CN109642328B

CN109642328B - 具有蒸汽促进剂涂层的熨烫***

Info

Publication number: CN109642328B
Application number: CN201780051175.7A
Authority: CN
Inventors: Y·韦尔斯特拉
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Fansongni Holdings Ltd
Priority date: 2016-10-14
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2037-10-16
Also published as: US11255043B2; CN109642328A; KR20190062572A; US20210131022A1; EP3485061B1; EP3485061A1; RU2707007C1; WO2018069545A1; KR102093360B1

Abstract

本发明涉及一种包括蒸汽产生装置的熨烫***，蒸汽产生装置包括设置有涂层(11)的蒸汽室，涂层(11)包括涂层基础材料(15)与至少部分地嵌入涂层基础材料(15)的金属颗粒(25)，其中涂层基础材料(15)包括混合金属硅酸盐化合物，其中混合金属硅酸盐化合物包括碱金属元素和第一金属元素，其中金属颗粒(25)包括第二金属元素，并且其中第一金属元素和第二金属元素是元素周期表中的相同化学元素。

Description

具有蒸汽促进剂涂层的熨烫***

技术领域

本发明涉及一种包括设置有涂层的蒸汽产生装置的熨烫***。

背景技术

包括涂层的蒸汽产生装置在本领域是已知的。例如，US 3,694,942描述了一种包括硅酸钠和水合氧化铝的涂层组分，该涂层组分被沉积在蒸汽熨烫装置中的闪蒸室的表面上。该涂层被加热，最为便利地通过应用到已经被加热的表面并且优选被加热到约375℉，以将其转化为一种更为不溶的形式。

发明内容

在1个大气压下加热水到100℃以上会将其转化为蒸汽。然而，当水被施加到非常热的表面以产生蒸汽时，蒸汽可在该表面和水滴之间形成绝热层，从而有效地减缓水的蒸发。水滴开始在表面上弹跳而不是蒸发成蒸汽。这种效应被称为莱顿弗罗斯特效应，并且通常发生在160℃以上。

实际上，该效应在蒸汽熨斗中被观察到，其中水被添加到所谓的蒸汽室中，该蒸汽室产生用于熨烫过程的蒸汽。涵盖在腔室中呈现如肋等的特殊结构来帮助扩散水、使用金属网或涂层的各种方法可以被采用来防止莱顿弗罗斯特效应。涂层尤其可以有效地防止该效应。

使用涂层时，两种不同的机制可以防止莱顿弗罗斯特效应。

第一种机制基于热铝表面的热绝缘。在没有水的情况下涂层略微降低表面温度，并且防止水接触热铝基材。在一些水接触所述表面的那一刻，表面立即被有效地冷却至莱顿弗罗斯特效应温度以下。因此，对于这种类型的蒸汽促进剂材料所必要的是：它们是热绝缘的并且不具有大规模的开孔孔隙度(例如，耐高温的有机材料)。

第二种机制通过良好润湿、将水吸收到多孔结构中和高表面粗糙度的组合来抵消莱顿弗罗斯特效应。对于这种机制，无机材料是尤其适合的。

层厚度似乎是一个重要参数，但其影响取决于蒸汽促进剂材料的类型。厚的无孔层会防止直至高温的莱顿弗罗斯特效应。然而，如果该层太厚，则通过该层的热传导可能过多地限制蒸发速率。尤其在较低温度和高剂量率下，水可能从熨斗中泄漏出来。如果该层太薄，则低温下的蒸发速率可能更高。然而，该***可能更容易产生莱顿弗罗斯特效应，并且接触表面的水可能弹跳出来，导致蒸汽熨斗在高温下喷溅。

对于多孔层，可以在低温下(由于更好的扩散)和高温下均实现高蒸发速率。层厚度可能受涂层的机械性能的限制。如果层超过某一特定的临界厚度，剥落可被观察到。

理想的蒸汽促进剂材料是在不具有缺点(热绝缘、不良润湿和剥落)的情况下将两种类别(转移到高温的莱顿弗罗斯特效应、良好的润湿和水扩散到多孔结构中)的最佳特性结合。

一些已知的涂层在防止蒸汽熨斗中的莱顿弗罗斯特效应方面可能作用相当积极。然而，机械强度可能仍然是缺点之一。随着时间的推移，水垢(scale)将建立(由于涂层的多孔性)在层中和层上，并且由于在水垢层的生长期间所建立的内部应力，该层可能会剥落。就防止层变得太厚而使蒸汽速率减慢太多(由于所述层的热绝缘效果)而言，剥落可能是积极的。然而，剥落可能会去除整个层而留下裸铝或留下太薄的层，而使莱顿弗罗斯特效应将再次发生。

US3499237公开了一种在熨烫***蒸汽室上的碱金属硅酸盐和玻璃鳞片的涂层。

因此，本发明的一个方面是提供一种替代的蒸汽产生装置，其包括设置有涂层的蒸汽(产生)室，该涂层还优选地至少部分地消除上述缺点中的一个或多个缺点。

本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。

在第一方面，本发明提供一种包括蒸汽产生装置的熨烫***，所述蒸汽产生装置包括设置有涂层的蒸汽室，涂层包括涂层基础材料和至少部分地嵌入涂层基础材料的金属颗粒，其中涂层基础材料包括混合金属硅酸盐化合物(混合金属硅酸盐)，其中混合金属硅酸盐化合物包括碱金属元素和第一金属元素，特别地，其中金属颗粒包括第二金属元素，并且特别地，其中第一金属元素和第二金属元素是元素周期表中的相同化学元素。

根据本发明，提供了一种蒸汽产生装置，该装置包括设置有涂层的蒸汽室。混合金属硅酸盐的存在，特别是嵌入金属颗粒的混合金属硅酸盐的存在，提供了非常耐用的涂层。涂层显示出蒸汽促进剂涂层的大部分所需特征：它不仅将莱顿弗罗斯特效应转移到更高的温度，显示出良好的润湿性能和水扩散到其多孔结构中，当形成在涂层的顶部上(和涂层的孔隙中)的水垢层剥落(剥落掉)时，涂层还可以大体上不恶化。特别是，使用这种涂层，剥落可能发生在水垢层和涂层(顶部)的界面处。此外，这种蒸汽产生装置可以包括诸如闪蒸室的蒸汽产生器。因此，在实施例中，蒸汽室也可以被表示为蒸汽产生室。蒸汽室可以具有金属壁，尤其是铝，涂层被施加在金属壁上。也可以应用术语“设备”作为术语“装置”的替代。

