專利名稱：設(shè)有親水涂層的蒸汽發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括設(shè)有親水涂層的蒸汽室的蒸汽發(fā)生裝置。本發(fā)明還涉及一種 在蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽室內(nèi)提供親水涂層的方法。本發(fā)明特別涉及一種包括具有親水涂層 的蒸汽室的蒸汽熨斗。
背景技術(shù)：
在1個大氣壓下將水加熱到100°C以上會將水變成蒸汽。在諸如蒸汽熨斗的蒸汽 發(fā)生裝置中，將水施加至熱的表面以產(chǎn)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(fā)。水滴將傾向于在表面上彈跳而非蒸發(fā)為蒸汽。這一效應(yīng)被 稱為萊頓弗羅斯特(Leidenfrost)效應(yīng)并通常在160°C以上時發(fā)生?？稍诶缯羝俣分?觀察到該效應(yīng)。已經(jīng)提出了多種方法以防止萊頓弗羅斯特效應(yīng)，范圍從在蒸汽室內(nèi)設(shè)置諸如肋板 的特殊結(jié)構(gòu)，到在蒸汽室表面使用涂層。適合的蒸汽促進涂層是親水且中度隔熱的。涂層 的中度隔熱特性在無水時輕微地降低表面溫度，并且防止水與熱的鋁基底接觸。當(dāng)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(yīng)的溫度以下。優(yōu)選地，這些蒸汽促 進涂層也具有一定數(shù)量的多孔(porosity)。由于蒸汽促進涂層的親水特性，引入的水容易 地在蒸汽室的表面上擴散。適合的蒸汽促進涂層應(yīng)當(dāng)容易潮濕、具有吸收水的多孔結(jié)構(gòu)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(fā)生裝置。已知的裝置(蒸汽熨斗) 具有蒸汽促進涂層成份，其主要由堿金屬硅酸鹽化合物和粉末狀玻璃構(gòu)成。特別地，使用硅 酸鈉(水玻璃)?？梢允顾ＡЦ稍镆孕纬捎操|(zhì)玻璃層。由于其無機物特性，水玻璃具有耐 熱性并且可以用作蒸汽熨斗中的蒸汽促進涂層。由于高PH值，水玻璃侵蝕鋁基板，從而增 加涂層與鋁的粘附性。水玻璃主要的缺點是可溶于水，原因是水玻璃中有大量的堿。一旦 將水添加至蒸汽熨斗的蒸汽室中，現(xiàn)有的蒸汽促進材料就會至少部分地溶解，并且可能從 蒸汽室中浸出。當(dāng)用水潤洗蒸汽室使其脫去石灰質(zhì)時這一效應(yīng)更加顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是要克服上述問題。特別地，本發(fā)明的一個目的是提供一種具 有設(shè)有親水涂層的蒸汽室的蒸汽發(fā)生裝置，親水涂層在溫暖潮濕的環(huán)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(yīng)不敏感的蒸汽室涂層。又一個目的是提供 一種在蒸汽熨斗的蒸汽室中應(yīng)用親水涂層成份以促進蒸發(fā)的方法。通過包括設(shè)有包括堿金屬硅酸鹽化合物的親水涂層的蒸汽室的蒸汽裝置可以實 現(xiàn)這些和其他目的，其中該涂層進一步包括硼。優(yōu)選地，提供一種蒸汽發(fā)生裝置，其包括設(shè) 有包括堿金屬硅酸鹽化合物的親水涂層的蒸汽室，其中涂層還包括硼與金屬元素的鹽，更 優(yōu)選地為硼酸鹽。


在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的蒸汽熨斗的局部剖視部分正視圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明，提供一種蒸汽發(fā)生裝置，該裝置包括設(shè)有親水涂層的蒸汽室。親水涂 層成份包括堿金屬硅酸鹽化合物和硼(優(yōu)選地為硼與金屬元素的鹽)。將堿金屬硅酸鹽化 合物和硼與金屬元素的鹽結(jié)合使用所產(chǎn)生的涂層在固化后具有優(yōu)秀的蒸汽性能。特別地， 本發(fā)明的涂層具有蒸汽促進涂層的大部分希望的特征它不僅將萊頓弗羅斯特效應(yīng)移位到 了更高的溫度，展現(xiàn)出良好的潤濕特性并使水?dāng)U散進入其多孔結(jié)構(gòu)中，而且還防止或至少 減少涂層的隔熱和剝落。根據(jù)本發(fā)明的涂層成份的進一步的優(yōu)點是易于噴涂。令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)向水玻璃以及一般地向堿金屬硅酸鹽中添加硼(優(yōu)選地添 加硼酸鹽)能夠降低其溶解度。這一有益的效應(yīng)據(jù)信是(部分地)由于硼酸鹽與堿的反應(yīng)。 將硼酸鹽與堿金屬硅酸鹽，特別地與水玻璃以一定的Si B 堿的比例混合得到在混合后 仍可溶于水，但干燥后不能溶解的成份。假設(shè)通過與堿(一部分)發(fā)生反應(yīng)，看來添加硼能 夠有效地降低堿金屬硅酸鹽在干燥后的溶解度。所產(chǎn)生的堿性硼硅酸鹽涂層對鋁基底有良 好的吸附性，基本不溶于水，此外能夠提供良好的蒸汽性能。