Revestimiento de silicona resistente a los arañazos para una superficie de cocción constituida a base de un material de vidrio o vitrocerámico.

Elemento funcional, en particular una superficie de cocción o un panel de mandos,

con un substrato laminar (1) que se compone de un material de vidrio o vitrocerámico, habiendo sido aplicado sobre el substrato un revestimiento (2), que contiene un polisiloxano reticulado, caracterizado porque, sobre el revestimiento (2) se aplica una capa de cubrimiento (3), que contiene un polisiloxano no reticulado.

Revestimiento de silicona resistente a los arañazos para una superficie de cocción constituida a base de un material de vidrio o vitrocerámico.

El invento se refiere a un elemento funcional, en particular a una superficie de cocción o a un panel de mandos con un substrato laminar que se compone de un material de vidrio o vitrocerámico, habiéndose aplicado sobre el substrato un revestimiento, que contiene un polisiloxano reticulado.

En el momento actual se pueden producir superficies de cocción con un gasto justificable en los más diferentes colores, si como substrato se utiliza una placa a base de un vidrio incoloro (p.ej. Borofloat®, o vidrio sódico-cálcico) o un material vitrocerámico incoloro, que es provisto de un revestimiento coloreado en la cara inferior (en la cara que está apartada del usuario) . Se han manifestado como especialmente ventajosos unos sistemas de revestimiento constituidos sobre la base de siliconas, puesto que con ellos se consigue la necesaria estanqueidad frente a la pasta conductora del calor y la necesaria estabilidad cromática en el caso de una carga térmica.

Los documentos de patente alemana DE 35 03 576 C2, de patente europea EP 1 267 593 B1 y de solicitudes de patentes japonesas JP H10-273 342 y JP2005 038 622 mencionan como revestimientos de la cara inferior unos sistemas de dos estratos, que se componen de una capa de vidrio pigmentada como primer estrato (directamente sobre la cara inferior del substrato) y de una capa de silicona como segundo estrato.

Estos sistemas - tal como se menciona en el documento JP2001 233 636 - tienen, entre otras, la desventaja de que la capa de vidrio situada en la cara inferior disminuye considerablemente la resistencia mecánica del substrato.

En los documentos JP2001 233 636, JP2001 233 637, JP2001 213 642 y JP2003 086 337 se propone, por lo tanto, utilizar como agente aglutinante para el primer estrato, entre otras, una resina de silicona, aplicar sobre ésta un segundo estrato constituido sobre la base de un material vitrocerámico, titanato de aluminio o preparados de metales nobles y curar en horno ambos estratos simultáneamente a unas temperaturas situadas por encima de 800 ºC. Al realizar el curado en horno, la silicona se descompone totalmente mediando formación de una red de óxido de silicio inorgánico, cuya fijación al substrato es más débil que en el caso de los sistemas basados en vidrio, que se han mencionado con anterioridad, de modo tal que la resistencia mecánica del substrato no es disminuida de una manera digna de mención.

Con el fin de ahorrarse la costosa etapa de curado en horno, con la que se obtienen las capas inorgánicas a base de vidrio, titanato de aluminio, metales nobles o un material vitrocerámico a unas altas temperaturas (700 - 850 ºC) , en el documento JP2003 086 337 se menciona también un sistema, que se compone de dos estratos de una resina estable frente al calor. En este caso, el primer estrato contiene pigmentos de efectos. Para que los pigmentos de efectos puedan desarrollar su efecto iridiscente, un segundo estrato, en el que la resina estable frente al calor está pigmentada de color negro, se aplica como impresión trasera opaca del primer estrato. Ambas capas son endurecidas a unas temperaturas de solamente 200 ºC.

Además, se conocen sistemas de capas de siliconas de un solo estrato como revestimientos de la cara inferior para superficies de cocción.

El documento DE 25 06 931 C3 menciona un barniz sobre la base de una silicona, que puede ser provisto de aluminio, una mica férrica y colorantes negros. El revestimiento, sin embargo, no sirve para la estructuración cromática de superficies de cocción, sino para la elevación de la conductividad del calor de la superficie de cocción en la zona caliente calentada por infrarrojos.

El documento JP2005 298 266 menciona para el revestimiento de la cara inferior y para la estructuración cromática de superficies de cocción un revestimiento de un solo estrato con un metil-fenil-polisiloxano trifuncional como agente aglutinante. El curado en horno del revestimiento se efectúa a 200 - 350 ºC. El espesor de capa está situado en 10 μm y más bajo. A causa de la reticulación tridimensional de la silicona, el revestimiento es estanco frente a una pasta conductora del calor.