与包括碱金属硅酸盐(在涂层中包括相同碱金属元素和硅元素但是不含第一金属元素)的相似涂层相比，包括有碱金属元素、上述第一金属元素和上述硅元素的混合金属硅酸盐能够一种改进的涂层，该涂层尤其具有改进的耐用性。涂层的提高强度可能是在碱金属硅酸盐中掺入了第一金属元素的结果。术语“碱式硅酸盐(alkalisilicate)”、“碱式的硅酸盐(alkali silicate)”、“碱金属硅酸盐(alkali metal silicate)”是指不包括第一金属元素的硅酸盐，例如水玻璃。术语“混合金属硅酸盐”是指碱金属第一金属硅酸盐，即，混合金属硅酸盐(包括碱金属元素和第一金属元素的硅酸盐)，例如Li_aAl_bSi_cO_d，Na_eZn_fSi_gO_d和K_hAl_iSi_jOd，其中下标表示不同元素的相互比例。例如，在Li_aAl_bSi_cO_d中，Li:Al:Si:O的比率包括a:b:c:d。然而，应注意的是，可以不用总是清楚地限定精确的组分。特别地，(全部)a、b、c、d、e、f、g、h、i和j为非零。术语“涂层基础材料”尤其是指混合金属硅酸盐和任选的已经列出的碱金属硅酸盐，该碱金属硅酸盐特别地形成用于金属颗粒和任选的诸如填料的其他材料的基体。

涂层尤其可以由碱金属硅酸盐制备，例如水玻璃和金属颗粒(提供包括金属颗粒的混合金属硅酸盐)(也见下文)。

已经发现的是，向碱金属硅酸盐中添加金属颗粒会降低固化涂层(包括混合金属硅酸盐)的溶解度。据信金属与碱金属硅酸盐的反应(部分地)是造成这种有益效果的原因。将金属与碱金属硅酸盐以Si:金属:碱金属的特定比例混合提供了包括金属颗粒在碱金属硅酸盐中的分散体(尤其是“悬混液”)的涂层组分，涂层组分在混合后仍然是液体，但是在高温下干燥/固化后，所提供的混合金属硅酸盐可能变得不溶(参见下文)。似乎在硅酸盐中掺入至少部分金属已经有效地降低了干燥/固化后硅酸盐的溶解度。

在不受理论束缚的情况下，假设使用金属颗粒作为金属(元素)的来源允许提供反应所需量的金属来使碱金属硅酸盐不溶解。在碱性环境下，金属颗粒中的金属可以在室温下(尤其在制造表面处的涂层期间，也见下文)与硅酸盐快速(已经)反应，特别是其中金属颗粒被嵌入硅酸盐中。在升高的温度下(例如在涂层固化期间)，碱性元素的迁移率可以增加，从而允许金属中更多的金属分解和扩散并进一步与硅酸盐反应，特别地，从而使涂层致密化。特别地，金属颗粒中的金属可以分解直到涂层包括使得碱性元素基本上变得不能移动的密度。特别地，所述迁移率可以与固化温度成比例。特别地，所述迁移率可以与涂层的密度成反比。另外，金属颗粒在室温下将颗粒嵌入硅酸盐中的所述快速反应可以防止金属(颗粒)的腐蚀。特别是，被腐蚀金属的存在可能使涂层的产品质量变差，特别是涂层的强度变差。实验上，例如发现用被腐蚀的铝(AlOH₃)代替铝颗粒导致涂层强度受损，并且导致特别是涂层在铝底板处的粘附问题(见下文)。

所得混合金属硅酸盐涂层显示出对铝基体良好的粘附性，在水中基本上不溶解，而且另外，可提供良好的蒸汽性能。根据本发明的涂层化合物的另一个优点是它易于喷涂。

涂层组分的另一个优点是通过添加金属颗粒，最终涂层的导热率可以被优化。特别是，可以通过添加金属颗粒来控制涂层的蒸汽产生性能。

由于来自金属颗粒(在涂层基础材料中)的金属元素可能最终分解到和/或迁移到混合金属硅酸盐化合物中从而进一步强化硅酸盐(特别是在加热过程中)，(任选存在的)嵌入的金属颗粒可以特别提供进一步地自修复效果，例如，在涂层中小裂缝的自修复效果。

涂层可促进蒸汽形成。因此，本文中术语“蒸汽促进剂涂层”和“蒸汽促进剂”也指本发明的“涂层”。特别是，涂层是亲水涂层。特别是，涂层在蒸汽室中被设置在表面处，特别是蒸汽室表面。

因此，涂层、尤其是混合金属硅酸盐(化合物)包括金属元素。特别地，第一金属元素被整合在混合金属硅酸盐化合物中。在干燥涂层中，第一金属元素可以是混合金属硅酸盐化合物的晶格的一部分。特别地，第一金属元素可以已经在碱金属硅酸盐(溶液)中分解和/或迁移，并且在干燥时、特别是在加热(固化)时形成对应的混合金属硅酸盐。

金属元素可以特别均匀地被掺入到混合金属硅酸盐中。混合金属硅酸盐(化合物)还可以包括基本上仅包括碱金属硅酸盐的区域和包括混合金属硅酸盐的其他区域。本文中，关于涂层，术语“混合金属硅酸盐(化合物)”尤其涉及包括(碱金属)硅酸盐化合物的涂层，该硅酸盐化合物包括被掺入到所述化合物中的一些另外的(第一)金属元素。因此，在碱金属硅酸盐的至少一部分中，由于第一金属与碱金属硅酸盐的化学反应(在升高的温度下)，第一金属元素已经被掺入到(新)结构中。特别地，第一金属元素与碱金属硅酸盐的化学反应可以包括自限制反应。特别地，金属颗粒可以被嵌入涂层基础材料中。