已知硼酸鹽可以以不同結(jié)構(gòu)存 在，例如二硼酸鹽、偏硼酸鹽、焦硼酸鹽等。但是，本發(fā)明并不限于這些結(jié)構(gòu)中的任意一種。 為了方便，可以以硼酸和/或硼酸與堿金屬元素的鹽的形式將硼酸鹽添加入堿金屬硅酸鹽 中。也可以使用硼酸酯，例如B (OCH3) 3。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，蒸汽發(fā)生裝置的特征在于金屬元素為堿金屬 元素。原則上可以使用任意的堿金屬元素，但是優(yōu)選的元素從鈉、鋰和鉀的組中選取。如果 必須改進蒸汽促進涂層成分的穩(wěn)定性，那么使用鋰是特別優(yōu)選的。如果必須改進蒸汽促進 涂層的蒸汽表現(xiàn)，那么使用鉀是特別優(yōu)選的。為了產(chǎn)生有利的效果，蒸汽促進涂層成份中硼酸鹽的量優(yōu)選地占干燥后涂層(基 本去除涂層成份中的水)的全部成份的到40%的重量。更優(yōu)選地，硼酸鹽的量占5%到 30%的重量，最優(yōu)選地占8%到20%的重量?？梢酝ㄟ^向其增加填充物來改進涂層的機械屬性，特別是涂層的強度?？梢允褂?本領(lǐng)域已知的任何填充物，包括諸如氧化鋁和二氧化硅的金屬氧化物顆粒，諸如云母、高嶺 土等的礦物顆粒，或其混合物。在本發(fā)明的一種更優(yōu)選的實施方式中，蒸汽發(fā)生裝置的親水 涂層包括二氧化硅顆粒。這些顆粒被認(rèn)為能夠形成更好的涂層，這可能是因為它們能夠帶 走涂層中的一些堿性部分，例如提高硅堿比，進一步降低最終物質(zhì)的溶解度?？梢允褂媚z態(tài) 二氧化硅(例如Ludox (Degussa))，但更優(yōu)選地使用更粗糙的二氧化硅。例如鍛制二氧化硅 (例如 Aerosil (Degussa))或沉淀二氧化娃(Sipernat(Degussa))0為了產(chǎn)生具有改進的機械屬性的涂層，蒸汽促進涂層成份中填充物的量優(yōu)選地占 干燥后涂層(干燥是指基本去除涂層成份中的水)的全部成份的5%到60%的重量。更優(yōu) 選地，填充物的量占10%到40%的重量，最優(yōu)選地占15%到25%的重量。本發(fā)明也涉及一種在蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽室內(nèi)產(chǎn)生親水涂層的方法。該方法包括 準(zhǔn)備堿金屬硅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，并在高溫下將該混合物固化以形成親水涂層。將混合物引入蒸汽室優(yōu)選地通過噴涂來執(zhí)行。特別地，本方法的特征在于將硼(優(yōu)選的為硼酸鹽)溶于水，再加入堿金屬氫氧化 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(yōu)選的堿性化合物是氫氧化 鉀。然后攪拌該溶液形成堿性硅酸鹽化合物的溶液。將所得到的通常具有更高粘性的(半 透明)溶液涂覆于鋁基底上并在高溫下固化形成親水涂層。得到基本不可溶、多孔的硼硅 酸鹽涂層。所獲得的涂層改進了蒸汽的形成，并且不會出現(xiàn)剝落和/或其他不利的效果。根據(jù)本發(fā)明的涂層的額外的優(yōu)點是可以在廣泛的厚度范圍內(nèi)得到適合的涂層。由 于本發(fā)明的涂層成份的有利的流變能力，特別是相對低的粘性，能夠容易地涂覆非常薄的 涂層。由此，可以根據(jù)所使用的蒸汽促進材料的特定類型來調(diào)節(jié)涂層的厚度。厚的多孔涂 層將防止萊頓弗羅斯特效應(yīng)直至高溫度。但是，如果涂層過厚，涂層的熱傳導(dǎo)會過分限制蒸 發(fā)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(fā)生裝置中泄漏。如果涂層 過薄，則低溫下的蒸發(fā)率更高。但是，在這種情況下蒸汽發(fā)生裝置更容易產(chǎn)生萊頓弗羅斯特 效應(yīng)，且接觸表面的水會彈開，導(dǎo)致高溫時蒸汽發(fā)生裝置的噴濺。對于多孔涂層，能夠?qū)崿F(xiàn) 在低溫下(由于更好的散布)和在高溫下的高蒸發(fā)率。涂層厚度還可以由涂層材料的機械 屬性限制。如果涂層超過一定的臨界厚度可能會出現(xiàn)剝落。一般來說，優(yōu)選的涂層厚度在 1到100微米之間，更優(yōu)選地在20到80微米之間，最優(yōu)選地在30到60微米之間。為了改進涂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。也可以通過在涂層混合物中加入表面活性劑來改進鋁表面 的潤濕。涂層成份的固化是在高溫下執(zhí)行的，特定的固化(或干燥)溫度取決于涂層的成 份?？梢酝ㄟ^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涂層 成份加熱至固化溫度。但是，優(yōu)選的固化方法包括加熱蒸汽室表面本身。這樣涂層從內(nèi)側(cè) 到外側(cè)表面固化，這對所產(chǎn)生的涂層的屬性具有有利的效果。