JP4083228B2 - アイロン及びアイロン用ソールプレート - Google Patents

Description

本発明は、金属のソールプレートを有しており、無機重合体を含有する減摩層が備えられているアイロンに関する。また、本発明は、減摩層を有しており、アイロンに用いるのに適するソールプレートに関する。
序文に記載した種類のアイロンは、それ自体、例えば、欧州特許出願第ＥＰ−６４０．７１４号及びそれに相当する米国特許第５．５９２．７６５号明細書から知られている。前記特許出願は、さらに特に、ステンレス鋼のソールプレートを備えており、ポリシリケートの減摩層で被覆されている、アイロンを記載している。この減摩層は、溶液からゾル−ゲル技術によって設けることができる。
所定の条件下で、既知のアイロンの減摩層の耐引掻性が最適状態に及ばないことが見出された。例えば、アルミニウムのソールプレートを用いる場合、減摩層の耐引掻性は満足なものではない。かかるアイロンの減摩層を鋭利な物体上で動かし、しかも同時に、その上に圧をはたらかせる場合、減摩層が破断し得ることが見出された。
本発明の目的は、前記既知のアイロンを改善することにある。本発明は、さらに特に、減摩層の耐引掻性が既知のアイロンのものよりも高いアイロンを提供することを目的とする。また、本発明は、優れた耐引掻性を有するソールプレートを提供するものである。
本発明のこれらの目的及び他の目的は、序文に記載した種類のアイロンによって達成されるが、このアイロンは、減摩層に面するソールプレートの部分がアルミニウムから主として形成されており、及び硬質中間層がソールプレートと減摩層との間に設けられていることを特徴とする。
本発明は、下層がアルミニウムから形成されているという事実によって、好ましくない耐引掻性が引き起こされるという洞察に、実験的に到達したことに基づいている。所定の条件下で、この材料は、アイロン掛けの間に起こり得る総合的な負荷に対抗するには柔らかすぎることが分かる。この問題は、硬質中間層を減摩層とソールプレートとの間に用いることにより克服することができることが見出された。
原則として、本発明のアイロンのソールプレートは、成形アルミニウムの単一ブロックからなることができる。しかし、あるいはまた、種々の部分から構成されるソールプレートを用いることができる。これについての例は、製造の容易性に寄与するために興味深く、ダイカストで製造し得るアルミニウムの第１の部分を含むソールプレートであり、この第１の部分には、薄いプレートの形態の実質的に純粋なアルミニウムの第２の部分が固定されている。実質的に純粋なアルミニウムは、比較的柔らかいことが見出された。結果として、この材料のソールプレート及びソールプレートの部分は、その上に立体的な無機重合体を含有する既知の減摩層が備えられており、減摩層におけるクラックの形成に特別に鋭敏である。特に、かかる構成において、硬質中間層の存在は、重要な利点である。
硬質層は、本明細書では、硬度がアルミニウムの硬度の少なくとも２倍、及び好ましくは少なくとも５倍である層を意味すると理解すべきことに注目される。かかる硬質層は、例えば、減摩層を適用する前にソールプレートの表面を処理することによって得ることができる。アルミニウムの表面は、例えば、ニトロ化又は炭酸法によって硬化させることができる。前記方法においては、アルミニウム層において、それぞれ、窒素又は炭素の拡散が起こり、これがソールプレートの表面に位置する。
他の解法は、コストの観点から更に興味深く、薄いプレート状に成形した硬質層を用いることによって成立する。かかるプレートは、アルミニウム（部分）の表面に、例えば、ビーディング、相互接着によって及び／又はねじ、鋲等のような機械的な固定手段によって固定される必要がある。この点で、焼入鋼又はＣｒＮｉ−鋼の薄いプレートは、極めて有効であることが証明された。これらのプレートは、片面上に前記減摩層が設けられ、その後それらがソールプレートに未被覆表面で固定される。かかるプレートの厚さは、０．２〜４．０ｍｍの間の範囲内で選ばれるのが好ましい。