混合金属硅酸盐包括第一金属元素。金属颗粒包括第二金属元素。如上所述，第一金属元素和第二金属元素尤其可以是(元素周期表中)相同的(金属)化学元素，特别是涉及相同的金属。因此，除非文中另有说明，否则术语“金属元素”可以涉及“第一金属元素”；该术语还可以涉及“第二金属元素”。相应地，如果没有另外说明的话，本文中术语“第一金属元素”可以特别涉及一种(特定)金属(同样地)，而术语“第二金属元素”可以涉及相同的(特定)金属(同样地)。特别地，所述(特定)金属可以以不同的构造存在于涂层中；它可以存在于金属颗粒中，例如包括(纯)金属或合金。金属也可以存在于硅酸盐中，例如，包括金属离子，并且金属可以是(混合金属)硅酸盐化合物的一部分。

在本文中，术语“金属”还可以涉及多种(不同的)金属。同样，术语“金属元素”、“第一金属元素”和“第二金属元素”可分别涉及多种(不同的)金属元素、第一金属元素和第二金属元素。

因此，金属颗粒包括第二金属元素。实施例中的金属颗粒可包括多种第二元素。金属颗粒可以包括合金。金属颗粒还可以包括其他元素，例如(在金属颗粒处)提供涂层的元素、用于钝化金属(颗粒)的元素、金属氧化物等。特别地，金属颗粒基本上仅包括金属元素。在实施例中，金属颗粒中的至少90％、特别是至少95％、甚至更特别是至少99％的重量由第二金属元素组成。

第一金属元素和第二金属元素(尤其是金属)尤其可以包括可以在(强)腐蚀环境中(由碱金属硅酸盐引起)容易分解的金属，并且可以在固化时形成对应的混合金属硅酸盐。特别地，金属可以与碱金属硅酸盐反应形成混合金属硅酸盐。在实施例中，所述金属包括钙或镁。在另外的实施例中，金属包括锌或铝。在还另外的实施例中，金属包括镓、铟、铜和镍中的一种或多种。金属元素尤其可以包括高于(+)1的化合价。特别地，金属元素包括2或3的化合价。在不受理论的束缚的情况下，认为与碱金属相比，金属元素的较高化合价可能是强度增加的原因。

因此，在实施例中，金属元素、尤其是第二金属元素和/或尤其是第一金属元素从由钙、镁、锌和铝组成的组中被选择。特别地，金属元素、尤其是第一金属元素和/或尤其是第二金属元素是锌或铝。

特别地，由于碱金属硅酸盐的碱性，金属元素可以有利地分解在含水或潮湿的碱金属硅酸盐(溶液)中。

金属颗粒、尤其是金属(元素)和/或金属颗粒的尺寸被特别地选择，从而使得金属(元素)和碱金属硅酸盐之间的反应速率允许例如通过将其在不会变凝固而太粘稠(见下文)的情况下喷涂到(蒸汽室)表面上来进一步施加混合物(混合物包括金属和碱金属硅酸盐)。

碱金属硅酸盐可包括任何碱金属元素。在实施例中，碱金属元素是锂。在另外的实施例中，碱金属元素是钠。在还另外的实施例中，碱金属是钾。在更进一步的实施例中，碱金属元素涉及多种不同的碱金属元素、尤其是上述碱金属元素中的两种或更多种。因此，在实施例中，混合金属硅酸盐化合物包括从由锂、钠和钾组成的组中被选择的一种或多种碱金属元素。特别地，碱金属硅酸盐(化合物)包括从由锂、钠和钾组成的组中被选择的一种或多种碱金属元素。当碱金属元素涉及多种不同的碱金属元素时，对应的混合金属硅酸盐化合物包括(多种不同的碱金属元素中的)这些碱金属元素中的至少一种或多种。

涂层还可以包括填料材料(“填料”)。特别是，填料可以改善涂层的蒸汽性能、涂层的强度和水垢的剥落。可以选择与涂层基础材料相容的填料，尤其是混合金属硅酸盐。特别是，可以选择保持涂层的亲水性的填料。附加地，填料材料的耐高温和耐水解性是需要的。特别地，填料材料可包括无机材料。填充材料可以例如包括玻璃粉末、二氧化硅粉末等。在实施例中，填料材料包括二氧化硅颗粒、尤其是玻璃颗粒。本文中，术语“二氧化硅颗粒”和“玻璃颗粒”分别可以特别地涉及二氧化硅粉和玻璃粉。术语“玻璃颗粒”还可以涉及具有任何其他尺寸的玻璃颗粒，例如玻璃鳞片、玻璃球、玻璃粉末等。同样，术语“二氧化硅颗粒”可以涉及包括不同尺寸类型的二氧化硅颗粒。

特别地，术语“二氧化硅颗粒”可以涉及多个(不同的)二氧化硅颗粒(特别是包括不同的形状/尺寸)。在实施例中，二氧化硅颗粒包括玻璃鳞片和二氧化硅粉末的组合。在实施例中，二氧化硅颗粒可以(进一步)涉及沉淀二氧化硅、气相二氧化硅或胶体二氧化硅。二氧化硅颗粒的示例包括，例如，可商购的

胶体二氧化硅分散体、商品名为Aerosil^TM的已知的气相二氧化硅(fumed silica)、玻璃鳞片，例如由Glass Flake Ltd.以代码GF001销售的微粒化玻璃鳞片。特别地，二氧化硅颗粒可以涉及诸如玻璃鳞片的玻璃颗粒。在实施例中，涂层(进一步)包括玻璃鳞片。

二氧化硅颗粒的特征尺寸可以特别地选自0.1nm至1000μm的范围。在实施例中，二氧化硅颗粒的特征尺寸选自0.1nm至1000nm、特别是1nm至500nm。在另外的实施例中，特征尺寸选自0.1μm至1000μm、特别是1μm至100μm、甚至更特别是1μm至5μm的范围和/或10μm至100μm的范围。本文中术语“特征尺寸”尤其涉及二氧化硅颗粒的一个或多个尺寸，例如直径、长度、宽度和高度。特别地，二氧化硅颗粒的特征尺寸可以涉及二氧化硅颗粒的加权平均的平均特征尺寸，例如加权平均直径。

