低摩擦、抗磨损、易清洗的复合式熨斗底板的制作方法

低摩擦、抗磨损、易清洗的复合式熨斗底板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用溶胶-凝胶工艺涂覆的复合式熨斗底板，具有金属前体的硅烷的水解缩合产品。选定的硅烷是MTEOS和TEOS，其给出用于熨斗底板的改进的定制的涂层，以及金属前体。本发明还涉及一种生产具有此涂层的熨斗底板的新颖方法以及具有这样的底板的熨斗。当应用于熨斗底板时，发现该涂层组分由于其化学稳定性和平坦性的原因，在低摩擦、抗磨损、防光亮和易于清洗方面改进了表面特性。
【专利说明】低摩擦、抗磨损、易清洗的复合式鼓斗底板

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有改进表面特征的奧斗底板。本发明特别地涉及该样一种奧斗 底板，其具有基于娃焼的涂覆层，用于改进底板材料的摩擦、磨损W及其他的期望特性。

【背景技术】
[0002] 在相关工业中一直存在的一种挑战是，改进奧斗底板的表面特征，W便确保更加 舒适的奧烫。为了改进表面特征，在该【技术领域】的当前情况下已经提出了各种涂覆材料，诸 如，A^TiN、Teflon饭、铁合金W及诸如娃焼和各种陶瓷的其他无机材料。由于声称具有低 摩擦和非粘性的特性，A^TiN和Teflon等成为用于奧斗底板的优选涂层。本领域公知，通 过各种技术，诸如PVD、CVD、喷涂法和浸涂法，将该些材料施加至底板的外表面。
[0003] 本发明提供了一种具有基于娃焼的涂覆层的可替换的奧斗底板，通过溶胶-凝胶 技术有利地产生该涂覆层。根据本发明的有创造性的奧斗底板被认为至少与现有技术底板 的情况是相当的，并且在清洗、摩擦、织物保护等方面呈现出显著改进的特性。
[0004] 作为一种工艺，溶胶-凝胶的概念是已知的，通常包括；施加诸如氧化物和醇盐的 可水解前体；之后进行热处理，W获得具有增加的密度和硬度的机械稳定的涂覆材料。
[0005] 申请W0 2010-072814-A1介绍了一种使用溶胶-凝胶技术的用于玻璃、陶瓷和金 属表面的涂覆方法，目的在于，针对家庭用具（特别是厨房用具）的抗碱、抗磨损和洗碗机 安全。该文献描述了施加在待保护的金属表面上的复合式涂覆系统，该金属表面优选是铅 和/或其合金。该涂覆需要多孔基部，其为氧化物层，例如，形成在由铅和/或其合金制成 的金属基部上的氧化铅层。该氧化物层将被涂覆有两个附加层，该需要重复的施加和热处 理，包括冷却至室温。它们中的第一层包含聚二甲基娃氧焼（PDMS)，W获得针对第二层的弹 性基部，第二层包含碱金属化合物，用于抗碱。所有该些中间层需要额外的工艺步骤，其本 身的成本包括时间成本。此外，此文献不涉及获得奧斗底板的低摩擦和清洗便利性，相反， 此文献的主要关注点针对承受特别碱性的液体的表面的耐化学性。
[0006] 利用溶胶-凝胶方法涂覆的奧斗底板本身通过申请EP 0 998 604B1和US 2003/0074814A1获知。该些文献均描述了利用施加至金属表面的多个涂覆层的方法。此外， 该两种方法中待涂覆的金属基部基本是铅和/或其合金，该需要位于最后的涂覆层与基部 材料本身之间的硬中间层。因此，使用氧化物层作为中间层，该意味着造成其自身成本的额 外的工艺步骤。
[0007] 文献US 6, 901，687中给出了一种奧斗底板，其由铅和/或其合金制成且利用溶 胶-凝胶方法被涂覆。此文献没有清楚地报告涂覆溶液的成分，其在施加液体混合物之前 还需要多孔氧化铅层。该涂层的干燥厚度为30-40 ym，由于内在张力沿此厚度模型的巨大 可能性，该将容易导致可能的裂纹。
[0008] 奧斗底板具有其特定要求，应用于没有大问题情况下的长寿命。对于奧斗底板优 选的是，具有硬度相当高的奧烫表面，保护底板免受磨损损坏。另外，优选地，奧斗底板应该 产生低摩擦力，因此，在奧烫过程中使用方便。而且，因为奧烫是高温应用，所W鉴于烙融合 成织物材料的意外站污，针对奧斗底板的另一个期望是，其具有易于清洗的特性，所述的站 污可能是粘贴、烧痕并且在底板的表面上导致烧痕印记。W上给出的主要目的一般可通过 将期望材料涂覆至基部表面而实现。因此，对于家庭用具行业，非常重要的是，具有不仅适 用于有限种类的基部材料（例如，铅或铅合金）而且适用于诸如不镑钢的其他金属结构的 涂覆组分。
[0009] 发明目的
[0010] 本发明的主要目的在于，提供一种易于清洗的低摩擦、抗磨损的奧斗底板。
[0011] 本发明的另一目的在于，提供一种用于生产低摩擦、抗磨损的奧斗底板的方法，该 方法是简单的，且由于利用最少的工艺步骤实现单层涂覆而是成本有效的。
[0012] 本发明的再一目的在于，提供一种用于生产具有玻璃状涂层的奧斗底板的方法， 其中，省去了对于附加氧化物层的需要。
[0013] 本发明的另一目的在于，提供一种用于生产具有玻璃涂层的奧斗底板的方法，该 涂层可适用于大范围的金属基部材料。
[0014] 本发明的再一目的在于，提供一种奧烫应用，包括本发明的基部材料。


