專利名稱：提供有親水涂層的蒸汽發(fā)生設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括提供有親水涂層的蒸汽室的蒸汽發(fā)生設(shè)備。本發(fā)明還涉及一 種在蒸汽發(fā)生設(shè)備的蒸汽室中提供親水涂層的方法。本發(fā)明特別涉及一種包括提供有親水 涂層的蒸汽室的蒸汽熨斗。
背景技術(shù)：
在一個(gè)大氣壓下將水加熱至100°C以上會(huì)將其轉(zhuǎn)化為蒸汽。在蒸汽發(fā)生設(shè)備中，比 如蒸汽熨斗中，水被施加到熱表面從而生成蒸汽。但是，蒸汽會(huì)在該表面與水滴之間產(chǎn)生一 個(gè)隔離層，進(jìn)而有效地減慢水的蒸發(fā)。水滴將趨向于在該表面上跳動(dòng)，而不是蒸發(fā)為蒸汽。 這種效應(yīng)被稱為萊頓弗羅斯特(Leidenfrost)效應(yīng)，并且一般在160°C以上時(shí)發(fā)生。在例如 蒸汽熨斗中可觀察到這種效應(yīng)。提出了從在蒸汽室中提供特殊結(jié)構(gòu)(例如像是肋條)到在蒸汽室的表面使用涂層 的多種方法用以防止萊頓弗羅斯特效應(yīng)。一種合適的蒸汽促進(jìn)物(promoter)涂層為親水 性的并且適度的絕熱。涂層的適度絕熱特性防止水接觸到熱的鋁制基底。當(dāng)一些水接觸到 表面時(shí)，表面立即被有效地冷卻至萊頓弗羅斯特效應(yīng)溫度以下。還優(yōu)選的是，這種蒸汽促進(jìn) 物涂層具有一定量的多孔性。憑借蒸汽促進(jìn)物涂層的親水特性，引入的水容易地?cái)U(kuò)散在蒸 汽室的表面上。一種合適的蒸汽促進(jìn)物涂層提供良好的潤(rùn)濕、將水吸入多孔結(jié)構(gòu)以及高表 面粗糙度的結(jié)合。一種在前文中描述的蒸汽發(fā)生設(shè)備在US 5，060，406中是已知的。此已知設(shè)備(蒸 汽熨斗)被提供有蒸汽促進(jìn)物涂層，主要由二氧化硅，填料以及酸性磷酸化合物(特別是單 磷酸鋁)組成。由于存在相對(duì)大量的填料，此已知的涂層混合物很粘稠并且不能輕易地由 噴射技術(shù)來施行。單磷酸鋁是水溶性的，可以被干燥和固化成基本上不可溶解的無機(jī)涂層， 并且為US 5，060, 406中所使用的二氧化硅膠體混合物充當(dāng)酸性穩(wěn)定劑。此外，它具有低pH 值因而會(huì)刻蝕鋁制基底，從而增加涂層和鋁制基底之間的附著力。因此，如果能將主要基于 單磷酸鋁的蒸汽促進(jìn)物涂層施加到蒸汽室表面，那將會(huì)是期望的。但是，這種涂層過脆弱， 并因此只能以很小的厚度施加，通常小于一微米。這特別不理想，因?yàn)槿绱诵〉暮穸葧?huì)增加 發(fā)生萊頓弗羅斯特效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)?？偨Y(jié)來說，此已知的蒸汽促進(jìn)物涂層確實(shí)將萊頓弗羅斯特效應(yīng)減少到理想的水 平，但是要么過于粘稠要么過于脆弱，尤其是在一個(gè)高度潮濕和相對(duì)高溫的環(huán)境中。這種脆 弱性引起碎片從蒸汽室涂層上脫落，并且該碎片可以通過蒸汽端口離開熨斗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是克服上述的問題。為此目的，本發(fā)明的一個(gè)目的是特別地提 供一種提供有對(duì)溫暖和潮濕環(huán)境中的內(nèi)部應(yīng)力具有較小敏感度的蒸汽室涂層的蒸汽熨斗。 進(jìn)一步的目的是提供一種對(duì)萊頓弗羅斯特效應(yīng)敏感度較小的蒸汽室涂層。更進(jìn)一步的目的 是提供一種將這種蒸汽促進(jìn)物涂層施加至蒸汽熨斗的蒸汽室中的一種創(chuàng)造性方法。
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這些及其他目的通過一種包括蒸汽室的蒸汽發(fā)生設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該蒸氣室提供有包 含酸性磷酸化合物的親水涂層，其中該涂層還包含硼，并且優(yōu)選地，含金屬元素的硼鹽。


