專利名稱：熨斗和熨斗用底板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種配有其上涂敷著一層含無機聚合物的抗磨層的金屬底板的熨斗。本發(fā)明還涉及一種其上涂有適用于熨斗的抗磨層的底板。
根據(jù)諸如歐洲專利書EP-640．714及其等同的US．5．592．765，基本上能對以上開頭一段中所述熨斗類型有所了解。上述專利申請書更具體地敘述了一種配有其上涂敷著一層多硅酸鹽抗磨薄層的不銹鋼底板。這種抗磨層可借助于溶膠-凝膠技術用某種溶液涂敷而成。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在某些情況下，已知熨斗的抗磨層的耐劃痕性是非最優(yōu)的。例如，如果使用由鋁制成的底板，抗磨層的耐劃痕性是不令人滿意的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果這類熨斗的抗磨層在尖銳的物體上移動并同時對其施加壓力，則抗磨層上的裂痕會擴展。
改進上述已知熨斗是本發(fā)明的一個目的。更具體而言，本發(fā)明目的在于提供一種其抗磨層的耐劃痕性比已知熨斗的要高的熨斗。本發(fā)明還應當提供一種具有改進了耐劃痕性的底板。
采用上面開頭一段中所述類型的熨斗，便能使本發(fā)明的這些目的和其它目的都實現(xiàn)，所述類型的熨斗的特征在于其面朝抗磨層的底板部件主要是由鋁制成的，并在底板和抗磨層之間設置一硬質(zhì)中間層。
本發(fā)明基于實驗而洞察出耐劃痕性不能令人滿意是由于底層是由鋁制成的這一事實引起的。在一些情況下，這種材料顯得太軟不能對抗熨過程中可能出現(xiàn)的壓力載荷。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這問題可以通過在抗磨層和底板之間使用硬質(zhì)中間層來克服。
原則上講，按照本發(fā)明的熨斗的底板可以由單獨一塊型鋁構(gòu)成?？墒?，另一方面可以使用由好幾部分組成的多層底板。這方面的一個例子是底板包括第一部分為壓鑄鋁和其上固定有呈薄板狀的基本上純的鋁為第二部分。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基本上純的鋁較軟。因此，其上涂有含三維無機聚合物的已知抗磨層的上述材料的底板和底板部件，它們對裂紋在抗磨層上的形成是特別敏感的。尤其是在這類結(jié)構(gòu)中硬質(zhì)中間層的存在有著顯著的好處。
要注意，硬涂層在這里要理解成是指這層的硬度至少為鋁的硬度的二倍，優(yōu)選至少為鋁的硬度的五倍。這樣的硬涂層可以在涂敷抗磨層以前通過諸如對底板進行表面處理的辦法來實現(xiàn)。鋁表面可通過諸如滲氮法或碳酸鹽法使其變硬。在上述方法中，氮或碳各自在位于底板表面上的鋁層中進行擴散。
從成本觀點來看，另一個更有意思的解決方法是采用一層薄的，成平板狀的硬層板。這一類平板必須采用諸如收口、膠結(jié)的方法和／或采用諸如螺釘、鉚釘?shù)葯C械固定的方法使其固定在鋁(部件)的表面上。薄的淬硬鋼板或鉻鎳鋼板在這方面證明是非常有效的。這些鋼板其一側(cè)上涂有所述抗磨層，此后將其無涂層表面固定在底板上。這類鋼板的厚度優(yōu)選為0．2-4．0mm。
符合本發(fā)明的另一個有趣的熨斗的實施方案的特征在于硬質(zhì)中間層由氧化鋁組成。這一層硬質(zhì)中間層可在涂敷抗磨層之前簡單地采用電化學方法使底板的鋁表面氧化來實現(xiàn)。涂敷氧化的適用方法通常稱為“(硬質(zhì))陽極氧化處理”，“鋁的陽極化處理”和“發(fā)乳白化處理”。更多的實驗已提示含無機聚合物的抗磨層與這類氧化鋁中間層的粘結(jié)十分牢固。