【发明内容】

[0015] 本发明提出了一种用于家用或工业目的的奧斗底板，并且特别地，提出了一种利 用溶胶-凝胶工艺涂覆有无机聚合物的奧斗底板。
[0016] 更特别地，本发明涉及一种奧斗底板，包括具有奧烫表面的基部材料W及覆盖所 述奧烫表面的涂覆层，其中，所述涂覆层是包括如下组分的水解缩聚产品：
[0017] -甲基H己氧基娃焼（MTE0巧；
[001引-正娃酸己醋（TE0巧；
[001引-金属前体；W及
[0020] -水。
[0021] 在优选实施例中，所述组分进一步包括碱金属类氨氧化物，更优选地，K0H，作为碱 催化剂化ase catalyst)。发明人还注意到，金属前体是飽的醇盐或氨氧化物，该对于最后 涂层的机械特性有积极的贡献。在它们当中，CsOH是特别优选的。
[0022] 在根据本发明的奧斗底板的制备中所使用的溶胶组分可进一步包括作为助溶剂 的用于溶液同质性的己醇。
[0023] 所述底板在无机聚合物涂层与金属基部表面之间没有中间层；金属基部表面和无 机聚合物涂层彼此直接接触，无需用于适当粘接的额外多孔层。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 图1是纳米级视图，示出了根据本发明的底板的各层的横截面的近景图。图2示 出了施加在根据本发明的奧斗底板上的涂层的邸X分析。
[00巧]图3a、3b、3c和3d示出了涂覆的奧斗底板的一部分在各种倍率下的沈M显微图， 利用磨损试验对该涂覆的奧斗底板进行处理。