特别地，特征尺寸可以涉及多个不同的尺寸，尤其涉及上述尺寸中的两个或更多个尺寸。例如，玻璃鳞片可以包括与厚度相关的第一特征尺寸(尤其是鳞片的最小尺寸)以及与长度相关的第二特征尺寸(尤其是鳞片的最大尺寸)。在实施例中，二氧化硅颗粒可以包括第一类型的二氧化硅颗粒和第二类型的颗粒，该第一类型的二氧化硅颗粒包括选自第一范围(特别是上述范围)的特征尺寸，第二类型的颗粒包括选自另一范围(尤其是，还如上所述范围)的特征尺寸。例如，在实施例中，二氧化硅颗粒包括胶体二氧化硅分散体和玻璃鳞片，胶体二氧化硅分散体尤其包括选自0.1nm至500nm的特征尺寸，玻璃鳞片尤其包括选自1μm至100μm的特征尺寸。

在实施例中，二氧化硅颗粒尺寸的范围可以在从例如上述

胶体二氧化硅分散体中的几nm直至例如在Aerosil ^TM(气相二氧化硅)中的主要颗粒尺寸500nm。Aerosil ^TM二氧化硅颗粒通常可以包括聚集和团聚的粉末以弥补微米级的尺寸。

在实验上(也参见下文)已经发现，用玻璃鳞片填充涂层基础材料增加了层的强度，使其更耐水垢剥落。在实施例中还发现，特别添加的二氧化硅粉末可能对水垢剥落具有进一步的有益效果。在高度填充时，涂层基础材料上仅仅填充有二氧化硅可能导致层的脆性。特别地，玻璃鳞片的存在可以降低这种敏感性。在实施例中，二氧化硅颗粒包括具有高纵横比的玻璃鳞片。在进一步的实施例中，玻璃颗粒包括来自Glass Flake Ltd(代码GF001)的微粒化玻璃鳞片，该玻璃鳞片包括1微米-1.3微米的厚度(第一特征尺寸)，特别是其中鳞片中的约88％可包括最大50微米的横向尺寸(第二个特征尺寸)。因此，颗粒的纵横比可以为至少5、例如至少10、例如在10至1,000的范围内。

特别地，大量的二氧化硅粉末可能有利于易于剥落。特别地，如果涂层包括大量二氧化硅粉末，则涂层可包括大玻璃颗粒(填料)。

为了制备具有改进的机械性能的涂层，蒸汽促进剂涂料组分中填料的量可以为以重量计的干燥涂层总组分的5％至90％。特别地，填料的量可以在(干燥涂层的)40wt.％至85wt.％的范围内、甚至更特别地在(干燥涂层的)50wt.％至70wt.％的范围内。本文中术语“干燥涂层”尤其涉及涂层，其中涂层组分中的水基本上被除去。

还公开了一种在表面处制备涂层的方法，该方法包括向表面提供包括碱金属硅酸盐和金属颗粒的混合物，并在升高的温度下固化该混合物以形成涂层。在实施例中，混合物还包括填料材料，填料材料尤其是二氧化硅颗粒和/或玻璃颗粒。在另外的实施例中，混合物包括胶体二氧化硅。特别地，该混合物包括悬浮液(包括碱金属硅酸盐和金属颗粒以及可选的填料(材料))。

本文中术语“混合物”也可称为“漆”。

使用该方法，可以在任何表面提供涂层。特别地，该方法可被用于在根据本发明的蒸汽产生装置的蒸汽室(的表面)中提供根据本发明的涂层。因此，在实施例中，表面是用于蒸汽室的蒸汽室表面，尤其是用于蒸汽产生装置的蒸汽室的蒸汽室表面，并且在包括加热蒸汽室表面的升高温度下固化混合物。特别地，混合物基本上被设置在整个蒸汽室表面上。特别地，混合物可以例如通过喷涂而被设置在蒸汽室中。

特别地，该方法的实施例可以涉及本发明的蒸汽产生装置的实施例、尤其是本文所述的涂层的实施例。蒸汽产生装置的实施例、尤其是涂层的实施例可以通过本发明的方法被提供。

在实施例中，(在混合物中)金属颗粒的重量与碱金属硅酸盐的重量的比例选自0.001:1至3:1的范围。在另外的实施例中，所述比例选自0.01:1至2:1的范围。在更进一步的实施例中，所述比例可以选自0.1:1至1.5:1的范围。

金属颗粒和碱金属硅酸盐可以在混合物中相互反应。特别地，它们可以在升高的温度下(特别是在固化过程中)相互反应以制备涂层。特别地，金属颗粒(特别是所述颗粒中的金属元素)和碱金属硅酸盐可以在非均相反应中相互反应。反应的速度可以例如受固化期间的温度影响。反应的速度还可以通过金属颗粒和碱金属硅酸盐之间的接触面积来调节。因此，(许多)具有小尺寸的颗粒可能是优于(较少)具有较大尺寸的颗粒。在混合物的实施例中，颗粒的加权平均的平均直径选择为小于或等于100μm、特别是小于或等于50μm，例如小于或等于20μm。特别地，混合物中金属颗粒的加权平均的平均直径为至少0.01μm、例如至少0.1μm、甚至更特别是至少1μm、例如至少2μm。在实施例中，混合物中颗粒的加权平均的平均直径的范围选自0.5μm至10μm、例如1μm至8μm、尤其是2μm至6μm、甚至更特别是2μm至3μm。

颗粒不需要具有球形形状。金属颗粒可具有不同种类的形状。本文中，术语“直径”特别用于表示“等效直径”，其中具有一定体积的颗粒的等效直径可以通过具有相同体积的球的直径被限定。

特别地，混合物中的金属颗粒的至少一部分与碱金属硅酸盐反应以提供涂层，尤其是如本文所述的包括涂层基础材料(包括所述混合金属硅酸盐)与金属颗粒的涂层。特别地，混合物中金属颗粒的尺寸可以大于(最终)涂层中颗粒的尺寸。在实施例中，涂层中的平均直径可以小于混合物中的平均直径，特别地这是因为金属颗粒被分解/已经反应。在其他实施例中，涂层中的平均直径可以大于混合物中的平均直径，特别地这主要因为最小的金属颗粒可能已经分解/已经反应。

