熨斗和熨斗用底板 本发明涉及一种配有其上涂敷着一层含无机聚合物的抗磨层的金属底板的熨斗。本发明还涉及一种其上涂有适用于熨斗的抗磨层的底板。
根据诸如欧洲专利书EP-640．714及其等同的US．5．592．765，基本上能对以上开头一段中所述熨斗类型有所了解。上述专利申请书更具体地叙述了一种配有其上涂敷着一层多硅酸盐抗磨薄层的不锈钢底板。这种抗磨层可借助于溶胶-凝胶技术用某种溶液涂敷而成。
已经发现，在某些情况下，已知熨斗的抗磨层的耐划痕性是非最优的。例如，如果使用由铝制成的底板，抗磨层的耐划痕性是不令人满意的。已经发现，如果这类熨斗的抗磨层在尖锐的物体上移动并同时对其施加压力，则抗磨层上的裂痕会扩展。
改进上述已知熨斗是本发明的一个目的。更具体而言，本发明目的在于提供一种其抗磨层地耐划痕性比已知熨斗的要高的熨斗。本发明还应当提供一种具有改进了耐划痕性的底板。
采用上面开头一段中所述类型的熨斗，便能使本发明的这些目的和其它目的都实现，所述类型的熨斗的特征在于其面朝抗磨层的底板部件主要是由铝制成的，并在底板和抗磨层之间设置一硬质中间层。
本发明基于实验而洞察出耐划痕性不能令人满意是由于底层是由铝制成的这一事实引起的。在一些情况下，这种材料显得太软不能对抗熨过程中可能出现的压力载荷。已经发现，这问题可以通过在抗磨层和底板之间使用硬质中间层来克服。
原则上讲，按照本发明的熨斗的底板可以由单独一块型铝构成。可是，另一方面可以使用由好几部分组成的多层底板。这方面的一个例子是底板包括第一部分为压铸铝和其上固定有呈薄板状的基本上纯的铝为第二部分。已经发现，基本上纯的铝较软。因此，其上涂有含三维无机聚合物的已知抗磨层的上述材料的底板和底板部件，它们对裂纹在抗磨层上的形成是特别敏感的。尤其是在这类结构中硬质中间层的存在有着显著的好处。
要注意，硬涂层在这里要理解成是指这层的硬度至少为铝的硬度的二倍，优选至少为铝的硬度的五倍。这样的硬涂层可以在涂敷抗磨层以前通过诸如对底板进行表面处理的办法来实现。铝表面可通过诸如渗氮法或碳酸盐法使其变硬。在上述方法中，氮或碳各自在位于底板表面上的铝层中进行扩散。
从成本观点来看，另一个更有意思的解决方法是采用一层薄的，成平板状的硬层板。这一类平板必须采用诸如收口、胶结的方法和／或采用诸如螺钉、铆钉等机械固定的方法使其固定在铝(部件)的表面上。薄的淬硬钢板或铬镍钢板在这方面证明是非常有效的。这些钢板其一侧上涂有所述抗磨层，此后将其无涂层表面固定在底板上。这类钢板的厚度优选为0．2-4．0mm。
符合本发明的另一个有趣的熨斗的实施方案的特征在于硬质中间层由氧化铝组成。这一层硬质中间层可在涂敷抗磨层之前简单地采用电化学方法使底板的铝表面氧化来实现。涂敷氧化的适用方法通常称为“(硬质)阳极氧化处理”，“铝的阳极化处理”和“发乳白化处理”。更多的实验已提示含无机聚合物的抗磨层与这类氧化铝中间层的粘结十分牢固。
中间层的厚度优选值为5微米～60微米。如果中间层的厚度为5微米或更小，则抗磨层的耐划痕性将得不到改善。从成本观点来看，厚度为60微米或更大的硬质中间层是无吸引力的。最佳处理二个缺点之间的折衷办法是中间层的厚度为10～40微米。
抗磨层的无机聚合物优选采用溶胶-凝胶工艺方法将其涂敷在硬质涂层上。用这种方法便能形成三维无机聚合物。如有必要，这聚合物也可包含有机侧基。适用的抗磨层包含基于氧化锆、氧化铝、氧化钛，和优选氧化硅、或它们的混合物之类的聚合物。
