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Dokumentenidentifikation DE10044601B4 09.06.2005
Titel Verfahren zum Herstellen einer Glaskeramik-Kochmulde und danach hergestellte Glaskeramik-Kochmulde
Anmelder SCHOTT AG, 55122 Mainz, DE
Erfinder Schröder, Friedrich-Georg, 55218 Ingelheim, DE
Vertreter Fuchs, Mehler, Weiß & Fritzsche, 65201 Wiesbaden
DE-Anmeldedatum 09.09.2000
DE-Aktenzeichen 10044601
Offenlegungstag 04.04.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse C03B 11/00
IPC-Nebenklasse C03B 32/02   F24C 15/10   C03B 11/10   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer plattenförmigen Glaskeramik-Kochmulde für Gaskochgeräte, die Öffnungen für die Aufnahme von Gasbrennem und von der Ebene abweichende Strukturen aufweist, durch Keramisieren einer aus der Schmelze von Vorläuferglas hergestellten, entsprechend umgeformten Grünglasplatte.

Die Erfindung betrifft ferner eine nach diesem Verfahren hergestellte Glaskeramik-Kochmulde für Gaskochgeräte.

Kochmulden mit Gasbrennem für Gaskochgeräte werden gemäß dem Stand der Technik typischerweise aus emailliertem Blech, aus Edelstahlblech oder aus gehärtetem Flachglas hergestellt. Es ist auch bekannt, derartige Kochmulden aus Glaskeramik herzustellen, was neben ästhetischen auch technisch-funktionale Vorteile hat, wie bessere Haltbarkeit und besseres Reinigungsverhalten. Für diese Kochmulden aus Glaskeramik-Material ist eine zunehmende Verbreitung im Markt erkennbar.

Die Herstellung von plattenförmigen Glaskeramik-Kochmulden für Gaskochgeräte, die Öffnungen für die Aufnahme von offen brennenden Gasbrennern und von der Plattenebene abweichende Strukturen wie hochgewölbte Öffnungs-Ränder und angeformte Topfträger aufweisen, stellt eine besondere Herausforderung an den zuständigen Glas/Glaskeramik-Fachmann dar, weil die notwendigen partiellen Verformungen der plattenförmigen Kochmulde nicht so einfach zu realisieren sind.

Bislang wurden solche Glaskeramik-Kochflächen aus plattenförmig gewalztem Vorläuferglas, das anschließend keramisiert wird, hergestellt. Diese Grünglasplatten müssen aufwendig randbearbeitet und gebohrt werden. Der für einen Einsatz mit atmosphärischen Gasbrennem vorteilhafte aufgebördelte Rand um den Brennerring, welcher der Sicherheit gegen übergelaufenes Kochgut dient, bzw. andere bei Gaskochmulden übliche funktionale und ästhetische Abweichungen von der ebenen Fläche, werden derzeit durch verschiedene Umformverfahren erzeugt.

Dies geschieht gemäß der WO 97/00407 (US 5,931,152) entweder direkt nach dem Walzen der Grünglasplatte durch anschließendes Pressen oder Vakuumumformen, oder gemäß der EP 0 963 957 A1 durch nachträgliche Erwärmung der Grünglasplatte und anschließendes Pressen bzw. Vakuumumformen oder durch Verformung während des Keramisierungsvorgangs über Schwerkraftabsenkung.

Der vorgenannte Stand der Technik offenbart daher ein zweistufiges Verfahren, d.h. die Lehre, zur Herstellung der umgeformten Glaskeramikplatte zunächst eine geformte Grünglasplatte aus der Schmelze des Vorläuferglases durch Walzen herzustellen (1. Stufe), und diese dann anschließend umzuformen (2. Stufe). Dabei offenbart die WO-Schrift die Lehre, diese Grünglasplatte in der zweiten Stufe im noch plastischen Zustand auf eine Form aufzulegen und unter Anlegen eines Vakuums, ggf. unterstützt durch Pressen, entsprechend der Formfläche umzuformen, sowie anschließend zur gewünschten, umgeformten Glaskeramikplatte zu keramisieren. Dieses bekannte Verfahren wird daher beherrscht von der Lehre, im 1. Schritt aus einem schmelzflüssigen Glasposten zunächst eine Grünglasplatte durch Walzen zu formen, um dann anschließend im 2. Schritt in der noch erweichten Grünglasplatte die gewünschten Umformungen durch Vakuum-Umformen anzubringen.