因此，特别地，根据本发明的涂层可以包括金属颗粒，其中金属颗粒的加权平均的平均直径选自0.1μm至20μm范围、特别是0.1μm至10μm的范围、甚至更特别地选自从0.1μm至5μm的范围，例如0.1μm至3μm。

还公开了包括碱金属硅酸盐化合物(“碱金属硅酸盐”)和金属颗粒的涂层组分，特别地，其中颗粒的加权平均的平均直径选自2μm至6μm的范围。涂层组分在本文中也被表示为“蒸汽促进剂涂料组分”。

特别地，涂层组分(进一步)包括诸如如前所述的二氧化硅颗粒。在实施例中，涂层组分(也)包括胶体二氧化硅。

特别地，涂层组分包括根据本发明的混合物。特别地，组分的实施例可包括混合物的实施例，反之亦然。特别地，涂层组分包括液体组分。特别地，术语“液体组分”可以涉及可流动的组分，例如粘性液体组分、悬混液或例如分散体。

因此，在实施例中，尤其是涂层组分的实施例中，金属颗粒包括从由钙、镁、锌和铝组成的组中被选择的第二金属元素。

特别地，熨烫***包括蒸汽熨斗、尤其是集成蒸汽熨斗，其包括集成装置中的蒸汽产生装置和熨烫装置。(根据本发明的)涂层组分也可被用于具有通过软管而被连接到熨斗的单独蒸汽室的***熨斗。因此，在实施例中，熨烫***包括***熨斗。

因此，本公开涉及一种在蒸汽产生装置的蒸汽室中制备涂层的方法。该方法包括准备碱金属硅酸盐化合物和金属颗粒的混合物，将混合物引入蒸汽室中并在升高的温度下固化该混合物以形成涂层。将混合物引入到蒸汽室中尤其是通过喷涂来进行。本文中，升高的温度尤其涉及至少80℃的温度、例如至少100℃、特别是至少160℃。在实施例中，升高的温度选自200℃至500℃的范围。特别地，升高的温度选自200℃至400℃的范围。固化尤其可以被快速执行。在实施例中，固化的时间(在升高的温度下)等于或小于10分钟、例如等于或小于5分钟、特别是等于或小于2分钟、甚至更特别地等于或小于1分钟。在另外的实施例中，固化的时间为至少10秒、例如至少20秒、尤其是至少30秒、甚至更特别是至少1分钟。特别地，固化的时间(在升高的温度下)选自20秒至2分钟的范围。

特别地，该方法的特征在于金属颗粒与含有溶液的碱金属硅酸盐化合物中混合(并且可以相继地在碱金属硅酸盐中部分分解/与碱金属硅酸盐反应)。合适的碱金属硅酸盐化合物尤其是硅酸钠、硅酸锂和硅酸钾。所得到的悬混液(通常具有增加的粘度)可以继而被特别地施加到铝基材上并在升高的温度下被固化成亲水涂层。可以获得基本上不溶的(多孔)涂层。所获得的涂层促进蒸汽的形成，而不会发生剥落和/或其它不利影响。

根据本发明的涂层的附加的优点是可以在很宽的厚度范围内获得合适的涂层。由于本发明的涂层组分的良好流变性以及其相对低的粘度，可以容易地涂覆相当薄的涂层。因此，涂层的层厚度因此可以根据所用蒸汽促进剂材料的具体类型而被调节。厚的无孔涂层的层可以防止直至高温的莱顿弗罗斯特效应。然而，如果该层太厚，则通过该层的热传导可能过多地限制蒸发速率。特别地，在较低温度和高水剂量率下，水可能从蒸汽产生装置中泄漏出来。如果涂层太薄，则低温下的蒸发速率更高。然而，在这种情况下，蒸汽产生装置将更容易产生莱顿弗罗斯特效应，并且接触表面的水可能弹跳出来，导致蒸汽产生装置在高温下喷溅。对于多孔层，可以在低温下(由于更好的扩散)和高温下均实现高蒸发速率。此外，层厚度可能受涂层材料的机械性能的限制。如果涂层的层超过某一特定的临界厚度，可能会发生剥落。特别地，涂层的层厚度可以在1μm和200μm之间变化、更特别地在20μm和150μm之间变化、甚至更特别地在30μm和120μm之间变化。在实施例中，涂层的层厚度选自30μm至60μm的范围。

在本文中，涂层的厚度尤其涉及涂层的最小尺寸。(涂层的层)厚度尤其涉及平均(涂层的层)厚度。因此，在实施例中，涂层包括选自30μm至120μm的范围的平均厚度。

为了改善涂层和铝基材之间的粘附性，可以通过用有机溶剂冲洗和/或通过机械方法(例如喷砂)来清洁铝。通过向涂层混合物中添加表面活性剂也可以改善铝表面的润湿性。

涂层组分(混合物)的固化在升高的温度下进行，具体的固化(或干燥)温度取决于涂层的组分。未固化的涂层组分可以通过在烘箱中加热、或通过诸如红外线、超声波等的任何其他加热源来达到固化温度。固化方法的实施例包括加热蒸汽室表面本身。以这种方式，涂层从其内部向外部表面进行固化，这可以对所生产的涂层的性能产生有益的影响。内部的表面尤其涉及最靠近铝基材的表面，外部的表面是最远离铝基材的表面。涂层组分的过快干燥/固化可能导致固化的涂层中存在沸腾痕迹。因此，在施加涂层组分之前预热蒸汽室表面是可选的。

特别地，本文描述了促进水转化成蒸汽的蒸汽促进剂涂层。该层耐用并随时间而保持其功能。特别地，在蒸汽室中仍然可能积聚的水垢开始剥落时，水垢不会从蒸汽室中除去蒸汽促进剂涂层。从实验中还可以看出，根据本发明的涂层耐受去离子水。由于消费者有时在其蒸汽熨斗中使用去离子水以防止任何水垢形成，因此对去离子水的耐受性是重要的。结果表明，虽然碱金属硅酸盐和玻璃粉末的组合会防止莱顿弗罗斯特效应，但该组合导致涂层在与去离子水一起使用时会随时间而被腐蚀。如本文所述的金属改性的碱金属硅酸盐未显示出随时间的腐蚀。