当采用由溶胶-凝胶溶液在基质上制造涂层时，首先要制备置于液体中的固态粒子胶悬体。在此情况中，所述胶悬体优选由置于有机溶剂中的水解金属烷氧基粒子组成。就此而论，已知的金属烷氧基类是Ti-，Zr-，Al-，和Si-四烷氧基类。通常乙醇被用作有机溶剂。所述溶胶的形成方法是将规定量的水以及少量的作为催化剂的酸或碱加到金属氧化物(混合物)中。接着，将稳定于乙醇中的合成溶胶以薄涂层形式涂敷在要求的基质上。加入的催化剂和水引起(局部)烃氧化物类水解。因而缩聚作用发生，结果形成无机聚合物。这过程在较高温度下能加速。形成溶胶-凝胶涂层的溶剂在准备作业过程中大量挥发。在较高的温度下多余的溶剂被挥发掉。
借助溶胶-凝胶方法，能在铝质底板硬质中间层上形成极薄的一层三维无机聚合物涂层。如果所述涂层采用由所述金属四烷氧基类制成，则其厚度大约为0. 5微米或更小。采用以含有金属烷氧基作为先体的三维无机聚合物为基础的薄涂层能确保本发明的抗磨层非常便宜。要注意，三维无机聚合物显示出比线性无机聚合物有较高的硬度和抚裂纹能力。所以，优选三维聚合物。
有许多种将溶胶以涂层的形式涂敷在底板上的方法，例如可采用浸涂或旋涂方法。优选采用喷涂技术来形成涂层。如此形成的涂层比用旋涂方法形成的涂层的磨擦系数低。如果要求涂层厚些。则可重复几次上述使用的方法。
一个好的符合本发明的熨斗实施方案，其特征在于按照本发明三维无机聚合物主要由聚合烷基三烷氧基硅烷组成。已经发现，基于这类聚合硅烷的抗磨层显示出比公开于上述专利申请书中基于四烷氧基硅烷的抗磨层有着实质上更高的抚裂纹能力。因此，符合本发明的这个实施方案的熨斗抗磨层的涂层厚度可能比符合现有技术的熨斗抗磨层的涂层厚度要厚得多。使用相对厚的抗磨层对增加涂层的抗磨损能力产生影响。符合本发明的熨斗抗磨层可制成厚度为10～25微米。为了使功能最佳，已知抗磨层的涂层厚度实际上应小于20微米。已经发现，在较厚的厚度情况下，抗磨层上可出现不希望有的裂纹现象。这类抗磨层的最佳厚度的变化范围为5～15微米。
已经发现，在这类抗磨层中使用尤其是低级烷基，诸如苯基-，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达到最佳效果。利用甲基三烷氧基硅烷得到的涂层比由包含较高级的和／或更复杂的烷基的硅烷类制成的涂层有着更好的抚高温能力。
还发现，抗磨层中包含大量的诸如毫微级氧化粒子填充物是有利的。这些氧化粒子具有的平均粒径在100nm以下。此处适合的实例是毫微级ZrO2，Al2O3，TiO2和／或SiO2粒子。所述粒子的数量，按照抗磨层的总重计算，其量变化范围优选为30～70wt．％。采用约50wt．％的毫微级粒子作为抗磨层中的填充剂能达到良好的结果。这些填充剂的存在导致抗磨层硬度的增加。
另一个有趣的符合本发明的熨斗实施方案，其特征在于按照本发明的抗磨层包含无机彩色颜料作为填充物。这些彩色颜料也能使抗磨层具有较高的硬度。此处，由于这类彩色颜料的存在改善了抗磨层的“外观”。尤其是基于混合金属氧化物的无机彩色颜料表明是令人满意的。一些极为适用的彩色颜料种类是Fe2O3、CoAl2O4，以及基于TiNiSb和TiCrSb的混合金属氧化物。这些彩色颜料具有的平均粒径为十分之几微米。因而，它们尤其适用于诸如利用烷基三烷氧基硅烷制成的抗磨层这类较厚的抗磨层。
本发明还涉及涂敷有抗磨层且适用于熨斗的可换底板。按照本发明，面向抗磨层的本发明的底板部件主要由铝组成，并在该底板和无机聚合物抗磨层之间置有硬质中间层。要注意，本发明既可用于常规熨斗也适用于蒸汽熨斗。
参照下文中所述的一些实施方案，本发明的这些和其它的特性是显而易见的并得以阐明。