本発明のアイロンの更に興味深い例は、硬質中間層がアルミニウム酸化物からなることを特徴とする。かかる硬質中間層は、減摩層を設ける前にソールプレートのアルミニウム表面の電気化学的酸化による簡単な方法で得ることができる。この酸化物層を設ける適切な方法は、一般に、”（硬質）陽極酸化法”、”アルマイト加工法”及び”乳光法”と称される。更なる実験は、無機重合体を含有する減摩層が、かかるアルミニウム酸化物の中間層に極めて良好に結合することを明らかにした。
中間層の厚さは、５マイクロメーターと６０マイクロメーターの間で変化するのが好ましい。中間層の厚さが５マイクロメーター未満の場合、その時、減摩層の耐引掻性が不十分にしか改善されない。６０マイクロメーターを超える厚さを有する硬質中間層は、コストの観点から魅力がない。両欠点の間の最適な中間物は、１０〜４０マイクロメーターの間の範囲内の厚さを有する中間層によって達成される。
減摩層の無機重合体はゾル−ゲル法によって、硬質層上に設けられるのが好ましい。この方法では、立体的な、無機重合体が形成される。所要により、この重合体は、有機側基を含むことができる。適切な減摩層は、Ｚｒ−酸化物、Ａｌ−酸化物、Ｔｉ−酸化物及び、好ましくは、Ｓｉ−酸化物、又はそれらの混合物に基づく重合体を含んでいる。
基体上に層を製造するためにゾル−ゲル溶液を用いる場合、まず第一に、液体中の固形粒子のコロイド懸濁液を調製する。本発明の場合、前記コロイド懸濁液は、有機溶媒中の加水分解された金属−アルコキシド粒子からなるのが好ましい。ちなみに、既知の金属アルコキシドは、Ｔｉ−、Ｚｒ−、Ａｌ−及びＳｉ−テトラアルコキシドである。通常、アルコールを有機溶媒として用いる。前記コロイド溶液は、所定量の水並びに触媒としての少量の酸又は塩基を金属−酸化物（混合物）に添加することによって形成する。得られたコロイド溶液は、アルコール中で安定化され、次いで、薄層の形態で、所望の基体上に提供することができる。添加された触媒と水は、アルコキシドの（部分的）加水分解を引き起こす。結果として、重縮合が起こるので、無機重合体が形成される。この方法は高温で促進される。得られたゾル−ゲル層の溶媒は、供給過程中に主として蒸発する。残余の溶媒は高温で蒸発させる。
ゾル−ゲル法によれば、極めて薄い層の立体的な、無機重合体をアルミニウムソールプレートの硬質中間層上に形成することができる。前記金属−テトラアルコキシドを用いる場合、前記層の厚さは約０．５マイクロメーター以下である。前駆体として金属アルコキシドを有する立体的な、無機重合体を基礎とする薄い層の使用は、本発明にかかる減摩層が著しく安価になることを保証する。立体的な無機重合体が線形の無機重合体よりも高い硬度と耐破壊性を示すことは、注目される。したがって、立体的な重合体が好ましい。
コロイド溶液をソールプレート上に層の形態で設けるには種々の方法があり、例えば、浸漬被覆又はスピニングによる。好ましくは、この層は噴霧技術によって設けられる。この方法で設けられた層は、スピン−コーティングによって設けられた層よりも低い摩擦係数を有する。より一層厚い層を望む場合には、塗布工程を多数回繰り返す。
本発明のアイロンの好適例は、本発明に従って、立体的な、無機重合体が重合アルキルトリアルコキシシランから主として構成されることを特徴とする。この種の重合シランに基づく減摩層が、前述した特許の刊行物に開示されたようなテトラアルコキシシラン上に基づく減摩層よりも実質的に高い耐破壊性を示すことが見出された。したがって、本発明のこの例にかかるアイロンの減摩層の層厚は、従来技術にかかるアイロンの減摩層の層厚よりも著しく厚くすることができる。比較的厚い減摩層の使用は、この層の耐摩耗性の増加に寄与する。本発明のアイロンの減摩層は、１０〜２５マイクロメーターで変化する厚さで形成することができる。耐久性を最適化するには、既知の減摩層の層厚を実際上２０マイクロメーター以下にする必要がある。減摩層における望ましくないクラック形成が、より一層大きな厚さで生じ得ることが見出された。この種の減摩層の最適な厚さは５〜１５マイクロメーターの間で変化する。
特に、低級アルキル基、例えば、フェニル−、プロピル−及びエチル−トリアルコキシシランが、この種の減摩層に極めて有利に用いることができることが見出された。最良の結果がメチルトリアルコキシシランを用いて達成された。メチルトリアルコキシシランで得られた層は、高級及び／又はより一層複雑なアルキル基を含むシランから製造された層よりも良好な耐熱性を示す。
