Результат интеллектуальной деятельности: УТЮГ С САМООЧИЩАЮЩЕЙСЯ ПОДОШВОЙ

Настоящее изобретение касается утюгов.

Утюги характеризуются простотой и эффективностью применения, зависящими, помимо всего прочего, от состояния и материала поверхности глажения их подошвы. Эти подошвы совершенствовались путем повышения качества скольжения поверхности глажения в сочетании с качествами, обеспечивающими более легкое разравнивание белья. Одним из способов обеспечения таких качеств является применение эмалированных подошв, покрытых эмалью с гладкой поверхностью и содержащих выступающие над поверхностью линии, обеспечивающие разравнивание белья во время перемещения утюга. Для нормального использования подходят также другие металлические подошвы, подвергнутые механической обработке и/или содержащие или не содержащие покрытие, улучшающее качество скольжения.

Однако по мере использования подошва может тускнеть и обугливать в той или иной степени на своей поверхности глажения различные органические частицы, остающиеся на ней при глажении тканей.

Когда подошва тускнеет, даже если это не совсем видно визуально, она частично теряет свои качества скольжения. По мере загрязнения глажение становится все более затрудненным. Кроме того, пользователь опасается использовать такой потускневший утюг из страха повредить белье.

Известны покрытия для подошвы утюга, содержащие твердый и прочный слой, на который наносится, как указано в патенте US 4862609, слой, повышающий поверхностные характеристики. Однако в этом патенте не содержится решения для борьбы с загрязнениями.

Объектом описанного ниже изобретения является самоочищающийся утюг, подошва которого остается чистой и не загрязненной органическими частицами при нормальной эксплуатации, сохраняя все свои первоначальные качества.

Техническая задача настоящего изобретения достигается путем выполнения утюга, содержащего подошву, наружная поверхность которой содержит поверхность глажения, отличающегося тем, что в и/или на поверхностном слое указанной подошвы присутствует или наносится катализатор окисления, содержащий окислитель, причем указанный катализатор окисления является активным по отношению к органическим загрязнениям при температуре, по меньшей мере равной 90°С.

Благодаря настоящему изобретению во время глажения пристающие к подошве органические частицы окисляются. Они в некотором роде подгорают, когда утюг накаляется, и возможные твердые остатки теряют свойство сцепления и отделяются от подошвы. Подошва сохраняется чистой.

В областях, отличных от глажения, уже использовался катализатор окисления, наносившийся на наружную поверхность гладильной подставки.

Известны самоочищающиеся эмалированные поверхности, например, в печах и на кухонной посуде, описанные, например, в патенте US 4029603 или в патенте FR 2400876.

В патенте US 4994430 описано эмалированное покрытие, содержащее плотный слой и на поверхности - пористый слой с нанесенным на него катализатором. Однако такой пористый и толстый слой несовместим с глажением.

Из патента US 5388177 известен также нагревательный дезодорантный элемент, на эмалированную поверхность которого нанесен катализатор, однако этот катализатор всего лишь выполняет роль дезодоранта.

В любом случае описанные в этих документах технические решения не могут применяться для утюга, поскольку при этом может возникнуть опасность, что, в частности, с одной стороны, необходимая гладкая поверхность не может удерживать катализатор окисления и, с другой стороны, что трение при глажении будет способствовать быстрому удалению катализатора окисления с наружной поверхности подошвы утюга.

Катализатор окисления наносится на и/или в поверхностный слой подошвы утюга в тех местах, где он соприкасается с загрязнениями.

На практике катализатор окисления присутствует и/или наносится на поверхность по всей наружной поверхности подошвы утюга или на ее часть.

Таким образом, катализатор окисления может присутствовать или распределяться в заранее определенных зонах наружной поверхности подошвы, например полых зонах указанной наружной поверхности, выполненных с возможностью улавливания или накопления загрязнений и, как правило, более горячих, чем поверхность глажения, что способствует окислению или катализу.

Наружная поверхность подошвы содержит, по меньшей мере, одну полую часть по отношению к остальной плоской поверхности, образующей рабочую поверхность или собственно поверхность глажения, причем катализатор окисления присутствует или распределяется только в указанную или указанные полые части, но не на поверхность глажения.

Однако само собой разумеется, что катализатор может присутствовать также на всей или части собственно поверхности глажения.

Рассматриваемый окислитель в соответствии с настоящим изобретением может быть любым элементом, соединением или композицией, способной окислять при температуре, по меньшей мере равной 90°С, любое органическое вещество, содержащееся в загрязнениях, встречающихся при обработке (в частности, стирке и, возможно, размягчении) текстильных изделий или их деталей (например, белья).