在附图中：
图1表明一种符合本发明的熨斗。
要注意，为了清楚起见，图1中所示的熨斗，尤其是各种涂层的厚度，没有按比例绘制。
图1是一种优选的符合本发明的蒸汽熨斗实施方案的侧视简图。所述熨斗包括合成树脂外壳(1)和其底部侧面配置的金属底板(2)。此时，该底板由其上固定有纯铝薄平板(3)的可压铸铝块(6)制成。面向远离外壳的底板表面依次配置着硬质中间层(4)和抗磨层(5)。硬质中间层由诸如单独设置的NiCr钢板组成，或优选由用电化学方法形成的氧化铝薄涂层组成。抗磨层(5)包含有借助于溶胶-凝胶方法形成的三维无机聚合物。在下文中就几个熨斗实施方案给予说明。
在符合现有技术的第一种实施方案中，熨斗的底板包含一块含Si的铝质实心压铸块。按照在上述专利申请书EP-640．714中所述，借助于溶胶-凝胶技术，在底板上形成一层基本上为0．3微米厚的多硅酸盐涂层。这种熨斗称为“A型”。
在符合本发明的第一种实施方案中，熨斗的底板包含一块含Si的铝质实心压铸块。其上固定着以NiCr钢的薄板(0．4mm厚)形式的硬质层板。在这种场合，该板的正面和所述压铸块胶结在一起，且该板的边缘是粒状的。在该板的面朝远离熨斗的表面上早已涂有一层薄的抗磨层。该层由0．4微米厚的多硅酸盐涂层组成。这涂层按照上述专利申请书中所述方法形成。这种熨斗称为“B型”。
在符合本发明的第二种实施方案中，熨斗的底板包含一块含Si的铝质实心压铸块。借助于螺旋接合和胶结接合在其上置有一块纯铝薄板(1. 6mm厚)。在这板面向远离压铸块的表面上已预先依次地涂有硬质涂层和三维无机聚合物的抗磨层。硬质涂层由利用电化沉积法(硬阳极化处理)形成的23微米厚的氧化铝层组成。抗磨层由0．6微米厚的多硅酸盐层组成。该涂层按照上述专利申请书中所述方法形成。这种熨斗称为“C型”。
在符合本发明的第三种实施方案中，熨斗包含基本上与第二种方案中相同的底板。但是，在第三种方案中，硬质层板的厚度是35微米。在第三种方案中，抗磨层的厚度为10微米并含有经有机改性的三维无机聚合物。为了增加抗磨层的硬度，该层还包含大量的毫微级氧化粒子以及相对地少量的无机彩色颜料。这种熨斗称为“D型”。
“D型”熨斗的抗磨层如下地制造。首先，制备包含19．4gMTMS(甲基三烷氧基硅烷)，0．9gTEOS(四乙基原硅酸盐)，2．7gHAc(醋酸)，20g毫微级氧化粒子(含有50％固体粒子量的硅溶胶；硅溶胶)和1g无机彩色颜料的溶胶-凝胶溶液。在进行1小时水解后，利用自动喷射装置将上述溶液喷射在受过阳极化处理的铝质底板的熨烫表面上。将这样形成的溶胶-凝胶层置于300℃下进行45分钟的固化处理。最后得到的抗磨层主要包含一层经有机改性的多硅酸盐三维无机聚合物涂层(厚度10微米)。抗磨层可随无机颜料的种类而制成不同的色彩。该涂层显示出良好的耐划痕性和与金属底板的良好粘附性。在底板经历了500次20～300℃的温度循环后，其粘附力没有下降。
根据对四种型式的熨斗的比较，可得出如下结论。在所有情况下，硬质中间层的采用导致了抗磨层的耐划痕性增加。考虑到制造容易的缘故，采用由电化学处理方法形成的氧化铝硬质涂层有着明显的好处。基于三维无机聚合物的抗磨层与上述涂层的粘附力比对诸如NiCr钢平板的粘附要好。采用经有机改性的三烷氧基硅烷的显著优点，在于能制造出较厚的抗磨层。此外，能使抗磨层硬度进一步增加的毫微级氧化粒子可加到这种类型的涂层中。在这种情况下，附加的好处在于还能将无机彩色颜料加到这类厚的抗磨层中。此外，这些彩色颜料使涂层具有诱人的外观。