在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的蒸汽熨斗的部分剖面及部分正視面的圖示。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，提供一種蒸汽發(fā)生設(shè)備，此設(shè)備包括提供有親水涂層的蒸汽室。親水 涂層包含一種酸性磷酸化合物，以及硼。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，親水涂層包含酸性磷酸 化合物以及含金屬元素的硼鹽。酸性磷酸化合物與硼的結(jié)合使用，并且優(yōu)選地與含金屬元 素的硼鹽的結(jié)合使用，產(chǎn)生一種在固化后具有優(yōu)異蒸發(fā)性能的涂層。尤其是，發(fā)明的涂層表 現(xiàn)出蒸汽促進(jìn)物涂層的絕大部分期望特性它不止將萊頓弗羅斯特效應(yīng)移至更高溫度，它 還表現(xiàn)出良好的潤(rùn)濕性能以及水至多孔結(jié)構(gòu)中的良好擴(kuò)散。根據(jù)本發(fā)明的涂層的一個(gè)進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是，涂層中填料的量可以低于迄今為止已 知的涂層中的量。用顆粒填充涂層可以改善蒸發(fā)屬性，但也會(huì)增加未固化涂層的粘度。這 可能會(huì)造成涂層的施加困難，且優(yōu)選的噴射方法可能無法應(yīng)用。本發(fā)明中的涂層可以容易 的被噴射。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，蒸汽發(fā)生設(shè)備其特征在于，金屬元素為一種 堿金屬元素。原則上可以使用任意堿金屬元素，但是優(yōu)選的元素從包括鈉、鋰和鉀的群組中 選擇。如果需要提高蒸汽促進(jìn)物涂層成分的穩(wěn)定性，那么使用鋰尤其是優(yōu)選的。另外，已經(jīng) 證實(shí)使用鋰還會(huì)改善蒸汽促進(jìn)物涂層的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，親水蒸汽室涂層包含一種酸性磷酸化合物。這應(yīng)該被理解為意指其 中磷酸被至少單質(zhì)子化(HPO42-或H2PO4-)的金屬磷酸鹽化合物。合適的化合物的例子有 MgHPO4和Zn(H2PO4)2。蒸汽室涂層中的酸性磷酸化合物提供與鋁基底的良好附著。已經(jīng)證明，在這方面可以非常有利的采用磷酸鋁化合物，更具體的說，三磷酸鋁 (Al (H2PO4) 3)。這些化合物可以與附加填料一起在蒸汽室涂層中使用，該附加填料之后在蒸 汽室涂層中用作粘結(jié)劑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在蒸汽室涂層中磷酸鋁的存在保證了此涂層特別地不溶 于水。為了產(chǎn)生良好的效應(yīng)，蒸汽促進(jìn)物涂層中的硼酸鹽含量?jī)?yōu)選地按重量計(jì)算在干燥 后涂層(涂層成分中的水基本上被去除)的全部成分的到40%之間。更加優(yōu)選地，硼 酸鹽含量按重量計(jì)算在5%到30%之間，最優(yōu)選地按重量計(jì)算在8%到20%之間。機(jī)械屬性，并且尤其是涂層的強(qiáng)度可以通過向涂層添加填料而得到改善?？梢圆?用本領(lǐng)域中已知的任何填料，包括金屬氧化物顆粒，比如氧化鋁或二氧化硅，以及礦物顆 粒，比如云母，高嶺土，等等。在本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，蒸汽發(fā)生設(shè)備的親水涂 層包含氧化鋁顆粒。這些顆粒被認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生更好的涂層，因?yàn)樗鼈兛梢郧宄逃昧姿徜X溶 液中存在的任何過量磷酸。為了產(chǎn)生具有改善的機(jī)械屬性的涂層，蒸汽促進(jìn)物涂層中填料的量?jī)?yōu)選地按重量 計(jì)算在干燥后涂層(涂層成分中的水基本被去除)的全部成分的5%到60%之間。更加優(yōu)