Im Fall der EP-Schrift wird die erkaltete Grünglasplatte in der zweiten Stufe in den plastischen Zustand wieder erwärmt und dann verformt sowie keramisiert.

Nachteilig hinsichtlich der mit den genannten Verfahren hergestellten Kochmulden für Gaskochgeräte ist einerseits der geringe Umformgrad und die begrenzte Abbildungsmöglichkeit, insbesondere scharfkantiger Formen bzw. enger Radien. Andererseits ist bedingt durch die Umformung aus einem gleichmäßig dicken, plattenförmigen Ausgangsmaterial, in den umgeformten Bereichen eine vom Umformgrad abhängige Verdünnung der Wandstärke unvermeidbar. Besonders nachteilig wirkt sich das aus, wenn die Umformungen in mechanisch und thermisch höher beanspruchten Zonen liegen, z.B. im Rand der Gasbrennerdurchführung, der Topfträgerfixierungen usw.. Ein weiterer maßgebender Nachteil ist die durch den Prozeß hervorgerufene sichtbare Schädigung der Plattenunterseite, d.h. derjenigen Oberfläche, die nach dem Walzen mit der Vakuum-Pressform in Kontakt gestanden hat. Bedingt durch die nach dem Walzvorgang vorherrschenden Temperaturverhältnisse wird diese Oberfläche durch Schrumpf- und Fließwellen mit einer lederartigen Struktur überzogen, die nicht nur die üblicherweise gewünschte Ästhetik der Kochfläche stört, sondern zudem festigkeitsmindernd wirkt. Wenn die Grünglasplatte aus dem Vorläuferglas gewalzt wird, erhält ferner die Unterseite typischerweise eine Noppenstruktur. Diese Struktur wird in den nachträglich zwangsumgeformten Bereichen weitgehend zerstört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren so zu führen bzw. die eingangs bezeichnete Glaskeramik-Kochmulde so auszubilden, daß eine vielfältige Formengeometrie und eine beanspruchsgerechtere konstruktive Gestaltung der Kochmulde erzielbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt ausgehend von dem Verfahren zum Herstellen einer plattenförmigen Glaskeramik-Kochmulde für Gaskochgeräte, die Öffnungen für die Aufnahme von Gasbrennem und von der Ebene abweichende Strukturen aufweist, durch Keramisieren einer aus der Schmelze von Vorläuferglas hergestellten, entsprechend umgeformten Grünglasplatte, gemäß der Erfindung dadurch, daß ein schmelzflüssiger Glasposten des Vorläuferglases direkt einer Pressform zugeführt wird, die entsprechend dem Negativ der zu formenden Geometrie der gesamten Kochmulde ausgebildet ist und dass die so in einem einzigen Umformschritt ohne Walzen gepresste Grünglasplatte anschließend keramisiert wird.

Hinsichtlich der Glaskeramik-Kochmulde für Gasgeräte gelingt die Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß sie als Gänze ein Preßteil ist, mit einstückig durch alleiniges Pressen aus der Schmelze ohne Walzvorgänge angeformten geometrischen, von der Ebene abweichenden Strukturen und ausgeformten Öffnungen.

Eine Kochmulde, die durch das in der Glasindustrie bekannte Pressen in Gänze aus einem Glasposten hergestellt wird, hat die vorbeschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht. Im Gegenteil, neben dem wesentlich höheren Umformgrad ist es auch möglich, allein durch die Ausbildung der Preßformengeometrie an jeder beliebigen Stelle gezielt unterschiedliche Wandstärken einzustellen, und so eine beanspruchungsgerechte konstruktive Gestaltung der Kochmulde zu erhalten.

Obwohl das Pressen von Glas eine notorisch bekannte Technologie ist, ist es bislang nur bekannt, relativ kleine Glaskeramik-Teile mit einfacher Geometrie durch Pressen aus der Schmelze herzustellen. So zeigt die EP 0 736 497 A1 das Pressen von Hohlkörpern, insbesondere von Töpfen, und die US 5,588,979 das Pressen von kleinen plattenförmigen Teilen für elektronische Anwendungen.