中間層的厚度優(yōu)選值為5微米～60微米。如果中間層的厚度為5微米或更小，則抗磨層的耐劃痕性將得不到改善。從成本觀點來看，厚度為60微米或更大的硬質(zhì)中間層是無吸引力的。最佳處理二個缺點之間的折衷辦法是中間層的厚度為10～40微米。
抗磨層的無機聚合物優(yōu)選采用溶膠-凝膠工藝方法將其涂敷在硬質(zhì)涂層上。用這種方法便能形成三維無機聚合物。如有必要，這聚合物也可包含有機側(cè)基。適用的抗磨層包含基于氧化鋯、氧化鋁、氧化鈦，和優(yōu)選氧化硅、或它們的混合物之類的聚合物。
當采用由溶膠-凝膠溶液在基質(zhì)上制造涂層時，首先要制備置于液體中的固態(tài)粒子膠懸體。在此情況中，所述膠懸體優(yōu)選由置于有機溶劑中的水解金屬烷氧基粒子組成。就此而論，已知的金屬烷氧基類是Ti-，Zr-，Al-，和Si-四烷氧基類。通常乙醇被用作有機溶劑。所述溶膠的形成方法是將規(guī)定量的水以及少量的作為催化劑的酸或堿加到金屬氧化物(混合物)中。接著，將穩(wěn)定于乙醇中的合成溶膠以薄涂層形式涂敷在要求的基質(zhì)上。加入的催化劑和水引起(局部)烴氧化物類水解。因而縮聚作用發(fā)生，結(jié)果形成無機聚合物。這過程在較高溫度下能加速。形成溶膠-凝膠涂層的溶劑在準備作業(yè)過程中大量揮發(fā)。在較高的溫度下多余的溶劑被揮發(fā)掉。
借助溶膠-凝膠方法，能在鋁質(zhì)底板硬質(zhì)中間層上形成極薄的一層三維無機聚合物涂層。如果所述涂層采用由所述金屬四烷氧基類制成，則其厚度大約為0. 5微米或更小。采用以含有金屬烷氧基作為先體的三維無機聚合物為基礎的薄涂層能確保本發(fā)明的抗磨層非常便宜。要注意，三維無機聚合物顯示出比線性無機聚合物有較高的硬度和撫裂紋能力。所以，優(yōu)選三維聚合物。
有許多種將溶膠以涂層的形式涂敷在底板上的方法，例如可采用浸涂或旋涂方法。優(yōu)選采用噴涂技術來形成涂層。如此形成的涂層比用旋涂方法形成的涂層的磨擦系數(shù)低。如果要求涂層厚些。則可重復幾次上述使用的方法。
一個好的符合本發(fā)明的熨斗實施方案，其特征在于按照本發(fā)明三維無機聚合物主要由聚合烷基三烷氧基硅烷組成。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基于這類聚合硅烷的抗磨層顯示出比公開于上述專利申請書中基于四烷氧基硅烷的抗磨層有著實質(zhì)上更高的撫裂紋能力。因此，符合本發(fā)明的這個實施方案的熨斗抗磨層的涂層厚度可能比符合現(xiàn)有技術的熨斗抗磨層的涂層厚度要厚得多。使用相對厚的抗磨層對增加涂層的抗磨損能力產(chǎn)生影響。符合本發(fā)明的熨斗抗磨層可制成厚度為10～25微米。為了使功能最佳，已知抗磨層的涂層厚度實際上應小于20微米。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在較厚的厚度情況下，抗磨層上可出現(xiàn)不希望有的裂紋現(xiàn)象。這類抗磨層的最佳厚度的變化范圍為5～15微米。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這類抗磨層中使用尤其是低級烷基，諸如苯基-，丙基-，和乙基-三烷氧基硅烷，是非常有利的。使用甲基三烷氧基硅烷能達到最佳效果。利用甲基三烷氧基硅烷得到的涂層比由包含較高級的和／或更復雜的烷基的硅烷類制成的涂層有著更好的撫高溫能力。
