BR0317056B1 - Aparelho aquecedor revestido com um revestimento auto-limpante e processo para revestir aparelho aquecedor com um revesimento auto-limpante - Google Patents

Description

“APARELHO AQUECEDOR REVESTIDO COM UM

REVESTIMENTO AUTO-LIMPANTE E PROCESSO PARA REVESTIR APARELHO AQUECEDOR COM UM REVESTIMENTO AUTO- LIMPANTE” A invenção se refere aos aparelhos aquecedores ou destinados a serem aquecidos quando são utilizados e que compreendem um revestimento auto-limpante.

Alguns aparelhos aquecedores, como por exemplo às bases de ferro de passar roupa ou ainda os aparelhos de cozimento, apresentam qualidades de facilidade de uso e eficiência, dependentes entre outros do estado e da natureza da superfície de seu revestimento.

As bases de ferro de passar roupa podiam ser melhoradas pela atenção trazida as qualidades de deslizamento da superfície de passar, combinadas às qualidades que permitem a exposição mais fácil do tecido. Um modo de se obter estas qualidades é revestir as bases esmaltadas com um esmalte de aspecto liso, com eventualmente os tecidos de grande espessura que permitem expor o tecido durante o deslocamento do ferro. Outras bases metábcas tratadas mecanicamente e/ou revestidas ou não com um depósito para facilitar o deslizamento podem convir a um uso satisfatório.

Entretanto, no uso, a base pode carbonizar de modo mais ou menos difuso sobre sua superfície de passar, e de modo mais ou menos incompleto, as partículas orgânicas diversas captadas por atrito sobre os tecidos passados.

Mas quando a base é deslustrada, mesmo de modo pouco visível, esta perde parcialmente suas qualidades de deslizamento. Insensivelmente, com a incrustação, passar se toma mais difícil. Além disso, a usuária teme utilizar um ferro deslustrado, com medo que este possa alterar seu tecido. Nós conhecemos revestimentos de base de ferro de passar roupa que compreendem uma camada dura e resistente coberta, como indicado pela patente US4862609, uma camada que melhora as propriedades de superfície. Mas esta patente não indica a solução para betumar contra a incrustação.

As paredes dos aparelhos de cozimento são também freqüentemente revestidas com uma camada esmaltada de aspecto liso para que as eventuais projeções de gordura ou de alimentos não adiram na superfície. Nós conhecemos as superfícies auto-limpantes esmaltadas, por exemplo dentro dos fomos e os utensílios de cozimento tal como descritos no exemplo da patente US4029603 ou a patente FR2400876.

Contudo, os revestimentos não conferem inteira satisfação no que se refere a suas propriedades auto-limpantes. Há então a necessidade de um revestimento do aparelho aquecedor como dos aparelhos de cozimento ou das bases de ferro de passar roupa, que mantenha a superfície revestida limpa de qualquer contaminação por partículas orgânicas, e não incruste em uso normal, de modo a conservar suas qualidades iniciais. A presente invenção se refere a um aparelho aquecedor que compreende um suporte metálico em que ao menos uma parte é revestida com um revestimento auto-limpante, caracterizado pelo revestimento compreender: - a°) uma camada externa, em contato com o ar ambiente pelo menos um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides, - b°)pelo menos uma camada interna, situada entre o suporte metálico e a camada externa, compreendendo pelo menos um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB. A presente invenção tem também por objetivo um processo para revestir o suporte metálico de um aparelho aquecedor com um revestimento auto- limpante tal com acima, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - i) nós aquecemos a superfície do suporte metálico a ser revestida num forno a aproximadamente 400° C, - ii) nós colocamos a superfície do suporte metálico a ser revestida sob infravermelho a uma temperatura que vai de 400° C a 600° C por alguns segundos. - iii) nós pulverizamos uma solução de um precursor de catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB sobre a superfície do suporte metálico a ser revestida para se obter a camada interna, - iv) nós aquecemos novamente a superfície do suporte metálico a ser revestida, com a camada interna, num forno a aproximadamente 400° C, - v) nós colocamos de novo a superfície do suporte metálico a ser revestida sob infravermelho a uma temperatura que vai de 400° C a 600° C por alguns segundos. - vi) nós pulverizamos uma solução de um precursor de catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides sobre a camada interna para se obter a camada externa, - vii) nós recozemos a superfície do suporte metálico revestida com as camadas interna e externa sob infravermelho por alguns minutos.