El documento de solicitud de patente de los EE.UU. US2005 214 521 A1 describe unos revestimientos de siliconas de un solo estrato para superficies de cocción de vidrio y de material vitrocerámico, que permanecen estables cromáticamente en el caso de una carga térmica a unas temperaturas hasta de 700 ºC. La estabilidad cromática se alcanza en el intervalo de temperaturas de 20 - 700 ºC a pesar de la descomposición de la silicona a unas temperaturas a partir de 400 ºC, presuntamente debido al hecho de que las resinas de siliconas empleadas están exentas de grupos orgánicos.

Para el empleo con éxito de revestimientos de siliconas como revestimientos de la cara inferior generadores de color sobre superficies de cocción, son importantes, junto a la estabilidad cromática y la opacidad, unas propiedades tales como la estanqueidad frente a una pasta conductora del calor, la resistencia de adhesión y la resistencia a los arañazos. En particular, una alta resistencia a los arañazos del revestimiento de silicona situado en la carta inferior es decisiva para el hecho de si la superficie de cocción se puede transportar y montar sin daño. Cuando la resistencia a los arañazos del revestimiento de silicona es alta, se puede disminuir el número de las placas producidas defectuosamente y se puede simplificar el montaje de las superficies de cocción. La tasa de rechazos, que es menor por este motivo durante la fabricación y el montaje, hace posibles unos considerables ahorros de costos.

Unas mediciones de la resistencia a los arañazos de superficies de cocción con un revestimiento de silicona, obtenibles comercialmente (sin la capa adicional de vidrio, material vitrocerámico, titanato de aluminio o metal noble más arriba mencionada) dieron como resultado que ya con una carga de 200-300 g una punta redondeada de metal duro (radio: 500 μm) atraviesa al revestimiento y es reconocible un arañazo desde la perspectiva de un usuario. En tal caso, carece de importancia si el revestimiento de silicona - tal como más arriba se ha descrito - está constituido a base de dos estratos de una resina de silicona reticulada o sí solamente un estrato se compone de una resina de silicona no reticulada, reticulada o pirolizada. Los revestimientos, en cada caso con una carga de 100 g, pero como muy tarde sin embargo en el caso de 300 g, son eliminados por la punta del metal duro hasta llegar al substrato.

La medición de la temperatura junto a la cara inferior de superficies de cocción, dio como resultado que en el caso de unas encimeras de cocción por inducción muy valiosas, pero también en el caso de unos aparatos de cocción con gas construidos de manera especial, en el uso normal se alcanzan solamente unas temperaturas de 150 250 ºC y en el caso más desfavorable (un puchero vacío en el caso de una potencia calefactora máxima) de 350 ºC (al contrario que las encimeras de cocción con elementos de calefacción por radiación de rayos infrarrojos (IR) , en cuyos casos se alcanzan unas temperaturas hasta por encima de 600 ºC) . La regulación de la temperatura de las encimeras de cocción por inducción depende en tal caso en lo esencial de la actividad de los circuitos electrónicos de conmutación y regulación instalados así como de la posición de los sensores de temperatura por debajo de la superficie de cocción (véanse los documentos de solicitudes de patentes alemanas DE 10 2005 031 392 A1, DE 10 2006 023 704 A1 y DE 196 46 826 C2) . En el documento de patente de los EE.UU. US 3.742.174 se discuten con una técnica perfeccionada incluso unas superficies de cocción constituidas a base de un material sintético.

Una misión del presente invento es la de poner a disposición un elemento funcional, en particular una superficie de cocción a base de un material vitrocerámico o de vidrio con un sistema de revestimiento, que

- sea más resistente a los arañazos que las capas de siliconas obtenibles comercialmente,

- se pueda obtener a unas temperaturas de curado en horno situadas por debajo de 500 ºC,

- soporte sin ninguna modificación del color unas cargas térmicas a unas temperaturas hasta de 350 ºC durante

breve tiempo y hasta de 250 ºC permanentemente, - sea opaco, -sea impermeable frente a una pasta conductora del calor y un pegamento,... [Seguir leyendo]

1. Elemento funcional, en particular una superficie de cocción o un panel de mandos, con un substrato laminar (1) que se compone de un material de vidrio o vitrocerámico, habiendo sido aplicado sobre el substrato un revestimiento (2) , que contiene un polisiloxano reticulado, caracterizado porque, sobre el revestimiento (2) se aplica una capa de cubrimiento (3) , que contiene un polisiloxano no reticulado.

2. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, el espesor de capa del revestimiento (2) y/o de la capa de cubrimiento (3) está situado en el intervalo entre 10 y 50 μm.

3. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque, el espesor de capa del revestimiento (2) y/o de la capa de cubrimiento (3) está situado en el intervalo entre 15 y 30 μm.

4. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado porque el espesor de capa total sumado a partir del espesor de capa del revestimiento (2) y de la capa de cubrimiento (3) es de por lo menos 20 μm.

5. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque, el espesor de capa total está situado en el intervalo entre 25 y 65 μm, de manera preferida en el intervalo entre 30 y 50 μm.

6. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 5, caracterizado porque el material de revestimiento para el revestimiento (2) tiene como resina de silicona unos polisiloxanos sólidos o líquidos con grupos metilo o fenilo como radicales orgánicos y con radicales hidroxi, alcoxi o vinilo como grupos funcionales.

7. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque, la proporción de los grupos funcionales es de 1 a 10 % en peso y/o porque su peso molecular es de 1.000 a 6.000 g/mol.

8. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, caracterizado porque, el material de revestimiento para el revestimiento (2) tiene fenil-polisiloxanos con funciones hidroxi con una proporción de 2 a 5 % en peso de grupos hidroxi y un peso molecular de 1.500 a 2.000 g/mol.

9. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 8, caracterizado porque la proporción de la resina de silicona en el revestimiento reticulado está situada en el intervalo comprendido entre 40 y 70 % en peso, de manera preferida en el intervalo comprendido entre 50 y 60 % en peso.

10. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 9, caracterizado porque el revestimiento (2) contiene pigmentos cromáticos inorgánicos, pigmentos blancos y/o pigmentos negros.

11. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el revestimiento (2) contiene pigmentos rojos de óxidos de hierro, que se componen de hematita, pigmentos negros de óxidos de hierro, pigmentos de fase mixta, pardo de zinc y hierro, pardo de cromo y hierro, negro de hierro y manganeso, negro de espinela, TiO2 y/o ZrO2.

12. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 10, caracterizado porque el revestimiento contiene pigmentos brillantes inorgánicos.

13. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 12,

caracterizado porque los pigmentos brillantes inorgánicos están estructurados como partes pigmentadas en forma de plaquitas revestidas y/o no revestidas.

14. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 hasta 13, caracterizado porque los pigmentos cromáticos, pigmentos negros y/o pigmentos blancos inorgánicos tienen un diámetro de partículas menor que 20 μm, de manera preferida menor que 10 μm.

15. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 13, caracterizado porque en el caso de la utilización de pigmentos brillantes en forma de plaquitas éstos tienen una longitud de aristas : 100 μm, de manera preferida : 75 !m.

16. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 15, caracterizado porque la proporción de pigmentos cromáticos y/o negros y/o blancos en el revestimiento reticulado (2) está situada en el intervalo comprendido entre 20 y 40 % en peso, de manera preferida en el intervalo comprendido entre 24 y 36 % en peso.

17. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 16, caracterizado porque el revestimiento (2) y/o la capa de cubrimiento (3) contienen materiales de carga en forma de plaquitas.

18. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque los materiales de carga se componen de un silicato estratificado, por ejemplo, una mica, un caolín y/o un talco.

19. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 17 o 18, caracterizado porque la proporción de los materiales de carga en el revestimiento reticulado (2) está situada en el intervalo de > 0 a 30 % en peso, de manera preferida de > 0 a 15 % en peso.

20. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque el tamaño de las partículas de silicato estratificado está situado como máximo en el intervalo comprendido entre 10 y 30 μm y porque el tamaño medio de partículas es de 1 a 20 μm.

21. Elemento funcional de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la proporción de los silicatos estratificados en la capa de cubrimiento (3) es : 50 % en peso, de manera preferida de 10 a 25 % en peso.

22. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 21, caracterizado porque el punto de reblandecimiento o de fusión del material de revestimiento (2) es º 40 DC, en particular º 60 DC.

23. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 22, caracterizado porque la capa de cubrimiento (3) tiene un material lubricante sólido, por ejemplo grafito y/o nitruro de boro.

24. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 23, caracterizado porque el revestimiento (2) y la capa de cubrimiento (3) se producen a base del mismo material de revestimiento.

25. Elemento funcional de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 hasta 24, caracterizado porque el sistema de revestimiento que se compone de un revestimiento (2) y una capa de cubrimiento (3) tiene una resistencia eléctrica superficial º 109 0/cm2.

Figura 1 Figura 2