附图说明

现在仅通过示例的方式，参考所附示意图描述本发明的实施例，其中对应的附图标记表示对应的部件，并且其中：

图1示意性地描绘了根据本发明的熨烫***的实施例；

图2示意性地描绘了根据本发明的涂层的各方面；

图3示意性地描述了在本发明表面上生产涂层的方法的一些方面；

图4A至图4B描绘了根据本发明的熨烫***的一些实施例。

示意图不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示意性地描绘了包括蒸汽产生装置100的熨烫***1000的实施例。特别地，所描绘的实施例是蒸汽熨斗1001。蒸汽熨斗1001包括壳体1，壳体1在底部侧由铝底板2封闭，铝底板2在底侧3上设置有一层薄的不锈钢。底板2在内侧上设置有直立肋4，在该肋4上设置有铝板5，使得蒸汽室6被形成在底板2的内部和板5之间。蒸汽室6由弹性硅橡胶7密封。蒸汽熨斗1001还包括储水器8，借助于泵送机构9，来自储存器8的水可以被直接喷在待熨烫的衣服上。借助于泵送机构10，水可以从储存器8被泵送到蒸汽室5中，从而增加蒸汽输出。该水通过板5中的孔(未示出)到达蒸汽室6的底部。蒸汽室6的底部包括表面112、尤其是设置有根据本发明的具有厚度13的涂层11的蒸汽室表面12。在实施例中，该厚度13尤其在30μm至120μm的范围内。图1中描绘的蒸汽产生装置100包括蒸汽室6，蒸汽室6设置有根据本发明的涂层11。包括其他部件在内，该涂层11的各方面如图2所示。

在图2中，示意性地描绘了具有平均厚度13的涂层11的实施例的一部分，涂层11包括涂层基础材料15和被嵌入所述涂层基础材料15中的金属颗粒25。在所示实施例中，涂层11还包括填料(填料材料)，尤其是诸如沉淀的胶体二氧化硅的二氧化硅颗粒30和玻璃鳞片31。在另外的实施例中，(其它)二氧化硅颗粒可包括不同的尺寸和形状。在示意性描绘的涂层11中，(仅)少量填充材料被描绘。在实施例中，填料的量可以是(干燥的)涂层的50wt.％至70wt.％。

涂层基础材料15包括混合金属硅酸盐化合物。特别是这种混合金属化合物包括碱金属元素和第一金属元素。金属颗粒25被至少部分地嵌入涂层基底15中并包括第二金属元素。这些金属颗粒25尤其可以具有选自0.1μm至5μm的加权平均的平均直径26。基本上整个金属颗粒是金属。因此，特别地，金属颗粒25的重量的至少99％可以由第二金属元素组成。

本发明特别基于通过金属来强化碱金属硅酸盐以提供混合金属硅酸盐(或碱金属/金属硅酸盐)。碱金属(/金属)硅酸盐的改进的特性可能是可以与碱金属硅酸盐反应的金属的结果，进而使得碱金属/金属硅酸盐化合物具有增加的强度。由于(碱金属硅酸盐)的腐蚀性环境，金属可以在碱金属硅酸盐中分解。基本上，第一金属元素和第二金属元素涉及相同的金属，并且因此基本上是元素周期表中的相同化学元素。在实施例中，第二金属元素从由钙、镁、锌和铝组成的组中被选择。在另外的实施例中，混合金属硅酸盐化合物包括从由锂、钠和钾组成的组中被选择的一种或多种碱金属元素。

涂层11可以通过在表面112处生产涂层11的方法来提供，如本文所述，参见图3，图3描绘了该方法的连续阶段。在这种方法中，制备包括碱金属硅酸盐140和金属颗粒25以及任选的硅酸盐颗粒30的混合物50(在图3的顶部描绘)，该混合物例如通过喷涂(示意图中的两个中间图片)而被提供至表面112，并且连续地将混合物50在升高的温度下固化以形成涂层11(在图的底部示出)。特别地，可以在200℃至500℃的范围的升高的温度下提供固化。在该方法的实施例中，颗粒25的加权平均的平均直径26选自2μm至6μm的范围，以提供特别可被喷涂的混合物，并且干燥(固化)后可提供最终涂层11所需的不溶性。特别地，混合物或涂层组分60是液体(可流动的)组分。如果该方法被应用于蒸汽产生装置100，则表面112可以特别地包括用于蒸汽室6的蒸汽室表面12。在此实施例中，在高的温度下固化混合物50可以有利地包括加热蒸汽室表面12。特别地，混合物50可以在安装铝板5之前被喷涂到蒸汽室6中(见图1)。

在实施例中，将硅酸锂与锌粉混合并喷涂在蒸汽室表面12上。在将蒸汽室6加热至300℃之后，形成了牢固的硅酸锌键，硅酸锌键的固有强度高于与二氧化硅反应的天然碱性硅酸盐。在另一个实施例中，硅酸钾与铝粉末混合。在300℃下固化后，形成牢固的硅酸铝键，硅酸铝键的固有强度高于与二氧化硅反应的天然碱性硅酸盐。特别地，所形成的混合金属硅酸盐的溶解度低，从而防止在使用时的任何溶解，这可以对于应用尤其有利。

混合物或涂层组分60至少包括碱金属硅酸盐化合物和金属颗粒25，金属颗粒25尤其具有2μm和6μm之间的颗粒25的加权平均的平均直径26。为了提供所需的涂层11，在实施例中，金属颗粒25可包括从由钙、镁、锌和铝组成的组中被选择的第二金属元素。

在图4A-4B中，根据本发明的熨烫***1000的一些实施例被描绘。熨烫***1000包括本文所述的蒸汽产生装置100。在图4A中，描绘了集成蒸汽熨斗1001，其包括集成装置中的蒸汽产生装置100、储水器8和熨烫装置。在图4B中，描绘了***熨斗1002，其包括经由蒸汽输送软管40而被连接到蒸汽产生器100的蒸汽熨斗1001，蒸汽产生器100具有储水器8。