Такой окислитель может быть специальным или не специальным для того или иного органического вещества.

На практике катализатор окисления может содержать или не содержать, кроме окислителя, инертную подложку, например, в измельченном виде или в виде частиц, например глинозема, на поверхность которой (включая внутреннюю) наносят окислитель. Инертная подложка сама может в неизмельченном состоянии содержать поверхностный слой, о котором речь пойдет ниже.

В качестве каталитически активных элементов можно указать палладий, платину, ванадий, медь или любую композицию из этих каталитически активных (в плане окисления) элементов. В каталитически активных композициях, рассматриваемых в соответствии с настоящим изобретением, могут присутствовать оксиды меди, марганца или кобальта, повышающие каталитическую эффективность или стойкость катализатора.

На практике хорошо известны как сами такие катализаторы окисления, так и способы их получения, поэтому нет нужды описывать ни эти катализаторы, ни способы их получения. Так в качестве примера можно привести платину, применяемую в качестве окислителя, при этом его каталитически активную форму можно получить путем обжига или разложения соли платинохлористоводородной кислоты или любого другого исходного вещества.

Разумеется, что любой катализатор окисления, выбираемый в соответствии с настоящим изобретением, должен быть достаточно стойким при рабочей температуре поверхности глажения, причем на протяжении всего срока службы утюга.

На практике катализатор окисления в соответствии с настоящим изобретением наносят по меньшей мере на и/или в поверхностный слой подошвы утюга. Под «поверхностным слоем» следует понимать любой пограничный слой, толщина которого может, например, максимально равняться 500 нанометрам и, в частности, находиться в пределах от 20 нанометров до 120 нанометров и который соприкасается с другим слоем или субстратом подошвы, при этом с другой стороны между ним и наружным пространством остается промежуток, в котором находится собственно поверхность глажения. Катализатор окисления или окислитель может наноситься по всей наружной поверхности подошвы или на ее части в толще и/или на указанном наружном слое сплошным слоем или отдельными участками. Под «поверхностью глажения» понимают всю наружную поверхность подошвы или только ее рабочую часть, непосредственно соприкасающуюся с бельем во время глажения.

Когда катализатор окисления присутствует на поверхностном слое подошвы, он может образовывать сплошной слой, или сплошную пленку, или отдельные участки.

Указанный поверхностный слой может не различаться с остальной частью подошвы, со своим субстратом или с образующим его слоем, и в этом случае в настоящем описании и в приведенной ниже формуле изобретения целью применения термина «поверхностный слой» является только обозначение ограниченной и даже ничтожной толщины подошвы, в которой распределяется или включается катализатор окисления или агент каталитического окисления.

Толщина поверхностного слоя, в который может включаться катализатор или агент каталитического окисления зависит, в частности, от глубины проникновения органических загрязнений внутрь подошвы утюга, начиная от ее наружной поверхности.

Под «органическими загрязнениями» понимают любое горючее вещество или вещество, способное полностью или частично окисляться при контакте с окружающим воздухом. В качестве примера можно указать любые остатки синтетических волокон, применяемых в текстильных изделиях, например волокна органического полимера, такого как полиамид, или полиэфир, или любой остаток моющего средства и, возможно, средства размягчения.

Например, агент каталитического окисления может содержать металл из группы IV периодической системы химических элементов или любой благородный металл, например палладий и/или ванадий.

Поскольку катализатор окисления является активным при температуре, превышающей или равной 90°С, он очищает указанную подошву, когда она становится горячей.

В первом воплощении изобретения катализатор действует при температуре глажения утюга, при этом подошва всегда остается чистой в течение всего использования утюга при глажении.

Во втором воплощении изобретения во время фазы самоочистки, предшествующей использованию утюга или осуществляемой после этого использования, утюг регулируют на повышенную температуру, равную или превышающую самые высокие температуры глажения. Его оставляют в режиме ожидания в течение заранее определенного времени, за которое катализатор окисления выполняет свое действие. Таким образом, пользователь может постоянно поддерживать утюг в чистом состоянии, не дожидаясь отрицательных последствий загрязнения.

В первом варианте утюг содержит металлическую подошву, покрытую слоем низкопористой эмали и/или эмали с незначительной шероховатостью микрометрического или нанометрического порядка, и катализатор окисления входит в состав поверхностного слоя покрытия из эмали. Эмаль может быть, например, стеклоэмалью.