4選地，填料的量按重量計(jì)算在10%到40%之間，最優(yōu)選地，按重量在15%到25%之間。涂 層的性能可以通過向涂層溶液中加入附加的金屬氧化物而優(yōu)化。本發(fā)明還涉及一種在蒸汽發(fā)生設(shè)備的蒸汽室內(nèi)生成親水涂層的方法。本方法包 括制備酸性磷酸化合物與含金屬元素的硼鹽的混合物；將混合物引入蒸汽室；以及在升 高的溫度下固化此混合物，以形成親水涂層。優(yōu)選地，通過噴射將混合物引入蒸汽室。特別是，本方法其特征在于，使硼酸被溶解于其中加入有堿金屬氫氧化物的水中。 合適的金屬氫氧化物為氫氧化鈉，氫氧化鋰和氫氧化鉀，氫氧化鋰為最優(yōu)選的堿性化合物。 這種溶液(或漿)隨后被攪拌成一種酸性磷酸化合物溶液。由此產(chǎn)生的(半透明)溶液通 常具有增加的粘性，其隨后被施加到鋁制基底上并在升高的溫度下被固化為親水的蒸汽室 涂層。得到了一種基本上不溶解的多孔鋁硼磷酸鹽。所得的涂層促進(jìn)蒸汽的形成，且不會(huì) 發(fā)生碎片剝落和/或其它不利的效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的涂層的一個(gè)附加優(yōu)點(diǎn)在于，在一個(gè)寬廣的厚度范圍內(nèi)都可以得到合 適的涂層。由于本發(fā)明中涂層成分理想的流變性，并且特別是它相對(duì)較低的粘度，可以容易 地施加相當(dāng)薄的涂層。因此可以根據(jù)所使用的蒸汽促進(jìn)物材料的特定種類來調(diào)整涂層的厚 度。厚的非多孔性涂層將防止萊頓弗羅斯特效應(yīng)直至很高的溫度。但是，如果此涂層過厚， 通過該涂層的熱傳導(dǎo)會(huì)過多限制蒸發(fā)率。特別是在較低溫度和高劑量率時(shí)，水可能從蒸汽 發(fā)生設(shè)備中泄漏出去。如果涂層過薄，低溫下蒸發(fā)率會(huì)更高。但是，蒸汽發(fā)生設(shè)備在這種情 況下將更易受萊頓弗羅斯特效應(yīng)影響，且接觸該表面的水可能會(huì)反彈，導(dǎo)致蒸汽發(fā)生設(shè)備 在高溫時(shí)飛濺。對(duì)于多孔涂層，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)在低溫(由于更好的擴(kuò)散)和高溫時(shí)的高蒸 發(fā)率。此外，層厚度還可能被涂層材料的機(jī)械屬性所限制。如果涂層超過某個(gè)關(guān)鍵的厚度 就可能發(fā)生碎片脫落。一般來說，優(yōu)選的涂層厚度在1微米和100微米之間變化，更加優(yōu)選 地，在20微米和80微米之間，并且最優(yōu)選的在30微米和60微米之間。為了改善涂層和鋁制基底之間的粘附性，鋁可以通過利用有機(jī)溶劑沖洗和/或通 過機(jī)械方式，比如通過噴沙，來清潔。鋁表面的潤(rùn)濕也可以通過在涂層混合物中添加表面活 性劑而改善。混合物的固化在升高的溫度下進(jìn)行，特定的固化溫度由涂層的成分決定?？梢酝?過在烤箱中加熱，或者通過任何其它熱源，比如紅外線，超聲波，等使未固化的涂層達(dá)到固 化溫度。但固化的優(yōu)選方法包括加熱蒸汽室表面本身。以這種方式，涂層從其內(nèi)表面向其 外表面固化，其對(duì)所產(chǎn)生的涂層的屬性具有有益的效應(yīng)。內(nèi)表面為最接近鋁制基底的表面， 外表面為離鋁制基底最遠(yuǎn)的表面。過快干燥/固化涂層成分可能會(huì)造成固化涂層內(nèi)的沸騰 痕跡。因此在施加涂層成分之前應(yīng)優(yōu)選地預(yù)熱底板?，F(xiàn)在將會(huì)借助于附圖通過下面的例子來更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，但不限于這些例子。圖1中所示的蒸汽熨斗包括外殼1，該外殼在底部側(cè)通過鋁制底板2封閉，該鋁制 底板2在底面3上提供有不銹鋼薄層。底板的內(nèi)部提供有豎直的肋條4，在肋條上提供有鋁 板5，該鋁板的設(shè)置方式使得在板5和底板2的內(nèi)部之間形成蒸汽室6。蒸汽室6由彈性硅 橡膠7所密封。蒸汽熨斗還包括儲(chǔ)水器8。來自儲(chǔ)水器8中的水可以通過水泵機(jī)構(gòu)9直接 噴射在需要熨燙的衣物上。水可以通過水泵機(jī)構(gòu)10從儲(chǔ)水器8被泵入蒸汽室6，從而增加 蒸汽輸出。水穿過板5中的一個(gè)小孔到達(dá)蒸汽室6的底部。蒸汽室6的底部提供有親水的