化学制品

硅酸锂(LiSi)(20％水溶液)、Ludox As40和从Sigma Aldrich获得的锌粉(2μm-5μm)、从PQ Corporation获得的硅酸钾(Kasolv 205)；Aerosil OX50二氧化硅粉末获得于Evonik；玻璃鳞片(GF001)获得于Glass Flake Ltd；铝粉末从Eckart获得；所应用的铝粉末的示例是WA23(平均尺寸为2.3μm的球)、WA55(平均直径为5.5μm的球)、PCR1100(平均直径为8μm的鳞片)、RO550(平均直径为20μm的鳞片)。

漆制备

典型的漆制备如下：

基于硅酸钾：，将5克WA23铝粉末与3克水混合并且搅拌直至粉末已经分散成糊状。向糊状物中加入8.4克Kasolv 205在30克As40(含40％胶体二氧化硅的水)中的溶液，然后加入9克GF001玻璃鳞片。附加地再加入2.5克Aerosil OX50气相二氧化硅粉末。高粘性材料可以用附加的去离子水稀释，以获得适当的用于喷涂的粘度。

基于硅酸锂：2克WA23被分散在31克硅酸锂溶液中。加入9克GF001玻璃鳞片，然后加入10克OX50二氧化硅粉末。可以添加附加的水以用于可喷涂性。

应用和干燥

蒸汽促进剂配方(漆)被喷涂到蒸汽熨斗底板的蒸汽室中。在喷涂之后，被嵌入底板中的加热元件被用于加热底板并干燥涂层。继续加热直至底板达到300℃。

对DI水的耐受性

在典型的实验中，将应用在蒸汽室中的带有蒸汽促进剂层的开放式底板加热至240℃。将DI(去离子)水连续滴在该层上并转化成蒸汽。注入10升水后，对所述层的颜色偏差和结构外观的变化进行检查。在以下实验中评估了铝和锌粉对碱式硅酸盐对去离子水的耐受性的影响。

硅酸铝钾

WA23铝粉末与3克水混合并搅拌直至粉末分散成糊状。向糊状物中加入8.4克Kasolv 205在45克As40中的溶液，然后加入9克GF001玻璃鳞片。高粘度材料可以用附加的DI水稀释，以获得适当的用于喷涂的粘度。在一系列实验中使用的WA23铝粉末的量选自0、1、2和5克。

根据描述进行的测试显示没有任何铝粉末的样品变成白色并具有粉末状外观。加入1克粉末的样品具有显著的改善，该样品具有更少的白化和更少的颜色变化。加入2克粉末的样品则具有更多的改善，而当样品含5克WA23粉末时，样品显示出与原始灰色相比没有外观偏差。

锌硅酸钾

通过使用锌粉进行类似的实验，其中加入1克锌粉显示该层的白化，但是在DI水测试下加入5克和10克锌粉没有显示出差别。

锌硅酸锂

将31克硅酸锂溶液与9克GF001和10克Ox50二氧化硅混合。在用DI水测试时，基于该材料的层变白。

将31克硅酸锂溶液与9克GF001和18克锌粉混合使得层在240℃下施加DI水时没有颜色或外观变化。

硅酸铝钾

在加入8.4克Kasolv 205的20克水中混入9克GF001玻璃鳞片和5克WA23铝粉。

与无铝材料相反，由此制成的层在240℃下对DI水具有耐受性。

金属粉末对可溶性金属盐

与可溶性金属盐相反，使用金属粉末可以是具有有利的效果，特别是因为以可溶性金属盐的形式加入非碱性金属可能立即导致凝胶形成，这是因为硅酸盐与金属离子的反应将会生成不溶解结构，从而在混合时形成凝胶颗粒或完全凝结。实验研究了金属盐对碱金属硅酸盐溶液的高反应性。在典型的实验中，将0.5克Al(NO₃)₃在少量水中分解并被加入到30克硅酸锂溶液中，立即发生凝胶化。同样的情况发生在例如以相同方式添加CaCl₂或Zn(Acetate)₂溶液。

当使用硅酸钾溶液(8.4克Kasolv 205在20克水中)并加入上述盐的溶液时，也发生凝胶。

金属离子与硅酸盐的立即反应导致完全凝胶化或形成凝胶颗粒，从而产生难以喷涂的不均匀材料。

金属粉末可以被容易地分散到硅酸盐中，并且它们在室温下的反应性足够低，这足以避免早期凝胶的形成，并且因此允许足够的储存期以使它们可用于生产环境。在加热/固化时，金属粉末将(部分地)分解并形成对应的金属硅酸盐，从而强化材料以避免在水中的任何溶解。

由于与金属粉末的反应是不均匀的，因此尤其优选具有高表面面积的金属粉末(小粒径)。这是为了确保来自粉末的足够的金属离子将迁移到硅酸盐基质中。

对水垢剥落的耐受性

在典型的实验中，将应用在蒸汽室中的带有蒸汽促进剂层的开放式底板加热至240℃。将硬水连续滴在该层上并转化成蒸汽。

过了几个小时的蒸汽产生后，在蒸汽促进剂的顶部形成一层水垢。停止加热和滴水，通过在外界环境中缓慢离开进行冷却或通过添加大量冷水强制进行冷却，从而在层中产生高应力。

由于内部应力的积累，(当足够厚时)水垢从蒸汽促进剂剥落。通过随后再次加热至240℃并检查蒸汽性能来检测蒸汽促进剂层对水垢剥落的耐受性。适当设计的蒸汽促进剂层能够在水垢剥落后显示出良好的蒸汽性能和没有莱顿弗罗斯特效应，并且能够承受至少7个蒸汽/结垢/剥落的循环。当蒸汽促进剂的强度不足时，剥落将在蒸汽促进剂的层本身中或在蒸汽促进剂与铝基底的界面处发生而不在涂层和水垢的界面处发生。在水垢剥落时会除去部分蒸汽促进剂，从而导致莱顿弗罗斯特效应。

