균을 나타내고, 즉 스크래치가 보이거나 또는 매우 잘 보인다는 것을 분명히 보여준다. 반면에, 산술 조도, Ra가 2 ㎛ 초과인 경우, 모든 유리-세라믹 물품이 3 내지 4의 평균 가시도를 나타내고, 즉 스크래치가 거의 보이지 않거나 또는 보이지 않는다.
기름진 자국에 대한 저항성 특성은 하기 프로토콜을 사용하여 평가되었다. 지문을 생성하기 위해 유리-세라믹 물품의 거친 표면을 맨 손가락으로 만져 보았다. 표면을 후속적으로 300-400 lux의 전력을 갖는 백색 조명 아래에 배치한 다음, 대략 60°의 관찰 각도 하에 관찰한다. 기름진 자국, 특히 손가락 자국의 가시성을 하기 정도의 척도에 따라 평가한다:
0 보이지 않는 흔적;
1 지속적으로 관찰함으로써 보이는 흔적;
2 몇 초의 관찰이 있어야 보이는 흔적;
3 즉시 보이는 흔적;
4 기준 자국만큼 보이는 흔적;
5 기준 자국보다 많이 보이는 흔적.
적어도 5개의 손가락 자국의 가시성을 평가한 다음 평균 값을 계산한다. 유리-세라믹 물품의 작업 표면은 이 평균이 1 미만인 경우 기름진 자국에 대해 심미적으로 만족스러운 저항성 특성을 나타내는 것으로 간주된다.
실시예 및 반례에 대해 얻은 결과를 도 2의 그래프에 나타내었다. 이 그래프는 상기 물품의 작업 표면의 산술 조도 값의 함수로서 적어도 5개 흔적의 평균 가시도, d의 변화를 나타낸다.
도 2는 표면 산술 조도, Ra가 2 이하인 경우, 그의 평균 가시도가 매우 가변적이고 대부분의 유리-세라믹 물품이 1.5 훨씬 초과의 평균을 나타낸다는 것을 분명히 보여준다. 반면에, 산술 조도, Ra가 2 초과인 경우, 모든 유리-세라믹 물품이 2.5 미만, 실제로 심지어 1.5 또는 1 미만의 평균 가시도를 나타낸다.
먼지의 부착에 대한 저항성 특성은 하기 프로토콜을 사용하여 평가되었다. 유리-세라믹 물품을 우선 작업 표면이 조리 표면의 역할을 하는 조리 장치에 삽입한다. 곡류 또는 고기를 포함하는 냄비를 물품의 작업 표면에 놓은 다음, 최대 전력으로 가열하고, 이어서 이 상태에서 3 내지 4 분 동안 유지한다. 이 조작을 곡류 또는 고기를 포함하는 냄비를 사용하여 연속적으로 대략 5 내지 10번 반복한다. 오염의 정도는 쿡탑을 세정하기 위해 특별히 고안되고 상업적으로 입수가능한 세제, 예를 들어 비트로클렌(VitroClen)® 브랜드 하에 판매되는 세제를 사용하여 스크레이퍼로 손으로 세정될 수 있는 표면의 능력에 의해 평가된다. 산술 조도 값이 6 ㎛ 초과인 거친 표면을 나타내는 유리-세라믹 물품은 세정될 수 없는 것으로 밝혀졌다. 반면에, 2 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛의 산술 조도를 나타내는 그러한 작업 표면은 쉽게 세정될 수 있었다.
광 산란에 대한 저항성 특성은 하기 프로토콜을 사용하여 평가되었다. 디스플레이의 광이 물품을 통해 투과되고 디스플레이가 작업 표면에 생성되도록 1600 Cd/㎡의 광 출력을 가진 7개 세그먼트를 갖는 LED 유형의 광 디스플레이를 유리-세라믹 물품 아래에 배치한다. 블러링 효과는 눈으로 평가한다.
이 평가 동안, 작업 표면이 6 ㎛ 초과의 산술 조도를 갖는 모든 유리-세라믹 물품은 삽입된 광 디스플레이에 의한 광 패턴의 투과시 디스플레이에 허용불가능한 블러링 수준을 나타내는 것으로 밝혀졌다.
유리-세라믹 물품의 거친 표면 상에 심미적으로 예리한 장식적 또는 기능적 패턴을 가진 스크린 인쇄에 의한 에나멜의 후속 침착 가능성은 에나멜 세공 장식 라인의 해상도를 측정함으로써 평가되었다. 이를 위해, 6 ㎛의 두께를 갖는 에나멜 라인을 먼저 스크린 인쇄에 의해 침착시킨 다음, 에나멜의 건조 및 소성 후 (소성 후 라인의 두께는 3 ㎛임), 에나멜 세공 영역/에나멜 세공되지 않은 영역 경계의 길이를 광학 현미경을 사용하여 측정한다. 후속적으로, 그것이 완벽하게 직선이 경우 이 측정된 길이 대 이 동일한 경계의 이론적 길이의 비를 계산한다. r로 표시되는 이 비는 에나멜 세공 장식 라인의 해상도에 상응한다. 해상도는 이 값이 1.6 미만, 바람직하게는 1.5 미만인 경우 심미적으로 허용가능한 것으로 간주된다.
실시예 및 반례에 대해 얻은 결과를 도 3의 그래프에 나타내었다. 상기 표면의 산술 조도 값의 함수로서 작업 표면 상의 에나멜 세공 장식 라인의 해상도, r의 변화를 이 그래프에 나타내었다.