Такую эмаль выбирают из группы низкопористых эмалей, например стеклоэмалей, известных своими качествами для глажения, если сравнивать их с эмалями, применяемыми в печах или грилях и обладающими пористостью, при которой пришлось бы наносить слишком большое количество катализатора окисления, и не соответствующими поэтому требованиям, предъявляемым к подошве утюга.

Эмаль должна на самом деле быть твердой, обладать хорошими характеристиками скольжения и быть стойкой при проникновении в нее пара или горячей влаги.

Получение или нанесение катализатора окисления или агента каталитического окисления на или в указанный поверхностный слой можно осуществлять при помощи любого известного способа, например, можно наносить любой предшественник агента каталитического окисления, затем его обжигать при помощи пиролизного способа, или электрофореза, или путем химического осаждения без присутствия тока, называемого «неэлектрическим» или осаждения в паровой фазе.

Под «предшественником» понимают любую химическую или физико-химическую форму катализатора окисления и/или агента каталитического окисления, которая может превращаться в него или высвобождать его при любой соответствующей обработке, например при пиролизе. Например, любая соль платинохлористоводородной кислоты является предшественником платины, рассматриваемой в качестве катализатора окисления.

Как будет видно из приведенных ниже примеров, выбор состава катализатора окисления или агента каталитического окисления и/или условий получения или нанесения последнего определяют таким образом, чтобы существенно не ухудшать качества, присущие поверхности глажения, в частности свойства скольжения.

Во втором варианте утюг содержит металлическую подошву, например из алюминиевого сплава, и поверхностный слой накладывают на наружную поверхность указанной подошвы в виде тонкого слоя подложки, например, глинозема для указанного агента каталитического окисления указанных органических загрязнений.

Как вариант, подошву покрывают слоем полимера, стойкого к любому окислению при высокой температуре, например политетрафторэтилена, и поверхностный слой является составной частью этого слоя полимера.

В третьем варианте поверхностный слой представляет собой тонкий слой катализатора окисления, содержащий инертную подложку, например, из глинозема, и указанный окислитель наносят на эту подложку.

В целом настоящее изобретение касается применения катализатора окисления в качестве вещества для самоочистки всей наружной поверхности подошвы утюга или ее части.

Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующих примеров и прилагаемых чертежей.

Фиг.1 - изображение в разрезе подошвы утюга в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - вид снизу утюга в соответствии с настоящим изобретением со стороны нижней поверхности подошвы.

Пример 1

В первом примере выполнения настоящего изобретения показанный на фиг.1 утюг 1 содержит подошву 2 из алюминия, жестко соединенную с нагревательной базой 3 из литого алюминия, оборудованной нагревательным элементом 4. По своей наружной поверхности 5, показанной более наглядно на фиг.2, подошва 2 содержит покрытие из эмали, известной своими свойствами глажения. На наружную поверхность очень тонким слоем нанесен катализатор окисления или каталитический агент окисления. Эта наружная поверхность 5 содержит собственно поверхность глажения 51 и полые части 52, 53, выполненные, например, вокруг паровыпускных отверстий 6.

Наружную поверхность обезжиривают и слегка протравливают кислотой, например раствором лимонной кислоты или азотной кислоты. Предшественник агента каталитического окисления готовят, например, путем растворения нитрата палладия в воде из расчета 2 г нитрата палладия на литр воды. Кроме того, многие компании, например компания PCAS в Лонжюмо во Франции, поставляют исходные вещества в готовом виде. Подошву нагревают до 300°С, раствор предшественника наносят на подошву, пропуская ее под ультразвуковым распылителем один или несколько раз для обеспечения равномерного нанесения. Затем весь комплекс подвергают обжигу при температуре порядка 300°С. Толщина полученного таким образом слоя катализатора окисления (палладий) может колебаться от 20 до 120 нанометров. Предпочтительно устройство регулируют таким образом, чтобы получить толщину порядка 30 нанометров. Отмечается, что палладиевое покрытие хорошо сцепляется с поверхностью глажения и существенно не сказывается на характеристиках скольжения находящейся под ним эмали.

Эффективность катализатора окисления можно измерить в закрытой камере. Образец подошвы нагревают до температуры 300°С и на него наносят расплавленный кусочек волокна из органического полимера весом около 2 мг, который выполняет роль загрязнений. Определив первоначальное количество углекислого газа, после этого отмечают, что оно увеличилось, что свидетельствует об эффективности данного раствора.