5蒸汽室涂層11。該親水涂層11如以下例子中所述被制造和提供。在所有例子中，一種水狀懸浮液由所指出的成分通過簡(jiǎn)單混合制成。由此得到的 懸浮液隨后被施加于蒸汽室6的底部并隨后被增厚。以這種方式，獲得親水的蒸汽室涂層 11 (圖1)。至蒸汽室6的鋁制底部的粘合被增強(qiáng)，這是因?yàn)樗酘2PO42-離子與金屬和氧化物 反應(yīng)直到形成不再與水反應(yīng)的穩(wěn)定的、不溶性化合物。在單磷酸鋁(MAP)中，Al與P的比 率為1 3。商用MAP可能在磷酸存在量方面有所不同，并且因此具有不同的Al與P的比 率。在例子中，來自Sigma的商用MAP-Aldrich被用作來自Alfa Aesar的技術(shù)等級(jí)。例I-硼量的影響在這組試驗(yàn)中，分析硼的量對(duì)MAP的固有不溶性和抗蒸發(fā)性的影響。不同量的硼 酸溶解于MAP中，如表1中所示。隨著硼酸含量增加，需要增加額外的水量以使硼酸溶解在 MAP中。根據(jù)本發(fā)明的益處在硼量較低時(shí)就已被觀察到。當(dāng)純MAP被施加到鋁制底板上并 在220°C下被固化時(shí)，其表現(xiàn)出涂層的退化。相反，對(duì)于所有硼含量，均未觀察到硼改性的 MAP的分解和溶解。制備的溶液和結(jié)果
權(quán)利要求
一種蒸汽發(fā)生設(shè)備，其包括蒸汽室，所述蒸氣室提供有包含酸性磷酸化合物的親水涂層，其中所述涂層包含硼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中所述涂層包括含有金屬元素的硼鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中所述金屬元素為一種堿金屬元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中所述堿金屬元素為鋰和/或鈉。
5.根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中所述親水涂層包含磷酸鋁化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中所述磷酸鋁化合物為Al(H2PO4) 3。
7.根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中在蒸汽促進(jìn)物涂層中的含金屬元 素的硼鹽的量按重量計(jì)算優(yōu)選地在干燥后涂層全部成分的和40%之間。
8.根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中所述親水涂層包含二氧化硅顆粒。
9.根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求的蒸汽發(fā)生設(shè)備，其中所述親水涂層包含氧化鋁顆粒。
10.一種在蒸汽發(fā)生設(shè)備的蒸汽室中產(chǎn)生親水涂層的方法，所述方法包括制備酸性 磷酸化合物與(含金屬元素的)硼(鹽)的混合物，將所述混合物引入所述蒸汽室，以及在 升高的溫度下固化所述混合物，以形成親水涂層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中通過加熱所述蒸汽室表面使所述混合物達(dá)到所述升 高的溫度。
12.一種蒸汽熨斗，包括根據(jù)權(quán)利要求1到9中任意一個(gè)的蒸汽發(fā)生設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括提供有親水涂層的蒸汽室的蒸汽發(fā)生設(shè)備。該親水涂層包含一種酸性磷酸化合物以及硼，優(yōu)選地，含有金屬元素的硼鹽。該涂層促進(jìn)蒸發(fā)并抗碎片剝落。本發(fā)明還涉及一種在蒸汽發(fā)生設(shè)備的蒸汽室中產(chǎn)生該親水涂層的方法，以及包括此蒸汽發(fā)生設(shè)備的熨斗。
文檔編號(hào)D06F75/16GK101952656SQ200880110158
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者Y·維爾斯特拉 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司