도 3의 그래프는 산술 조도, Ra가 7 ㎛ 이하, 실제로 심지어 6 ㎛ 미만인 경우 심미적으로 매우 만족스러운 해상도가 얻어진다는 것을 분명히 보여준다.
광택은 빅 가드너사로부터의 스펙트로-가이드(Spectro-Guide) 분광기를 사용하여 표준 ISO 2813에 따라 60°에서 측정되었다. 실시예 및 반례의 작업 표면에 대해 얻은 결과를 도 4에 나타내었다. 상기 표면의 산술 조도 값의 함수로서 작업 표면의 GU로 표현된 광택의 변화를 그래프에 나타내었다.
도 4의 그래프는 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛인 경우 광택이 1.5 GU 내지 10 GU, 주로 2 GU 내지 10 GU인 것을 분명히 보여준다.
다수의 실시예 및 반례의 결과가 하기 표 1에 조합되어 있다. 표준에 정의된 바와 같은 조도 파라미터 Rz, Rq, Rt, Rp 및 Rv의 값이 또한 이 표에 나와 있다.
Figure pct00001
유리-세라믹 물품의 또 다른 실시예를 본 발명에 따라 제조하였다. 이 실시예의 경우, 유리-세라믹 판, 즉 이미 세라믹화 열 처리를 거친 판, 예컨대 WO2012156444에 기재되고 케라블랙+® 브랜드 하에 판매되는 판의 표면에 직접 적용된 플루오린화수소산을 기재로 하는 산 용액을 사용하여 화학적 표면 처리를 수행하였다. 판의 두께는 6 mm이다.
판의 조도는 4 mm의 평가 길이에 걸쳐 표준 ISO 4287에 따라 미쓰도요 SJ401 기계식 트레이서를 사용하여 특징지어졌다. 그의 산술 조도, Ra는 2.02 ㎛이고 그의 총 피크-밸리 조도, Rt는 16 ㎛이다.
이 판에 후속적으로 상기 기재된 것과 동일한 스크래치, 기름진 자국, 먼지의 부착 및 광 산란에 대한 저항성 특성의 평가 시험을 적용하였다.
스크래치의 가시도, d의 평균 값은 3 초과이다. 적어도 5개 지문의 평균 가시도, d는 1 미만이다. 에나멜 세공 장식 라인의 해상도는 1.5 미만이다. 판은 또한 아래에 배치된 1600 Cd/㎡의 광 출력을 가진 7개 세그먼트를 갖는 LED 유형의 광 디스플레이와 함께 사용될 경우 쉽게 세정될 수 있고 블러링이 거의 나타나지 않는다.
이러한 실시예 및 반례는 본 발명에 따른 유리-세라믹 물품이 스크래치, 기름진 자국, 먼지의 부착 및 광 산란에 대한 저항성 특성을 가짐과 동시에 무광택 표면의 심미적 렌더링을 보존할 수 있게 하는 거친 표면을 나타낸다는 것을 분명히 보여준다.

Claims (13)

  1. 유리-세라믹 물품을 제조하는 방법이며,
    - 유리-세라믹을 형성할 수 있는 유리의 세라믹화(ceramization) 열 처리, 및
    - 상기 세라믹화 열 처리 전 및/또는 후의 상기 유리의 표면의 화학적 처리
    를 포함하고,
    열 처리 후, 상기 표면의 산술 조도가 2 ㎛ 내지 7 ㎛, 바람직하게는 2 ㎛ 초과 및 6 ㎛ 미만, 실제로 심지어 3 ㎛ 내지 6 ㎛, 특히 3 ㎛ 내지 5 ㎛가 되도록 화학적 표면 처리를 수행하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 추가로, 세라믹화 열 처리 후, 상기 표면의 총 피크-밸리 조도가 10 ㎛ 내지 60 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 내지 50 ㎛가 되도록 화학적 처리를 수행하는 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유리가 알루미노실리케이트, 바람직하게는 리튬 알루미노실리케이트를 기재로 하는 것인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 화학적 표면 처리가 바람직하게는 플루오린화수소산을 기재로 하는 산 용액을 사용한 화학적 공격인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹화 열 처리 단계의 전 및/또는 후에, 상기 표면의 적어도 하나의 영역에 대한 스크린 인쇄 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 유리-세라믹 물품.
  7. 제6항에 있어서, 30 미만, 바람직하게는 25 미만, 실제로 심지어 20의 명도 L*를 나타내는 유리-세라믹 물품.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 0 내지 0.4의 파라미터 a* 값 및 -1 내지 0.5의 파라미터 b* 값을 나타내는 유리-세라믹 물품.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 1.5 GU 내지 10 GU, 바람직하게는 2 GU 내지 10 GU의 60°에서의 광택을 나타내는 유리-세라믹 물품.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 스크린을 형성하는 작업 표면 상에의 투사 또는 투과에 의한 광 디스플레이를 위한 적어도 하나의 광원을 추가로 포함하는 유리-세라믹 물품.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 유리-세라믹 판인 유리-세라믹 물품.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유리-세라믹 물품에 의해 형성된 유리-세라믹 판을 포함하는 조리 장치.
  13. 음식의 준비를 위한 작업대의 전부 또는 일부로서의, 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 유리-세라믹 물품의 용도.
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