【具体实施方式】
[0026] 可水解的娃化合物包括至少一种非可水解的基团（moiety)，优选是单焼基娃焼， 其与不包括任何非可水解的半部分的其他娃化合物一起形成缩合网络。为了产生根据本发 明的奧斗底板而制备的涂层组分可W是两组娃焼的缩合产品。反应化合物的第一方为可水 解的娃焼化合物，包括至少一种非可水解的基团，优选是一种单焼基娃焼，例如，甲基H己 氧基娃焼（MTE0S)。反应化合物的第二方不包括任何非可水解的基团，因为所有的基团都将 是可水解的，例如，正娃酸己醋（TE0巧。
[0027] 可W在存在一种或多种前体（诸如金属醇盐、各种金属盐或金属氨氧化物）的情 况下制备具有不同数量的官能团的娃焼的缩聚产品。发明人注意到，飽化合物作为前体材 料给出了最好结果，W便获得本发明的底板的期望抗磨损和易清洗特性。在本发明的背景 下，所述飽化合物优选是飽的醇盐或氨氧化物，并且最优选地是CsOH。还注意到，Cs化合物 在粘附于基于铅的材料W外（诸如不镑钢）的基部材料（底板）时给出了很好的表现。
[0028] 通过合适的反应剂可W催化水解缩聚反应，在本领域中水解缩聚反应是公知的， 统称为"溶胶-凝胶"。本发明的方法优选包括溶胶-凝胶过程，其为碱性催化的化ase catalyzed)，优选通过碱金属类氨氧化物，更优选通过K0H。
[0029] 现在参照图1，根据本发明的奧斗底板包括金属基部1和涂层3,该涂层主要是透 明的，且可根据着色剂的存在和/或比例而呈现灰度级中的一种颜色。金属基部1的表面 受到通过喷砂（sand blasting)处理或任何其他便利方法进行的粗趟化处理，用于形成腔 体2的相同的技术目的，腔体为涂层3提供相当坚实的抓取点（gr油bing point)。构成 底板的基部材料由金属或其合金组成，优选由铅或不镑钢制成。奧斗底板的物理形状在该 里没有详细描述和详细示出。但是，传统上已知，其在技术上构成奧斗的加热部分的主体。 然而，对于奧斗底板期望的特性可W总结为低摩擦、抗磨损、抵抗织物上洗涂剂残留物的化 学稳定性、W及易于清洗（在施加于烙融合成织物的情况下）。低摩擦底板表面使得奧烫 成为一项较容易的任务，并且它们还有助于维持奧斗的光亮度。涂层3对基部材料的粘附 是至关重要的，因为其决定了在使用了一段时间之后基部材料表面上的划痕的程度（即， 抗磨损性）。还期望在不使得涂层质量恶化的情况下，涂层在奧斗操作温度范围内（即， 180-22(TC)提供期望的特性。如附图所强调的，最后的涂层3示出非常平坦的固体表面4， 该固体表面通过填充并抓住预先形成的腔体2而与金属基部1相结合。
[0030] 根据本发明的奧斗底板的颜色可通过特定量的着色剂而调节。优选的着色剂通常 选自Ti化和石墨，但是根据生产者的偏好，也可采用可替换的无机着色剂。发明人注意到， 除了作为着色剂之外，石墨还有助于改进涂层的机械强度。
[0031] 为了获得金属基部与涂层之间的良好粘附，非常期望在涂覆之前对奧斗底板进行 表面处理。在一优选实施例中，利用玻璃砂或不镑钢颗粒进行喷砂处理。于是可W清洗掉 表面的残留物。
[0032] 喷砂步骤对于最终产品还有一个附加的视觉效果。根据喷砂材料的选择，例如，石 英砂、不镑钢球和机±，粗趟等级增加了表面上的可变的光学效果。之后，利用选自例如水、 己醇和丙丽的平缓极性（gra化al polarity)的溶剂，清洗该表面，然后进行干燥。
[0033] 在清洗掉表面的残留物之后，为涂覆溶液做好准备，该溶液旨在形成抗磨损且易 于清洗的有机聚合物膜。将甲基H己氧基娃焼（MTE0S)、正娃酸己醋（TE0巧和金属前体的 混合物混合W及热处理，W便执行水解和缩聚反应。该些反应优选利用前述的碱金属类氨 氧化物被碱性催化。反应介质可进一步包括己醇。在一优选实施例中，当碱金属类氨氧化 物是KOH且金属前体是CsOH时，得到的复合涂层期望具有经验式K,CSySi,，其中，X、y、Z将 取决于反应剂和催化剂的化学当量（stoichiometric amount)。
[0034] 在上述的优选实施例中，涂覆混合物的溶胶优选包括基于混合物总重量的限定量 的如下组分：
[00 巧]

【权利要求】
1. 一种熨斗底板，包括具有熨烫表面的基部材料以及覆盖所述熨烫表面的涂覆层，其 特征在于，所述涂层是如下组分的水解缩聚产品： -甲基三乙氧基硅烷（MTEOS); -正硅酸乙酯（TEOS); -金属前体；以及 _水。
2. 根据权利要求1所述的熨斗底板，其中，所述涂层组分还包括碱金属类氢氧化物。
3. 根据权利要求1所述的熨斗底板，其中，所述金属前体是铯的醇盐或氢氧化物。
4. 根据权利要求1所述的熨斗底板，其中，涂层组分还包括乙醇，并且优选地，丙二醇 单甲醚（PMOH)。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的熨斗底板，其中，所述组分的溶胶包括如下（w/ w)：
6. 根据权利要求1或5所述的熨斗底板，其中，涂层组分还包括选自钛和石墨的着色 剂。
7. 根据权利要求6所述的熨斗底板，其中，所述着色剂是石墨。
8. -种用于生产熨斗底板的方法，包括如下步骤： -提供具有平坦熨烫表面的熨斗底板形式的基部材料； -混合并搅拌在液体介质中包括甲基三乙氧基硅烷（MTEOS)、正硅酸乙酯（TEOS)和金 属前体的溶胶组分； -通过在所述熨斗底板的所述熨烫表面上的热处理来缩聚所述组分。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，在炉子中以逐步加热方式进行所述热处理，操作 温度是 300-500°C。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述金属前体是铯的醇盐或氢氧化物。
11. 根据权利要求10所述的方法，其中，所述金属前体是CsOH。
12. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述溶胶组分包括如下（w/w):
13. 根据权利要求8或12所述的方法，其中，所述溶胶组分还包括选自钛和石墨的着色 剂。
14. 根据权利要求1所述的熨斗底板，其中，所述着色剂是石墨。
15. -种熨斗，包括根据权利要求1所述的熨斗底板。
【文档编号】D06F75/38GK104395500SQ201280072942
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2012年5月3日 优先权日:2012年5月3日
【发明者】比瑟姆·塔欣奥格鲁 申请人:埃克森机械工贸有限公司