設有親水塗層的蒸汽發生裝置的製作方法

2023-04-26 19:21:11 1

專利名稱：設有親水塗層的蒸汽發生裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括設有親水塗層的蒸汽室的蒸汽發生裝置。本發明還涉及一種 在蒸汽發生裝置的蒸汽室內提供親水塗層的方法。本發明特別涉及一種包括具有親水塗層 的蒸汽室的蒸汽熨鬥。
背景技術：
在1個大氣壓下將水加熱到100°C以上會將水變成蒸汽。在諸如蒸汽熨鬥的蒸汽 發生裝置中，將水施加至熱的表面以產生蒸汽。但是，蒸汽可以在表面和水滴之間形成隔離 層，從而有效地減緩水的蒸發。水滴將傾向於在表面上彈跳而非蒸發為蒸汽。這一效應被 稱為萊頓弗羅斯特(Leidenfrost)效應並通常在160°C以上時發生。可在例如蒸汽熨鬥中 觀察到該效應。已經提出了多種方法以防止萊頓弗羅斯特效應，範圍從在蒸汽室內設置諸如肋板 的特殊結構，到在蒸汽室表面使用塗層。適合的蒸汽促進塗層是親水且中度隔熱的。塗層 的中度隔熱特性在無水時輕微地降低表面溫度，並且防止水與熱的鋁基底接觸。當一些水 與表面接觸時，表面有效地迅速降溫至萊頓弗羅斯特效應的溫度以下。優選地，這些蒸汽促 進塗層也具有一定數量的多孔(porosity)。由於蒸汽促進塗層的親水特性，引入的水容易 地在蒸汽室的表面上擴散。適合的蒸汽促進塗層應當容易潮溼、具有吸收水的多孔結構且 表面具有高的粗糙度。US 3，499，237中公開了一種上述類型的蒸汽發生裝置。已知的裝置(蒸汽熨鬥) 具有蒸汽促進塗層成份，其主要由鹼金屬矽酸鹽化合物和粉末狀玻璃構成。特別地，使用矽 酸鈉(水玻璃)。可以使水玻璃乾燥以形成硬質玻璃層。由於其無機物特性，水玻璃具有耐 熱性並且可以用作蒸汽熨鬥中的蒸汽促進塗層。由於高PH值，水玻璃侵蝕鋁基板，從而增 加塗層與鋁的粘附性。水玻璃主要的缺點是可溶於水，原因是水玻璃中有大量的鹼。一旦 將水添加至蒸汽熨鬥的蒸汽室中，現有的蒸汽促進材料就會至少部分地溶解，並且可能從 蒸汽室中浸出。當用水潤洗蒸汽室使其脫去石灰質時這一效應更加顯著。

發明內容
本發明的一個目的是要克服上述問題。特別地，本發明的一個目的是提供一種具 有設有親水塗層的蒸汽室的蒸汽發生裝置，親水塗層在溫暖潮溼的環境下具有降低的可溶 性。另一個目的是提供一種對萊頓弗羅斯特效應不敏感的蒸汽室塗層。又一個目的是提供 一種在蒸汽熨鬥的蒸汽室中應用親水塗層成份以促進蒸發的方法。通過包括設有包括鹼金屬矽酸鹽化合物的親水塗層的蒸汽室的蒸汽裝置可以實 現這些和其他目的，其中該塗層進一步包括硼。優選地，提供一種蒸汽發生裝置，其包括設 有包括鹼金屬矽酸鹽化合物的親水塗層的蒸汽室，其中塗層還包括硼與金屬元素的鹽，更 優選地為硼酸鹽。


在附圖中圖1為根據本發明的蒸汽熨鬥的局部剖視部分正視圖。
具體實施例方式根據本發明，提供一種蒸汽發生裝置，該裝置包括設有親水塗層的蒸汽室。親水塗 層成份包括鹼金屬矽酸鹽化合物和硼(優選地為硼與金屬元素的鹽)。將鹼金屬矽酸鹽化 合物和硼與金屬元素的鹽結合使用所產生的塗層在固化後具有優秀的蒸汽性能。特別地， 本發明的塗層具有蒸汽促進塗層的大部分希望的特徵它不僅將萊頓弗羅斯特效應移位到 了更高的溫度，展現出良好的潤溼特性並使水擴散進入其多孔結構中，而且還防止或至少 減少塗層的隔熱和剝落。根據本發明的塗層成份的進一步的優點是易於噴塗。令人驚訝地，已經發現向水玻璃以及一般地向鹼金屬矽酸鹽中添加硼(優選地添 加硼酸鹽)能夠降低其溶解度。這一有益的效應據信是(部分地)由於硼酸鹽與鹼的反應。 將硼酸鹽與鹼金屬矽酸鹽，特別地與水玻璃以一定的Si B 鹼的比例混合得到在混合後 仍可溶於水，但乾燥後不能溶解的成份。假設通過與鹼(一部分)發生反應，看來添加硼能 夠有效地降低鹼金屬矽酸鹽在乾燥後的溶解度。