陶瓷爐灶面制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種陶瓷爐灶面，其包括玻璃陶瓷或玻璃制成的加熱板（１２）、電熱元件層（２２）和加熱板（１２）與加熱元件層（２２）之間的絕緣層（１４）。該絕緣層（１４）包括多個單個層（１６、１８、２０），這些單個層的特征在于，其朝向加熱元件層（２２）的空隙率逐漸減小。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種陶瓷爐灶面，包括玻璃陶瓷或玻璃制成的烹飪板、電熱導(dǎo)體層和烹飪板與熱導(dǎo)體層之間的隔絕層。
技術(shù)介紹
這種陶瓷爐灶面的例子可參見DE 31 05 065 C2或US 6,037,572。這種已知陶瓷爐灶面包括玻璃陶瓷烹飪板，一個接地金屬層噴涂在烹飪板的下側(cè)，接地金屬層上噴涂有一個氧化鋁絕緣層。在陶瓷絕緣層的下側(cè)，通過印刷工藝施加有一個熱導(dǎo)體。與以前已知的陶瓷爐灶面相比，這種陶瓷爐灶面可提供更節(jié)省能量的加熱，其中在以前已知的陶瓷爐灶面中，基本上是通過輻射能量而進(jìn)行加熱。此處，大大強(qiáng)化了初始烹飪啟動。由于例如Ceran的玻璃陶瓷具有NTC特性，即，隨著溫度的升高導(dǎo)電率也極大地提到，因此熱導(dǎo)體層與烹飪板之間的絕緣層是必要的。因此，根據(jù)VDE，為確保必要的安全性要求，在操作溫度下，電絕緣層的擊穿電阻必須為約3,750伏。為此，需要產(chǎn)生相當(dāng)大層厚的陶瓷絕緣層，例如在采用Al2O3作為絕緣層時，層厚為200-500微米。但是，據(jù)發(fā)現(xiàn)陶瓷材料在這樣大的層厚中會形成裂紋結(jié)構(gòu)，另外，玻璃陶瓷熱膨脹系數(shù)(±0.15×10-6K-1)與陶瓷熱膨脹系數(shù)(對于Al2O3來說，≈8×10-6K-1)之間的差別在操作期間會產(chǎn)生相當(dāng)大的熱應(yīng)力，因此陶瓷絕緣層可能會剝落。
技術(shù)實現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的在于提供一種改進(jìn)的陶瓷爐灶面，在長期使用中，這種陶瓷爐灶面中的層結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)定性，同時確保絕緣層必要的電擊穿電阻。該目的的實現(xiàn)是通過一種如在開頭提到的陶瓷爐灶面，將該爐灶面的絕緣層設(shè)計成具有朝向熱導(dǎo)體層空隙率逐漸降低的多個層。本專利技術(shù)的目的可通過這種方式完全實現(xiàn)。即，據(jù)發(fā)現(xiàn)，通過特殊地應(yīng)用這種有梯度的層可實現(xiàn)與玻璃陶瓷的熱膨脹系數(shù)的逐漸匹配。較高的空隙率會導(dǎo)致彈性模數(shù)(elasticity module)減小，從而導(dǎo)致抵抗熱應(yīng)力的容限(tolerance)增加。因此，通過將絕緣層劃分成至少兩個單獨的層，其中具有較高空隙率的第一層與烹飪板相接觸，具有較低空隙率的第二層面對熱導(dǎo)體層，從而可獲得較好的抵抗熱應(yīng)力的容限。特別的，即使在絕緣層的總厚度較大的情況下也能防止破裂。同時，還確保了這種陶瓷爐灶面在操作期間相對于高溫循環(huán)的整個層復(fù)合物很好的穩(wěn)定性。優(yōu)選的，絕緣層中的各層通過熱噴涂形成。