在测试中使用了不同类型的水。

第一种硬水是基于IEC标准，并按以下方式制造：配制CaCl₂.2H₂O(65.6克/升)、MgSO₄.7H₂O(38克/升)和NaHCO₃(76.2克/升)作为储备溶液。该标准的硬水通过将50克每一种储备溶液混合到9升去离子水中并补足到10升。得到的水具有16.8°DH的总硬度以及11.2°DH的临时硬度。

总硬度被定义为2.8×2×[mmol Ca²⁺/l.+mmol Mg²⁺/l.]。临时硬度被定义为2.8×[mmol HCO₃ ^-/l.]。

第二种类型的水来自天然来源，具有均为14°DH的总硬度和临时硬度。

两种水生成的水垢的类型是不同的。IEC水生成的水垢在性质上更柔软和蓬松，而来自天然水的水垢通常是坚硬和致密的。

蒸汽促进剂显示出对水垢剥落的耐受性的实施例是基于以下漆进行的：5克WA23铝粉、8.4克Kasolv 205、30克As40、9克GF001玻璃鳞片和2.5克Aerosil OX50气相二氧化硅粉末。

当使用少量铝粉末时，不仅DI水耐受性受损，而且强度也受损。例如，基于8.4KSi/10OX50/9E/1WA23的层显示出不足以承受水垢剥落的强度。

一种基于硅酸盐的蒸汽促进剂，其具有同等地大铝鳞片，例如PCR801(颗粒平均值为14-20微米但最大值高达40微米)其强度/粘附力太低而不能承受剥落。

例如，基于31.6克的LiSi、9克的GF001和5克的或18克的PCR801形成的蒸汽促进剂在水垢剥落后显示出强烈的莱顿弗罗斯特效应。该水垢已经几乎完全从底板上除去了该层。

填料

填料的选择也确定了强度。基于二氧化硅的填料特别优于替代填料。二氧化硅直接干扰碱金属硅酸盐，有助于强化最终材料。

金属硅酸盐与碱金属硅酸盐反应的方式不同于二氧化硅的反应方式，这直接反映在抗剥落性中。

例如，基于LiSi、WA23和GF001鳞片的层被用作起始材料。用As40二氧化硅填充该起始配方可以得到抗剥落层。尤其不可以用CaCO₃或滑石(Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂)或云母(含有例如Ca、Mg和Al的混合金属硅酸盐)或CaSiO₃填充。

与其他填料相比，除了二氧化硅填充所具有的优点之外，它还再次体现了金属粉末填充的重要性。

以可溶性盐形式引入的金属离子尤其已经显示出是过度反应的，导致如上所述的凝胶化。键合到硅酸盐、碳酸盐的金属离子是低反应的并且得到低的强化效果。金属已经被键合成不溶性晶体结构，并且不能与碱金属硅酸盐反应。来自金属粉末的金属离子尤其可以是平衡碱性硅酸盐基蒸汽促进剂的反应性和易用性的好方法。

实验上，与氢氧化物键合的金属离子也没有显示出对层强度的有益效果。例如，基于如漆制备部分中所述的硅酸钾组分的涂层的层被使用，但将铝粉替换为2.5克AlOH₃或5克AlOH₃。在两种情况下都没有发生粘度增加。涂覆后，对该层进行DI耐水性测试，该层显示出减弱的强度和特别是对铝底板的粘附问题。

本领域技术人员将理解本文中的术语“基本上”，例如“基本上由…组成”。术语“基本上”还可以包括具有“完全(entirely)”、“彻底(completely)”、“全部(all)”等的实施例。因此，在实施例中，形容词“基本上”也可以被移除。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或更高、例如95％或更高、尤其是99％或更高、甚至更特别是99.5％或更高，包括100％。术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由......组成”的实施例。术语“和/或”尤其涉及“和/或”之前和之后提到的一个或多个项目。例如，短语“项目1和/或项目2”和类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在一个实施例中可以指“由...组成”但在另一个实施例中可以也指“至少包含所定义的物质和任选的一种或多种其他物种”。

此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分相似元件，而不一定用于描述顺序或时间顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或说明的顺序操作。

这里的设备是在操作期间描述的除其他设备以外的设备。如本领域技术人员所清楚的，本发明不限于操作方法或操作中的设备。

应当注意的是，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，括号内的任何参考符号不应被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除权利要求中所述之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件，以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的若干个可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。

本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征的装置。本发明还涉及一种方法或过程，包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个特征。

可以组合本专利中讨论的各个方面以提供额外的优点。此外，本领域技术人员将理解的是，可以组合实施例，并且还可以组合两个以上的实施例。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims

1.一种包括蒸汽产生装置(100)的熨烫***(1000)，所述蒸汽产生装置(100)包括设置有涂层(11)的蒸汽室(6)，所述涂层(11)包括涂层基础材料(15)和至少部分地嵌入所述涂层基础材料(15)中的金属颗粒(25)，其中所述涂层基础材料(15)包括混合金属硅酸盐化合物，其中所述混合金属硅酸盐化合物包括碱金属元素和第一金属元素，其中所述金属颗粒(25)包括第二金属元素，并且其中所述第一金属元素和所述第二金属元素是元素周期表中的相同化学元素。

2.根据权利要求1所述的熨烫***(1000)，其中所述第二金属元素从由钙、镁、锌和铝组成的组中被选择。

3.根据前述权利要求中任一项所述的熨烫***(1000)，其中所述混合金属硅酸盐化合物包括从由锂、钠和钾组成的组中被选择的一种或多种碱金属元素。

4.根据权利要求1或2所述的熨烫***(1000)，其中所述金属颗粒(25)具有选自从0.1μm至5μm的范围的加权平均的平均直径(26)。

5.根据权利要求1或2所述的熨烫***(1000)，其中所述涂层(11)还包括二氧化硅颗粒(30)。

6.根据权利要求1或2所述的熨烫***(1000)，其中所述涂层(11)还包括玻璃鳞片(31)。

7.根据权利要求1或2所述的熨烫***(1000)，其中所述金属颗粒(25)的重量的至少99％由所述第二金属元素组成，并且其中所述涂层(11)包括选自从30μm至120μm的范围的平均厚度(13)。

8.根据权利要求1或2所述的熨烫***，其中所述熨烫***(1000)是蒸汽熨斗(1001)。