所產生的鹼性硼矽酸鹽塗層對鋁基底有良 好的吸附性，基本不溶於水，此外能夠提供良好的蒸汽性能。已知硼酸鹽可以以不同結構存 在，例如二硼酸鹽、偏硼酸鹽、焦硼酸鹽等。但是，本發明並不限於這些結構中的任意一種。 為了方便，可以以硼酸和/或硼酸與鹼金屬元素的鹽的形式將硼酸鹽添加入鹼金屬矽酸鹽 中。也可以使用硼酸酯，例如B (OCH3) 3。在本發明的一種優選的實施方式中，蒸汽發生裝置的特徵在於金屬元素為鹼金屬 元素。原則上可以使用任意的鹼金屬元素，但是優選的元素從鈉、鋰和鉀的組中選取。如果 必須改進蒸汽促進塗層成分的穩定性，那麼使用鋰是特別優選的。如果必須改進蒸汽促進 塗層的蒸汽表現，那麼使用鉀是特別優選的。為了產生有利的效果，蒸汽促進塗層成份中硼酸鹽的量優選地佔乾燥後塗層(基 本去除塗層成份中的水)的全部成份的到40%的重量。更優選地，硼酸鹽的量佔5%到 30%的重量，最優選地佔8%到20%的重量。可以通過向其增加填充物來改進塗層的機械屬性，特別是塗層的強度。可以使用 本領域已知的任何填充物，包括諸如氧化鋁和二氧化矽的金屬氧化物顆粒，諸如雲母、高嶺 土等的礦物顆粒，或其混合物。在本發明的一種更優選的實施方式中，蒸汽發生裝置的親水 塗層包括二氧化矽顆粒。這些顆粒被認為能夠形成更好的塗層，這可能是因為它們能夠帶 走塗層中的一些鹼性部分，例如提高矽鹼比，進一步降低最終物質的溶解度。可以使用膠態 二氧化矽(例如Ludox (Degussa))，但更優選地使用更粗糙的二氧化矽。例如鍛制二氧化矽 (例如 Aerosil (Degussa))或沉澱二氧化娃(Sipernat(Degussa))0為了產生具有改進的機械屬性的塗層，蒸汽促進塗層成份中填充物的量優選地佔 乾燥後塗層(乾燥是指基本去除塗層成份中的水)的全部成份的5%到60%的重量。更優 選地，填充物的量佔10%到40%的重量，最優選地佔15%到25%的重量。本發明也涉及一種在蒸汽發生裝置的蒸汽室內產生親水塗層的方法。該方法包括 準備鹼金屬矽酸鹽化合物與硼和金屬元素的鹽的混合物，將該混合物引入蒸汽室中，並在高溫下將該混合物固化以形成親水塗層。將混合物引入蒸汽室優選地通過噴塗來執行。特別地，本方法的特徵在於將硼(優選的為硼酸鹽)溶於水，再加入鹼金屬氫氧化 物。適合的金屬氫氧化物是氫氧化鈉、氫氧化鋰和氫氧化鉀，最優選的鹼性化合物是氫氧化 鉀。然後攪拌該溶液形成鹼性矽酸鹽化合物的溶液。將所得到的通常具有更高粘性的(半 透明)溶液塗覆於鋁基底上並在高溫下固化形成親水塗層。得到基本不可溶、多孔的硼矽 酸鹽塗層。所獲得的塗層改進了蒸汽的形成，並且不會出現剝落和/或其他不利的效果。根據本發明的塗層的額外的優點是可以在廣泛的厚度範圍內得到適合的塗層。由 於本發明的塗層成份的有利的流變能力，特別是相對低的粘性，能夠容易地塗覆非常薄的 塗層。由此，可以根據所使用的蒸汽促進材料的特定類型來調節塗層的厚度。厚的多孔塗 層將防止萊頓弗羅斯特效應直至高溫度。但是，如果塗層過厚，塗層的熱傳導會過分限制蒸 發率。特別在較低的溫度和高的進水速率下，水可能會從蒸汽發生裝置中洩漏。如果塗層 過薄，則低溫下的蒸發率更高。但是，在這種情況下蒸汽發生裝置更容易產生萊頓弗羅斯特 效應，且接觸表面的水會彈開，導致高溫時蒸汽發生裝置的噴濺。對於多孔塗層，能夠實現 在低溫下(由於更好的散布)和在高溫下的高蒸發率。塗層厚度還可以由塗層材料的機械 屬性限制。如果塗層超過一定的臨界厚度可能會出現剝落。一般來說，優選的塗層厚度在 1到100微米之間，更優選地在20到80微米之間，最優選地在30到60微米之間。為了改進塗層和鋁基底之間的吸附性，可以通過有機溶劑漂洗和/或通過諸如噴 砂的機械方法來對鋁進行清潔。也可以通過在塗層混合物中加入表面活性劑來改進鋁表面 的潤溼。塗層成份的固化是在高溫下執行的，特定的固化(或乾燥)溫度取決於塗層的成 份。可以通過在烤爐中加熱或通過諸如紅外線、超聲波等任何其他加熱源將未固化的塗層 成份加熱至固化溫度。