在此，可通過利用不同的粉末性質(zhì)或采用不同的燃燒器，優(yōu)選通過大氣等離子噴涂(APS)，或通過在涂覆工藝中改變工藝參數(shù)而使各層產(chǎn)生不同的空隙率。另外，優(yōu)選接地的導(dǎo)電中間層可設(shè)置在絕緣層與烹飪板之間。根據(jù)本專利技術(shù)的一個優(yōu)選實施例，該導(dǎo)電中間層包括金屬陶瓷或?qū)щ娞沾伞６ㄟ^采用金屬陶瓷，可確保很好的導(dǎo)電性，同時使其具有相對較小的熱膨脹系數(shù)；利用導(dǎo)電陶瓷，例如通過在熱噴涂過程中TiO2失去氧而獲得的產(chǎn)物，可提供特別有利的良好化學(xué)兼容性和粘接到烹飪板表面的粘結(jié)性，以及與金屬陶瓷相比更小的熱膨脹系數(shù)。同樣，優(yōu)選的，該導(dǎo)電中間層也通過熱噴涂制備。通過施加這樣一個接地的導(dǎo)電中間層，可使該陶瓷絕緣層具有較小的擊穿電阻，其中對于烹飪操作來說，約1,500伏就足夠了。在發(fā)生熱導(dǎo)體被電擊穿到烹飪板的情況下，由于烹飪板的接地，本領(lǐng)域所熟知的一個安全裝置觸發(fā)。根據(jù)本專利技術(shù)的一個有利實施例，各層占據(jù)的面積朝向熱導(dǎo)體層逐漸減小。此處，各層優(yōu)選相互定位在中心，特別是同心設(shè)置。通過在邊緣區(qū)域向相應(yīng)的鄰層逐漸的穩(wěn)定過渡，可消除邊緣區(qū)域中的應(yīng)力。因此，通過這種設(shè)計，可防止邊緣層在熱應(yīng)力的影響下從鄰層剝落。如果不這樣設(shè)計，剝落的可能性就會增加，特別是在邊緣區(qū)域。據(jù)發(fā)現(xiàn)，特別有利的是將各層設(shè)計成圓形的層，因為這樣在操作過程中，由于熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力是最小的。但是，另外根據(jù)特定的應(yīng)用，例如方形或橢圓形的不同形狀層都可采用。如果該爐灶面包括幾個烹飪區(qū)域，例如四個烹飪區(qū)域，則優(yōu)選將絕緣層和相應(yīng)的其它層僅設(shè)置在相應(yīng)的烹飪區(qū)域中，從而使總應(yīng)力盡可能低。優(yōu)選的，絕緣層的各層包括氧化鋁，其提供特別好的粘結(jié)性和特別好的擊穿電阻。除此以外，還可采用富鋁紅柱石層或堇青石層，或添加有氧化鈦、氧化鋯或氧化鋯與氧化鎂混合物的氧化鋁。富鋁紅柱石和堇青石具有熱膨脹系數(shù)小的優(yōu)點，但其不具備如氧化鋁一樣粘接到玻璃陶瓷表面上的很好的粘結(jié)性。另外，不能通過熱噴涂而在玻璃陶瓷表面上直接產(chǎn)生富鋁紅柱石層或堇青石層，因為后者會破壞表面。為此，優(yōu)選的，在可通過噴涂施加富鋁紅柱石或堇青石絕緣層之前，可在玻璃陶瓷表面上首先噴涂一個包括例如氧化鋁、氧化鈦或其二者混合物的粘結(jié)層。根據(jù)本專利技術(shù)的另一實施例，烹飪板在其與熱導(dǎo)體層相面對的一側(cè)上包括一個環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽接近于噴涂到烹飪板上的層的邊緣區(qū)域而延伸。該措施還用于減小邊緣區(qū)域的應(yīng)力。附圖說明可以理解，本專利技術(shù)的上述和以下特點不僅僅在給定的組合中應(yīng)用，而在沒有離開本專利技術(shù)范圍的情況下，本專利技術(shù)也適用于其他組合或單獨使用。從以下參照附圖對優(yōu)選實施例的描述中，可很容易理解本專利技術(shù)的其它特點和優(yōu)點。