內(nèi)側(cè)表面是最靠近鋁基底的 表面，外側(cè)表面是最遠(yuǎn)離鋁基底的表面。涂層成份過快干燥/固化可能導(dǎo)致固化后涂層的 沸騰標(biāo)記(boiling mark)。因此可選地在涂覆涂層成份之前對蒸汽室進行預(yù)熱?，F(xiàn)在將通過公開的附圖及下述示例對本發(fā)明進行更具體的解釋，但是本發(fā)明并不 限于這些附圖和示例。圖1所示的蒸汽熨斗包括殼體1，殼體1在底部側(cè)由鋁質(zhì)底板2封閉，鋁制底板的 下表面3設(shè)有不銹鋼薄層。底板的內(nèi)側(cè)設(shè)有豎直的肋4，該肋4上設(shè)有鋁質(zhì)板5使得板5和 底板2的內(nèi)側(cè)之間形成蒸汽室6。蒸汽室由彈性硅樹脂橡膠7密封。蒸汽熨斗還包括儲水 器8。通過泵送機構(gòu)9可以將儲水器8中的水直接噴涂在待熨的衣服上。通過泵送機構(gòu)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(jīng)過板5中的小孔到達(dá)蒸汽 室6的底部。蒸汽室6的底部設(shè)有親水蒸汽室涂層11。如下述示例所述地制造和設(shè)置親水 涂層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制成。隨后，將這樣獲得 的懸浮液涂覆于蒸汽室6的底部，然后通過干燥和/或固化使其變厚。這樣獲得親水蒸汽 室涂層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涂層的溶解度的影響。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(dāng)加入55克水時仍形成一些不溶解的 沉淀物。然后將所得到的材料涂覆于鋁基板上并在220°C下進行固化。固化2分鐘后，將水 短時間地滴到受熱的材料上。視覺地觀察涂層的完整性。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的硅硼時，涂層不可溶。表1準(zhǔn)備的溶液和結(jié)果
權(quán)利要求
一種蒸汽發(fā)生裝置，包括設(shè)有親水涂層成份的蒸汽室，所述涂層成份包括堿金屬硅酸鹽化合物，其中，所述涂層成份還包括硼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽發(fā)生裝置，其中，所述涂層成份還包括硼與金屬元素的Τττ . ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽發(fā)生裝置，其中，所述金屬元素為堿金屬元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽發(fā)生裝置，其中，所述堿金屬元素為鋰和/或鉀。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的蒸汽發(fā)生裝置，其中，所述堿金屬硅酸鹽化 合物包括硅酸鈉化合物。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的蒸汽發(fā)生裝置，其中，所述硼與金屬元素的 鹽的量優(yōu)選地占干燥后涂層的全部成份的到40%之間的重量。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的蒸汽發(fā)生裝置，其中，所述親水涂層包括二 氧化硅顆粒。
8.一種在蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽室內(nèi)產(chǎn)生親水涂層的方法，該方法包括準(zhǔn)備堿金屬硅酸 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(nèi)，并且在高溫 下使所述混合物固化，以形成耐酸的親水涂層。
9.根據(jù)權(quán)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(dá)到高溫。
10.一種蒸汽熨斗，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項的蒸汽發(fā)生裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括設(shè)有親水涂層的蒸汽室的蒸汽發(fā)生裝置。親水涂層包括堿金屬硅酸鹽化合物和硼，優(yōu)選地為硼與金屬元素的鹽。涂層促進蒸發(fā)并且耐剝落。本發(fā)明還涉及一種在蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽室中產(chǎn)生親水涂層的方法，以及一種包括蒸汽發(fā)生裝置的熨斗。
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(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者Y·維爾斯特拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司