但是，優選的固化方法包括加熱蒸汽室表面本身。這樣塗層從內側 到外側表面固化，這對所產生的塗層的屬性具有有利的效果。內側表面是最靠近鋁基底的 表面，外側表面是最遠離鋁基底的表面。塗層成份過快乾燥/固化可能導致固化後塗層的 沸騰標記(boiling mark)。因此可選地在塗覆塗層成份之前對蒸汽室進行預熱。現在將通過公開的附圖及下述示例對本發明進行更具體的解釋，但是本發明並不 限於這些附圖和示例。圖1所示的蒸汽熨鬥包括殼體1，殼體1在底部側由鋁質底板2封閉，鋁製底板的 下表面3設有不鏽鋼薄層。底板的內側設有豎直的肋4，該肋4上設有鋁質板5使得板5和 底板2的內側之間形成蒸汽室6。蒸汽室由彈性矽樹脂橡膠7密封。蒸汽熨鬥還包括儲水 器8。通過泵送機構9可以將儲水器8中的水直接噴塗在待熨的衣服上。通過泵送機構10 可以將水從儲水器8泵入蒸汽室5，從而增加蒸汽輸出。這些水經過板5中的小孔到達蒸汽 室6的底部。蒸汽室6的底部設有親水蒸汽室塗層11。如下述示例所述地製造和設置親水 塗層11。在所有示例中，水懸浮液由所指示的成分通過簡單的混合製成。隨後，將這樣獲得 的懸浮液塗覆於蒸汽室6的底部，然後通過乾燥和/或固化使其變厚。這樣獲得親水蒸汽 室塗層11 (圖1)。示例1-硼酸鹽的量的影響在本系列實驗中，分析硼酸鹽的量對固化塗層的溶解度的影響。如表1所示，使用
5不同量的硼酸。將20克量的水玻璃(Aldrich)與0. 5、1、1. 5和2克硼酸以及額外的水進 行混合以溶解硼酸。在加入2克硼酸的情況下，即使當加入55克水時仍形成一些不溶解的 沉澱物。然後將所得到的材料塗覆於鋁基板上並在220°C下進行固化。固化2分鐘後，將水 短時間地滴到受熱的材料上。視覺地觀察塗層的完整性。在不添加硼酸的情況下，水玻璃 溶解。隨著硼酸量的增加，溶解度下降。在約2. 8 1的矽硼時，塗層不可溶。表1準備的溶液和結果
權利要求
一種蒸汽發生裝置，包括設有親水塗層成份的蒸汽室，所述塗層成份包括鹼金屬矽酸鹽化合物，其中，所述塗層成份還包括硼。
2.根據權利要求1所述的蒸汽發生裝置，其中，所述塗層成份還包括硼與金屬元素的Τττ . ο
3.根據權利要求2所述的蒸汽發生裝置，其中，所述金屬元素為鹼金屬元素。
4.根據權利要求3所述的蒸汽發生裝置，其中，所述鹼金屬元素為鋰和/或鉀。
5.根據前述權利要求中的任意一項所述的蒸汽發生裝置，其中，所述鹼金屬矽酸鹽化 合物包括矽酸鈉化合物。
6.根據前述權利要求中的任意一項所述的蒸汽發生裝置，其中，所述硼與金屬元素的 鹽的量優選地佔乾燥後塗層的全部成份的到40%之間的重量。
7.根據前述權利要求中的任意一項所述的蒸汽發生裝置，其中，所述親水塗層包括二 氧化矽顆粒。
8.一種在蒸汽發生裝置的蒸汽室內產生親水塗層的方法，該方法包括準備鹼金屬矽酸 鹽化合物以及硼與金屬元素的鹽的混合物，將所述混合物引入所述蒸汽室內，並且在高溫 下使所述混合物固化，以形成耐酸的親水塗層。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，通過加熱蒸汽室表面使所述混合物達到高溫。
10.一種蒸汽熨鬥，其包括根據權利要求1至7中的任意一項的蒸汽發生裝置。
全文摘要
本發明涉及一種包括設有親水塗層的蒸汽室的蒸汽發生裝置。親水塗層包括鹼金屬矽酸鹽化合物和硼，優選地為硼與金屬元素的鹽。塗層促進蒸發並且耐剝落。本發明還涉及一種在蒸汽發生裝置的蒸汽室中產生親水塗層的方法，以及一種包括蒸汽發生裝置的熨鬥。
文檔編號F22B33/00GK101952655SQ200880110157
公開日2011年1月19日 申請日期2008年9月26日 優先權日2007年10月5日
發明者Y·維爾斯特拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司