Bei einer plattenförmigen Glaskeramik-Kochmulde für Gaskochgeräte handelt es sich dagegen um ein sehr großflächiges Teil mit großen Abmessungen (typischerweise 60 cm × 60 cm) mit einer anspruchsvollen geometrischen Konfiguration, d.h. mit Bohrungen für die Aufnahme von Gasbrennern, mit speziellen Randausbildungen zur Befestigung der Kochfläche und anderen von der Kochflächenebene abweichenden Strukturen. Es war für den Fachmann nicht ohne weiteres zu erwarten, dass sich eine derartige Kochmulde durch Pressen aus der Schmelze herstellen lässt.

Durch die Erfindung ist es auf relativ einfache Weise durch eine entsprechende Gestaltung der Preßform möglich, verschiedene von der Ebene abweichende geometrische Strukturen einstückig anzuformen.

So kann gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung die gepreßte Glaskeramik-Kochmulde für Gasbrenner so ausgebildet sein, daß in der Kochmulde eine Öffnung für die Aufnahme eines atmosphärischen Gasbrenners ausgebildet ist, deren Rand einstückig verdickt und hochgebördelt ist. Auf diese Weise ist es fertigungstechnisch auf relativ einfache Weise möglich, einen erhöhten Rand als Überlaufschutz verbunden mit einer mechanischen Randverstärkung einstückig an der Kochmulde anzuformen.

Gemäß zwei weiteren alternativen Ausgestaltungen der Erfindung kann die Glaskeramik-Kochmulde für Gaskochgeräte entweder so gestaltet sein, daß der Rand der Kochmulde einstückig verdickt und angepaßt an die Form einer Arbeitsplatte ausgebildet ist oder so, daß der Rand rahmenartig nach unten oder oben um 90° umgebördelt ist, wobei die untere Stirnfläche des rahmenartigen Randes die Aufstellfläche der Kochmulde auf die Arbeitsplatte oder das Herdgehäuse bildet.

Auf diese Weise entfällt eine sonst übliche Randbearbeitung für den Anschluß an eine Arbeitsplatte bzw. an ein Herdgehäuse. Auch ist mit großem Vorteil eine gesondere Rahmung der Kochmulde entbehrlich.

Bei atmosphärischen Gasbrennern ist ein Topfträger notwendig, der in einer vorbestimmten Position zum Brenner auf der Kochmulde fixiert aufgestellt werden muß. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine definierte Fixierung des Topfträgers mit Anschlußelementen möglich, die einstückig direkt durch Pressen an die Kochmulde angeformt worden sind.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.

Die einzige Figur der Patentzeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß aus einem Glasposten mit entsprechenden Formen gepreßte Glaskeramik-Kochmulde 1 für Gasherde, hier mit einem atmosphärischen Gasbrenner, die unterschiedlich geometrisch geformte Abschnitte aufweist.

Die Kochmulde weist eine Öffnung 2 zur Aufnahme des Brennerkopfes eines (nicht dargestellten) atmoshärischen Gasbrenners, d.h. eines Gasbrenners mit offener Flamme, auf. Die erfindungsgemäße Kochmulde kann jedoch auch auf Gasstrahlungsbrenner, die unterhalb der Glaskeramik-Kochmulde positioniert sind, mit Abgaskanälen für den Abtransport der heißen Verbrennungsgase, abgestellt werden.

Zweckmäßig ist der Rand 3 der Öffnung 2 verdickt und erhöht ausgeführt, was sehr einfach durch eine entsprechende Ausbildung der Formengeometrie erzielbar ist, um einmal der mechanischen Belastung besser widerstehen zu können sowie um zu anderen durch die Aufbördelung den Eintritt von überlaufendem Kochgut bzw. von Reinigungsflüssigkeit in die Öffnung 2 und damit in das Kochmulden-Innere zu vermeiden. Auch können Teile des Brenneraufbaues, insbesondere die Mischkammer, als angeformte Teile der Kochmulde ausgebildet sein (nicht dargestellt).