В описанном примере добились каталитической активности при 300 градусах, обеспечившей получение 107×10^-6 моль углекислого газа в час для образца каталитически активной поверхности площадью в 10 квадратных сантиметров.

Пример 2

Во втором примере выполнения настоящего изобретения эмалированную поверхность нагревают до 300°С. Раствор, содержащий глинозем в суспензии, готовят путем смешивания 4 граммов тетраэтилортосиликата с 96 граммами разведенной до 0,6% азотной кислоты, в смесь добавляют 12,8 граммов вещества «DISPERSAL S». Это вещество на основе глинозема выпускается компанией CONDEA. Разбавленный в соотношении 1:10 раствор распыляют на подошве. Подошву выдерживают при 300°С в течение одного часа. Распыление регулируют таким образом, чтобы получить подложку для агента каталитического окисления на основе глинозема в твердой форме толщиной примерно 10 микрометров. После этого распыляют водный раствор нитрата палладия, который затем обжигают при температуре 300°С в течение одного часа.

По сравнению с предыдущим примером активность каталитически активной поверхности образца той же площади доведена до 175×10^-6 моль углекислого газа в час.

Пример 3

В третьем примере выполнения настоящего изобретения утюг содержит подошву из алюминия. Поверхность глажения очищают азотной кислотой, после чего ее нейтрализуют и промывают. Подошву окисляют в печи при 500°С в течение 30 минут, затем распылением наносят раствор нитрата палладия с концентрацией 2 г на литр. После обжига при 300°С в течение одного часа получают каталитически активный поверхностный слой или катализатор окисления толщиной примерно 30 нанометров.

При этом получают качества скольжения, практически близкие к качествам алюминия. Преимущество этого варианта выполнения заключается в экономичности изготовления. Получают активность порядка 112×10^-6 моль углекислого газа в час для каталитически активной поверхности образца площадью в 10 квадратных сантиметров.

В варианте этого примера выполнения окислитель включают в поверхностный слой типа «Ormosil», служащий подложкой, при этом данный термин является аббревиатурой английского выражения «organically modincated silicates» (органически модифицированные силикаты), как объясняется в статье «Structures and Properties of Ormosils» в «Journal of Sol-Gel Science and Technologie», 2, 81-86 (1994), написанной Джоном Д.Маккензи. Предпочтительно поверхностный слой получают при помощи гелеобразующего жидкого раствора.

После этого окислитель наносят на и/или в этот поверхностный слой способом, аналогичным предыдущему, с использованием ультразвукового распылителя. Гомогенности слоя достигают в один - четыре прохода. После этого весь комплекс сушат, затем обжигают при температуре порядка 300°С.

Пример 4

В четвертом примере выполнения настоящего изобретения утюг содержит подошву из нержавеющей стали. Поверхность глажения очищают, затем пассивируют в ванне из 20%-го раствора азотной кислоты. На поверхность глажения, нагретую до 300°С, наносят раствор на основе глинозема, описанный во втором примере выполнения, и подошву выдерживают при температуре 300°С в течение одного часа для получения поверхностного слоя, служащего подложкой для агента каталитического окисления. После этого на этот поверхностный слой наносят слой агента каталитического окисления путем распыления раствора нитрата палладия при помощи ультразвукового распылителя. После этого комплекс сушат, затем обжигают при температуре порядка 300°С. Измерение эффективности при 300°С дает активность 151×10^-6 моль углекислого газа в час для каталитически активной поверхности образца площадью 10 квадратных сантиметров.

Таким образом, на практике отмечается существенная разница между двумя утюгами, один из которых содержит самоочищающуюся подошву в соответствии с настоящим изобретением.

Отмечается также, что при толстом слое загрязнений они подгорают в зоне контакта с катализатором окисления и затем отделяются от подошвы. Самоочистка происходит еще до полной трансформации загрязнений.

Активность катализатора окисления проявляется уже при низких температурах, хотя и превышающих 90°С, но эта активность значительно возрастает при более высоких температурах. При этом пользователь использует утюг так же, как обычно. После глажения, в случае необходимости, он нажимает на кнопку управления очисткой. При этом данная команда меняет рабочую температуру утюга до значения, рекомендованного для активирования катализатора окисления, и обозначает начало заранее определенной фазы самоочистки, в течение которой поддерживается данное значение температуры, выше которого утюг автоматически отключается. Во время этой фазы катализатор окисления полностью выполняет свою функцию. Приставшие к подошве загрязнения подгорают без всякой опасности для белья, в том числе в полых зонах 52, 53, после чего подошва восстанавливает свои первоначальные свойства.