減摩層が、ある量の充填材、例えば、酸化物のナノ粒子を有利に含むことがさらに見出された。これらの酸化物粒子は、１００ｎｍ以下の平均粒径を有する。これについての適切な例は、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂及び／又はＳｉＯ₂のナノ−粒子である。前記粒子の量は、減摩層の全重量について計算して、３０〜７０重量％の範囲内で変化するのが好ましい。良好な結果は、約５０重量％のナノ−粒子を減摩層において充填材として用いることにより達成された。これらの充填材の存在は、減摩層の硬度の増加を導く。
本発明のアイロンの他の興味深い例は、本発明に従って、減摩層が充填剤として無機有色顔料を含むことを特徴とする。これらの有色顔料は、また、減摩層により一層高い硬度を提供する。加えて、減摩層の”外観”は、かかる有色顔料の存在によって改善される。特に、（混合した）金属酸化物を基礎とする無機有色顔料は、満足するものであることがわかる。数種の極めて適切な種類の有色顔料は、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｏＡｌ₂Ｏ₄、並びにＴｉＮｉＳｂ及びＴｉＣｒＳｂを基礎とする混合金属酸化物である。これら有色顔料は、数十マイクロメーターの平均粒径を有する。したがって、これらは、特に、より一層厚い減摩層、例えば、アルキルトリアルコキシシランによって製造され得る減摩層に用いるのに適切である。
本発明は、また、減摩層が設けられ、アイロンに用いるのに適切な自由に動くソールプレートに関する。本発明によれば、減摩層に面する本発明にかかるソールプレートの部分が主としてアルミニウムから構成され、及び硬質中間層がソールプレートと無機重合体の減摩層との間に設けられている。本発明が通常のアイロン及び蒸気アイロンともに用いることができることは注目される。
本発明のこれらの観点及び他の観点は、以下に記載する例から明らかになり、及びこれらの例を参照して説明される。
図面において：
図１は、本発明のアイロンを示す。
明瞭性のために、図１に示すアイロンは、特に種々の層の厚さを、比率に従って描いていないことが注目される。
図１は、本発明の好適例の蒸気アイロンの概略側面図である。前記アイロンは、合成樹脂製ハウジング（１）を含み、その下部面に金属のソールプレート（２）が設けられている。この場合、ソールプレートは、ダイカストで製造し得るアルミニウムのブロック（６）から形成され、このブロックに純粋なアルミニウムの薄いプレート（３）が固定されている。ハウジングから向きがそれているソールプレートの表面には、連続して、硬質中間層（４）と減摩層（５）とが設けられている。この硬質中間層（４）は、例えば、別々に設けられたＮｉＣｒ−鋼のプレート又は、好ましくは、電気化学的に設けられたアルミニウム酸化物の薄層からなる。減摩層（５）は、ゾル−ゲル法によって設けられる立体的な無機重合体を含む。以下には、幾つかのアイロンの例を記載する。
従来技術にかかる第１の例では、アイロンのソールプレートは、Ｓｉ含有アルミニウムの固形の、ダイカストブロックを含む。このブロックには、更にゾル−ゲル法によって、０．３マイクロメーターの層厚のポリシリケートが、上述した特許明細書第ＥＰ−６４０．７１４号に記載されているように設けられる。このアイロンを”タイプＡ”と称する。
本発明の第１の例では、アイロンのソールプレートは、Ｓｉ含有アルミニウムの固形の、ダイカストブロックを含む。ＮｉＣｒ−鋼の薄いプレート（０．４ｍｍ厚）の形態の硬質層がそのソールプレートに固定される。この目的のために、プレート及び前記ブロックの主要な表面を互いに接着し、及びプレートの縁をビード化した。アイロンから向きがそれている表面上で、このプレートには、薄い減摩層が既に設けられている。この層は、０．４マイクロメーターの厚さのポリシリケートの層から構成された。この層は、上述の特許明細書に記載されたように設けた。このアイロンを”タイプＢ”と称する。