還發(fā)現(xiàn)，抗磨層中包含大量的諸如毫微級氧化粒子填充物是有利的。這些氧化粒子具有的平均粒徑在100nm以下。此處適合的實例是毫微級ZrO2，Al2O3，TiO2和／或SiO2粒子。所述粒子的數(shù)量，按照抗磨層的總重計算，其量變化范圍優(yōu)選為30～70wt．％。采用約50wt．％的毫微級粒子作為抗磨層中的填充劑能達到良好的結(jié)果。這些填充劑的存在導致抗磨層硬度的增加。
另一個有趣的符合本發(fā)明的熨斗實施方案，其特征在于按照本發(fā)明的抗磨層包含無機彩色顏料作為填充物。這些彩色顏料也能使抗磨層具有較高的硬度。此處，由于這類彩色顏料的存在改善了抗磨層的“外觀”。尤其是基于混合金屬氧化物的無機彩色顏料表明是令人滿意的。一些極為適用的彩色顏料種類是Fe2O3、CoAl2O4，以及基于TiNiSb和TiCrSb的混合金屬氧化物。這些彩色顏料具有的平均粒徑為十分之幾微米。因而，它們尤其適用于諸如利用烷基三烷氧基硅烷制成的抗磨層這類較厚的抗磨層。
本發(fā)明還涉及涂敷有抗磨層且適用于熨斗的可換底板。按照本發(fā)明，面向抗磨層的本發(fā)明的底板部件主要由鋁組成，并在該底板和無機聚合物抗磨層之間置有硬質(zhì)中間層。要注意，本發(fā)明既可用于常規(guī)熨斗也適用于蒸汽熨斗。
參照下文中所述的一些實施方案，本發(fā)明的這些和其它的特性是顯而易見的并得以闡明。
在附圖中

圖1表明一種符合本發(fā)明的熨斗。
要注意，為了清楚起見，圖1中所示的熨斗，尤其是各種涂層的厚度，沒有按比例繪制。
圖1是一種優(yōu)選的符合本發(fā)明的蒸汽熨斗實施方案的側(cè)視簡圖。所述熨斗包括合成樹脂外殼(1)和其底部側(cè)面配置的金屬底板(2)。此時，該底板由其上固定有純鋁薄平板(3)的可壓鑄鋁塊(6)制成。面向遠離外殼的底板表面依次配置著硬質(zhì)中間層(4)和抗磨層(5)。硬質(zhì)中間層由諸如單獨設置的NiCr鋼板組成，或優(yōu)選由用電化學方法形成的氧化鋁薄涂層組成?？鼓?5)包含有借助于溶膠-凝膠方法形成的三維無機聚合物。在下文中就幾個熨斗實施方案給予說明。
在符合現(xiàn)有技術的第一種實施方案中，熨斗的底板包含一塊含Si的鋁質(zhì)實心壓鑄塊。按照在上述專利申請書EP-640．714中所述，借助于溶膠-凝膠技術，在底板上形成一層基本上為0．3微米厚的多硅酸鹽涂層。這種熨斗稱為“A型”。
在符合本發(fā)明的第一種實施方案中，熨斗的底板包含一塊含Si的鋁質(zhì)實心壓鑄塊。其上固定著以NiCr鋼的薄板(0．4mm厚)形式的硬質(zhì)層板。在這種場合，該板的正面和所述壓鑄塊膠結(jié)在一起，且該板的邊緣是粒狀的。在該板的面朝遠離熨斗的表面上早已涂有一層薄的抗磨層。該層由0．4微米厚的多硅酸鹽涂層組成。這涂層按照上述專利申請書中所述方法形成。這種熨斗稱為“B型”。
在符合本發(fā)明的第二種實施方案中，熨斗的底板包含一塊含Si的鋁質(zhì)實心壓鑄塊。借助于螺旋接合和膠結(jié)接合在其上置有一塊純鋁薄板(1. 6mm厚)。在這板面向遠離壓鑄塊的表面上已預先依次地涂有硬質(zhì)涂層和三維無機聚合物的抗磨層。硬質(zhì)涂層由利用電化沉積法(硬陽極化處理)形成的23微米厚的氧化鋁層組成?？鼓佑?．6微米厚的多硅酸鹽層組成。該涂層按照上述專利申請書中所述方法形成。這種熨斗稱為“C型”。