附圖中圖1示出根據(jù)本專利技術(shù)的陶瓷爐灶面的第一實施例的橫截面視圖；及圖2示出相對圖1略作修改的陶瓷爐灶面的橫截面視圖。具體實施例方式圖1中，根據(jù)本專利技術(shù)的陶瓷爐灶面以標(biāo)號10總體標(biāo)出。可以理解，這種圖示僅僅是示例性質(zhì)的，特別的，尺寸關(guān)系并不是按比例畫出的。陶瓷爐灶面10包括一個例如Schott的CERAN的玻璃陶瓷烹飪板12，該烹飪板設(shè)計成平坦的，并用于支撐烹飪器具。以標(biāo)號14總體指出的絕緣層設(shè)置在烹飪板12下側(cè)可能被加熱的區(qū)域。在絕緣層的下表面，施加有一個熱導(dǎo)體層22。可以理解的是，這種陶瓷爐灶面10可包括多個烹飪區(qū)域，例如為家用目的設(shè)置四個烹飪區(qū)域。但是，在圖1和圖2中，僅示出一個烹飪區(qū)域。圖1的絕緣層包括三個分層16、18、20，通過熱噴涂，其分別被相應(yīng)施加到烹飪板12上或位于烹飪板12下面的相應(yīng)層上。優(yōu)選的，各層16、18、20構(gòu)造成圓形的，并且其面積朝向熱導(dǎo)體層22逐漸減小，其中各層16、18、20相互同心設(shè)置。該措施用于避免各層在邊緣區(qū)域剝離。各絕緣層16、18、20可例如包括氧化鋁，并且各層可具有從烹飪板12朝向熱導(dǎo)體層22逐漸減小的空隙率。例如，第一分層可通過熱噴涂施加到烹飪板表面，并且其空隙率的范圍在15到20的體積百分比之間，而隨后的分層18的空隙率在約5到10的體積百分比之間，最后一個分層20的空隙率盡可能小，例如1％或更低。所有的層16、18、20都通過熱噴涂施加，優(yōu)選采用大氣等離子噴涂。為確保在操作溫度下足夠高的擊穿電阻，即至少為3,750伏，當(dāng)采用氧化鋁時，絕緣層14的總厚度達(dá)到約500微米。在熱噴涂之前，不象現(xiàn)有技術(shù)那樣通常對烹飪板12進(jìn)行噴砂預(yù)處理，因為這樣會導(dǎo)致玻璃陶瓷表面的破壞，相反，僅對其進(jìn)行清潔，例如用丙酮去油污。可通過掩模工藝從位于下面的相應(yīng)表面上為各層16、18、20分別精確定界。在絕緣層14最下面的分層20的下側(cè)上，產(chǎn)生一個熱導(dǎo)體層22。該熱導(dǎo)體層22包括蜿蜒形狀的盤繞熱導(dǎo)體24，該熱導(dǎo)體可通過例如本領(lǐng)域所熟知的絲網(wǎng)印刷工藝產(chǎn)生。或者，為制造熱導(dǎo)體24，熱噴涂工藝與掩模操作相結(jié)合的方法也是適用的，這優(yōu)于已知的絲網(wǎng)印刷工藝生產(chǎn)，因為在絲網(wǎng)印刷中，金屬導(dǎo)體具有大于5％的玻璃部分，從而在層焙燒期間降低流溫度(flow temperatures)。但是，這種玻璃部分使相應(yīng)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種陶瓷爐灶面，包括玻璃陶瓷或玻璃制成的烹飪板（１２）、電熱導(dǎo)體層（２２）和烹飪板（１２）與熱導(dǎo)體層（２２）之間的絕緣層（１４、１４’），其特征在于，絕緣層（１４、１４’）包括具有空隙率的多個層（１６、１８、２０；１６’、１８’），所述空隙率朝向熱導(dǎo)體層逐漸減小。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：雷內(nèi)加多，安德烈亞斯基林格，克里斯蒂安弗里德里希，李傳飛，卡斯滕韋姆特，
申請(專利權(quán))人：肖特玻璃公司，
類型：發(fā)明
國別省市：DE[德國]