Graças à invenção, nós obtemos um aparelho cujo revestimento auto- limpante apresenta uma atividade catalítica particularmente excelente e cuja aderência ao suporte metálico é muito boa.

Foi realmente constatado que a associação de um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB na camada interna com um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides na camada externa aumentaria no funcionamento a atividade auto-limpante do revestimento de modo sinergístico.

Graças à invenção, as partículas orgânicas em contato com a camada externa do revestimento são oxidadas quando o aparelho é aquecido. Além disso, o efeito de sinergia obtido pela associação particular de uma camada interna que compreende um catalisador de oxidação específico e uma camada interna que compreende um catalisador de oxidação específico diferente daquele da camada interna permite obter um revestimento que apresenta uma atividade catalítica particularmente eficiente. Assim, a superfície do revestimento é regenerada muito rapidamente.

Por exemplo, quando se passa roupa com um ferro de passar, as partículas orgânicas captadas pela base são oxidadas. Elas são de qualquer modo queimadas quando o ferro de passar está quente, o resíduo sólido eventual perde toda a aderência e se destaca da base. A base se mantém limpa.

Ainda, num aparelho de cozimento tal como um forno por exemplo, as projeções de gorduras presentes sobre a parede do forno são oxidadas a quente, o resíduo sólido se destaca da parede que se mantém limpa.

Além do mais, graças ao processo da invenção e em particular graças à exposição aos infravermelhos da superfície do suporte metálico a ser revestida, a aderência do revestimento ao suporte metálico é particularmente boa. Esta aderência melhorada permite aumentar a resistência aos atritos do revestimento, esta propriedade sendo particularmente vantajosa ao suporte metálico no caso de uma base de ferro de passar por exemplo.

Por “aparelho aquecedor”, nós entendemos no cerne do presente pedido, qualquer aparelho, artigo ou utensílio, que no curso de seu funcionamento atinja uma temperatura pelo menos igual a 45° C, e de preferência pelo menos igual a 90° C. O aparelho pode atingir esta temperatura de funcionamento pelos dispositivos que lhe são próprios, como por exemplo, uma base aquecedora integrada ao aparelho e munida de elementos aquecedores, ou por dispositivos externos. Tais aparelhos são por exemplo às bases de ferro de passar roupa, os aparelhos de cozimento, os fomos, os tostadores os utensílios de cozinha. A camada externa do revestimento de acordo com a invenção compreende um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides.

Por “platinóides”, nós entendemos, no ceme do presente pedido, os elementos que apresentam as propriedades análogas àquelas da platina, e em particular, além da platina, o rutênio, o ródio, o paládio, o ósmio e o irídio. De preferência, a camada externa compreende um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de paládio, os óxidos de platina e suas misturas.

Na prática, tais catalisadores de oxidação são bem conhecidos por si só.

Assim como seus processos de obtenção, sem que haja necessidade de descrever em detalhe seus métodos de preparação respectivamente. Assim, a título de exemplo, refere-se a platina no que diz respeito a oxidação, sua forma cataliticamente ativa pode ser obtida por calcinação ou decomposição de um sal ácido cloro-platínico ou qualquer outro precursor.

Deve-se entender que todo catalisador de oxidação retido de acordo com a presente invenção deverá manter-se suficientemente estável a temperatura de funcionamento do aparelho, e dentro dos limites da duração da vida útil do aparelho. A superfície da camada externa está diretamente em contato com o ar ambiente e com as sujidades orgânicas. Por “sujidades orgânicas”, nós entendemos no cerne do presente pedido qualquer substância combustível ou oxidável em contato com o ar ambiente, completamente ou parcialmente. A título de exemplo, nós podemos citar qualquer resíduo de fibras sintéticas, tais como as utilizadas nos artigos têxteis, por exemplo em polímero orgânico tal como poliamida ou poliéster, qualquer resíduo orgânico de produto de lavagem e eventualmente de produto de amaciamento, qualquer substância orgânica como as projeções de gorduras ou de alimentos. O catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides é distribuído sobre e/ou na camada externa do revestimento, lá onde este está em contanto com as sujidades, e de acordo com toda ou parte da camada externa, de modo contínuo ou descontínuo.

No caso de uma base de ferro de passar roupa que compreende ou não zonas de relevo, o catalisador de oxidação selecionado entre os platinóides está distribuído sobre a superfície externa da base, destinada a ser posta em contato com o tecido. O revestimento pode compreender, além do catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides, qualquer sub-camada do suporte interno cataliticamente inerte no que se refere a oxidação. O suporte aderente ao suporte metálico e cataliticamente inerte é de preferência selecionado entre os compostos de alumínio ou de silício, como por exemplo de alumínio sob a forma dividida ou em partículas, o esmalte, o politetrafluoroetileno e suas misturas.