在符合本發(fā)明的第三種實施方案中，熨斗包含基本上與第二種方案中相同的底板。但是，在第三種方案中，硬質(zhì)層板的厚度是35微米。在第三種方案中，抗磨層的厚度為10微米并含有經(jīng)有機改性的三維無機聚合物。為了增加抗磨層的硬度，該層還包含大量的毫微級氧化粒子以及相對地少量的無機彩色顏料。這種熨斗稱為“D型”。
“D型”熨斗的抗磨層如下地制造。首先，制備包含19．4gMTMS(甲基三烷氧基硅烷)，0．9gTEOS(四乙基原硅酸鹽)，2．7gHAc(醋酸)，20g毫微級氧化粒子(含有50％固體粒子量的硅溶膠；硅溶膠)和1g無機彩色顏料的溶膠-凝膠溶液。在進行1小時水解后，利用自動噴射裝置將上述溶液噴射在受過陽極化處理的鋁質(zhì)底板的熨燙表面上。將這樣形成的溶膠-凝膠層置于300℃下進行45分鐘的固化處理。最后得到的抗磨層主要包含一層經(jīng)有機改性的多硅酸鹽三維無機聚合物涂層(厚度10微米)?？鼓涌呻S無機顏料的種類而制成不同的色彩。該涂層顯示出良好的耐劃痕性和與金屬底板的良好粘附性。在底板經(jīng)歷了500次20～300℃的溫度循環(huán)后，其粘附力沒有下降。
根據(jù)對四種型式的熨斗的比較，可得出如下結(jié)論。在所有情況下，硬質(zhì)中間層的采用導致了抗磨層的耐劃痕性增加?？紤]到制造容易的緣故，采用由電化學處理方法形成的氧化鋁硬質(zhì)涂層有著明顯的好處?；谌S無機聚合物的抗磨層與上述涂層的粘附力比對諸如NiCr鋼平板的粘附要好。采用經(jīng)有機改性的三烷氧基硅烷的顯著優(yōu)點，在于能制造出較厚的抗磨層。此外，能使抗磨層硬度進一步增加的毫微級氧化粒子可加到這種類型的涂層中。在這種情況下，附加的好處在于還能將無機彩色顏料加到這類厚的抗磨層中。此外，這些彩色顏料使涂層具有誘人的外觀。
權利要求
1．一種配有其上涂敷著一層含無機聚合物的抗磨層的金屬底板的熨斗，其特征在于面朝抗磨層的底板部件主要由鋁制成，并在底板和抗磨層之間設置有硬質(zhì)中間層。
2．權利要求1的熨斗，其特征在于硬質(zhì)中間層由氧化鋁組成。
3．權利要求1或2的熨斗，其特征在于中間層的厚度的變化范圍為5～60微米。
4．以上任一權利要求的熨斗，其特征在于無機聚合物利用溶膠-凝膠法形成。
5．權利要求4的熨斗，其特征在于無機聚合物主要由聚合烷基三烷氧基硅烷，尤其是甲基三烷氧基硅烷組成。
6．以上任一權利要求的熨斗，其特征在于抗磨層包含有毫微級氧化粒子。
7．以上任一權利要求的熨斗，其特征在于抗磨層還包含有無機彩色顏料。
8．一種配有抗磨層的底板，它適用于以上任一權利要求所述的熨斗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種配有其上涂敷著一層含有無機聚合物的抗磨層的金屬底板的熨斗。為了提高抗磨層的耐劃痕性,在面朝抗磨層的主要為鋁的底板上設置有硬質(zhì)中間層。這中間層優(yōu)選由利用電化處理方法形成的氧化鋁組成。在抗磨層中采用聚合烷基三烷氧基硅烷,尤其是甲基三烷氧基硅烷,使得有可能獲得較厚的涂層和由此獲得更好的耐劃痕性。在這類涂層中,可能加入毫微級氧化粒子和無機彩色顏料,從而進一步提高耐劃痕性。
文檔編號D06F75/38GK1205039SQ97191305
公開日1999年1月13日 申請日期1997年7月7日 優(yōu)先權日1997年7月7日
發(fā)明者H·德貝烏爾斯, J·G·范利羅普, I·J·M·斯尼克爾斯-亨德里克斯 申請人:菲利浦電子有限公司