本発明の第２の例では、アイロンのソールプレートは、Ｓｉ含有アルミニウムの固形の、ダイカストブロックを含む。純粋なアルミニウムの薄いプレート（１．６ｍｍ厚）をねじ及び接着部によって、ブロック上に設けた。ブロックから向きがそれているこのプレートの表面に、連続して、硬質層と立体的な無機重合体の減摩層とを設けた。硬質層は、２３マイクロメーターの厚さのアルミニウム酸化物の層からなり、この酸化物は、電気化学的な堆積、（硬質陽極酸化）によって設けた。減摩層は、０．６マイクロメーターの厚さのポリシリケートの層からなる。この層は、上述の特許明細書に記載されているように設けた。このアイロンを”タイプＣ”と称する。
本発明の第３の例では、アイロンは、第２の例のソールプレートと実質的に同一のソールプレートを含む。しかし、第３の例では、硬質層の厚さを３５マイクロメーターとした。この第３の例では、減摩層は、１０マイクロメーターの厚さを有しており、及び有機的に修飾した立体的な無機重合体を含んでいた。減摩層の硬度を高めるために、この層は、また、ある量の酸化物ナノ粒子並びに相対的に少量の無機有色顔料を含んでいた。このアイロンを”タイプＤ”と称する。
”タイプＤ”のアイロンの減摩層を以下のようにして製造した。まず、１９．４ｇのＭＴＭＳ（メチルトリメトキシシラン）、０．９ｇのＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）、２．７ｇのＨＡｃ（酢酸）、２０ｇの酸化物ナノ粒子（５０％の固形分を有するシリカゾル；ルドックス）及び１ｇの無機有色顔料を含有するゾル−ゲル溶液を調製した。１時間の加水分解の後、この溶液を、陽極酸化したアルミニウムのソールプレートのアイロン掛け面上に、噴霧ロボットによって噴霧した。このようにして設けたゾル−ゲル層を、３００℃で４５分間硬化させた。得られた減摩層は、有機的に修飾されたポリシリケート（厚さ１０マイクロメーター）の立体的な無機重合体を主として含有していた。無機顔料の種類によって、減摩層は異なる色調に製造することができた。この層は、良好な耐引掻性及び金属ソールプレートに対する良好な接着性を示した。ソールプレートを５００回、２０〜３００℃の温度サイクルに曝した後、接着性の劣化は起こらなかった。
４種のアイロンの比較から、次の結論を引き出すことができる。すべての場合に、硬質中間層の使用は、減摩層の耐引掻性の増強を導く。製造の容易性に関連する理由から、アルミニウム酸化物の電気化学的に処理した層によって形成された硬質層の使用は、明らかな利点を有する。立体的な無機重合体を基礎とする減摩層のかかる層に対する接着性は、例えば、ＮｉＣｒ鋼のプレートに対する接着性よりも良好である。有機的に修飾したトリアルコキシシランの使用の重要な利点は、これらがより一層厚い減摩層を製造可能にすることである。加えて、減摩層の硬度の更なる増加を引き起こす酸化物ナノ粒子は、この種の層に混合することができる。他の利点は、この目的のため、また、無機有色顔料をこの種の厚い減摩層に混合することができる。更に、これらの有色顔料は、この層に魅力のある外観を提供する。

Claims (5)

1. 無機重合体を含有する減摩層が設けられる、アイロン用の金属ソールプレートであって、
   該減摩層に面する該ソールプレートの部分が、アルミニウムで作られ、且つ、
   アルミニウムの硬度の少なくとも二倍である硬度を備えた、ニトロ化又は炭酸法によって該ソールプレートの表面を硬化させることによって得られた、中間層が、該ソールプレートと該減摩層との間に設けられ、且つ、
   該減摩層の該無機重合体が、ゾル−ゲル法によって設けられる
   ことを特徴とする、金属ソールプレート。
2. 前記無機重合体が、主として、重合したアルキルトリアルコキシシラン、特にメチルトリアルコキシシランで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の金属ソールプレート。
3. 前記減摩層が、酸化物のナノ粒子を含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の金属ソールプレート。
4. 前記減摩層が、無機有色顔料をもまた含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属ソールプレート。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属ソールプレートを有するアイロン。

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