Auch der Rand der Kochmulde kann entsprechend den Einbau-Erfordernissen geometrisch geformt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel (linke Hälfte der Zeichnung) ist der Rand 4 verdickt ausgebildet und an die Form der Arbeitsplatte 5 angepaßt. Der Rand kann jedoch auch, wie in der rechten Hälfte der Zeichnung dargestellt, ein nach oben oder unten umgebördelter angeformter rahmenartiger Rand 6 sein, so daß dieser ebenfalls aus Glaskeramik besteht und ohne weitere Nachbearbeitung den Anschluß an den Herd bzw. die Arbeitsplatte 5 bildet. Damit wird einerseits eine Randbearbeitung, wie bei gewalztem Material üblich, und andererseits eine gesonderte Rahmung der Kochmulde überflüssig. Dadurch wird die Kochmulde durch die geringere Fertigungstiefe preisgünstiger.

Zusätzlich können Anschlußelemente 7 zur Topfträgerfixierung oder ganze Topfträger, Schalterumrandungen, Skalen und dekorative Elemente (nicht dargestellt) ohne großen Aufwand mit angeformt werden.

Die in der Zeichnung dargestellte, gepreßte Glaskeramik-Kochmulde 1 wird nach den in der Glastechnologie bekannten Preßmethoden zunächst aus einem Glasposten, der aus einer Schmelze entnommen und dann einer Preßform zugeführt wird, die dem Negativ der zu formenden Geometrie entspricht, geformt.

Beim anschließend zur Erreichung der im Gebrauch notwendigen physikalischen Eigenschaften (Wärmeausdehnung, Temperaturunterschiedsfestigkeit, Stoßfestigkeit) durchgeführten Keramisierungsprozess wird die gepreßte Glaskeramik-Kochmulde in einem Ofen zunächst auf ein Temperaturniveau hoher Keimbildungsrate und anschließend auf ein Temperaturniveau hohen Kristallwachstums gebracht. Um infolge der dabei zeitweise stark absinkenden Viskosität und der Umwandlungsschrumpfung keine ungewünschte Deformation des Preßteils zu erhalten, muß auf eine homogene Durchwärmung geachtet und das Teil je nach Ausführungsform an möglichst vielen Stellen durch keramische oder metallische Tragelemente unterstützt werden. Auch eine indirekte elektrische Beheizung ist möglich.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen einer plattenförmigen Glaskeramik-Kochmulde für Gaskochgeräte, die Öffnungen für die Aufnahme von Gasbrennern und von der Ebene abweichende Strukturen aufweist, durch Keramisieren einer aus der Schmelze von Vorläuferglas hergestellten, entsprechend umgeformten Grünglasplatte, dadurch gekennzeichnet, daß ein schmelzflüssiger Glasposten des Vorläuferglases direkt einer Pressform zugeführt wird, die entsprechend dem Negativ der zu formenden Geometrie der gesamten Kochmulde ausgebildet ist und daß die so in einem einzigen Umformschritt ohne Walzen gepresste Grünglasplatte anschließend keramisiert wird.
  2. Glaskeramik-Kochmulde für Gaskochgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gänze ein Pressteil ist, mit einstückig durch alleiniges Pressen aus der Schmelze ohne Walzvorgänge angeformten geometrischen, von der Ebene abweichenden Strukturen (3, 4, 6, 7) und ausgeformten Öffnungen (2).
  3. Glaskeramik-Kochmulde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kochmulde (1) eine Öffnung für die Aufnahme eines atmosphärischen Gasbrenners (2) ausgebildet ist, deren Rand (3) einstückig verdickt und hochgebördelt ist.
  4. Glaskeramik-Kochmulde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (4) der Kochmulde einstückig verdickt und angepaßt an die Form einer Arbeitsplatte (5) ausgebildet ist.
  5. Glaskeramik-Kochmulde nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (6) rahmenartig nach unten oder oben um 90° umgebördelt ist, wobei die untere Stirnfläche des rahmenartigen Randes (6) die Aufstellfläche der Kochmulde auf die Arbeitsplatte (5) oder das Herdgehäuse bildet.
  6. Glaskeramik-Kochmulde nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kochmulde (1) Anschlußelemente (7) für die Fixierung eines Topfträgers einstückig angeformt sind.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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