Numa forma preferida de realização da invenção, o suporte cataliticamente inerte no que se refere à oxidação é um esmalte pouco poroso e/ou rugoso, em escala micrométrica e/ou nanométrica. O esmalte é por exemplo um esmalte vitrificado. O esmalte deve de preferência ser duro, ter um bom deslizamento e resistir a penetração de vapor ou umidade quentes. A camada externa do revestimento tem de preferência uma espessura, medida de acordo com o método RBS descrito no exemplo 1 do presente pedido, tendo de 10 nanômetros a 500 nm, e de preferência tendo ainda de 20 nanômetros a 120 nanômetros. O catalisador de oxidação da camada externa sendo ativado a uma temperatura do revestimento superior ou igual a 90° C, este limpa o dito revestimento quando este último é aquecido pelo menos em tal temperatura. A camada interna compreende pelo menos um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB, de preferência selecionado entre os óxidos de cobre, os óxidos de prata e suas misturas.

Na prática, tais catalisadores de oxidação são bastante conhecidos por si, assim como seus processos de obtenção, sem que seja necessário descrever em detalhes seus métodos de preparação respectivamente. A título de exemplo, trata-se do óxido de prata no que diz respeito ao catalisador de oxidação, nós podemos utilizar como precursor do nitrato de prata comercial vendido pela empresa Aldrich.

De preferência, a camada interna cataliticamente ativa tem uma espessura, medida de acordo com o método RBS descrito no exemplo 1 do presente pedido, tendo de 20 nanômetros a 50 nanômetros.

De preferência, o catalisador de oxidação presente na camada interna tem uma boa afinidade com o catalisador de oxidação presente na camada externa.

Com efeito, após a aplicação sobre o suporte das camadas interna e externa, o suporte é recozido e, quando nesta etapa, o catalisador de oxidação presente na camada interna pode difundir na camada externa e o catalisador de oxidação presente na camada interna. Numa forma preferida de realização da invenção, a camada externa compreende como catalisador de oxidação um óxido de paládio e a camada interna compreende como catalisador de oxidação um óxido de prata. Numa forma ainda preferida de realização da invenção, o óxido de prata foi difundido na camada externa e a camada externa compreende então uma mistura de óxido de paládio e de óxido de prata. Foi observado um efeito de sinergia particular ao nível da atividade catalítica do revestimento numa tal forma de realização da invenção.

Numa forma preferida de realização da invenção, o aparelho aquecedor está sob a forma de uma base de ferro de passar roupa que compreende uma superfície de passar e o revestimento recobre a superfície de passar.

Numa outra forma preferida de realização da invenção, o aparelho aquecedor é um aparelho de cozimento que compreende paredes suscetíveis de entrar em contato com sujeiras orgânicas e o revestimento recobre as paredes.

Num primeiro modo de funcionamento, o catalisador age na temperatura de funcionamento do aparelho e o revestimento se mantém limpo gradativamente com a utilização do aparelho.

Num segundo modo de funcionamento, quando numa fase dita de auto- limpeza, preliminar ou posterior a utilização do aparelho, esta última é regulada numa temperatura elevada, igual ou superior as temperaturas de funcionamento mais altas, esta é deixada então em espera durante um tempo predeterminado, durante o qual o catalisador de oxidação produz seu efeito. O usuário pode assim entreter seu aparelho regularmente, sem esperar por uma incrustação nefasta. O suporte metálico do aparelho de acordo com a invenção pode ser a base de qualquer metal comumente usado no campo dos aparelhos aquecedores como o alumínio, o aço ou ainda o titânio. O suporte metálico pode ele mesmo ser revestido com uma camada protetora como por exemplo uma camada esmaltada antes de ser recoberta com o revestimento da presente invenção. Assim, numa forma preferida de realização da invenção, o aparelho compreende uma camada intermediária em esmalte situada entre o suporte metálico e a camada interna cataliticamente ativo do revestimento. A aplicação das camadas cataliticamente ativas interna e externa sobre o suporte metálico, revestido ou não com uma camada esmaltada, se faz de preferência por pirólise, por aquecimento da superfície a ser revestida depois da pulverização sobre esta superfície quente de uma solução que contém um precursor do catalisador de oxidação.

Por “precursor”, nós entendemos toda forma química ou físico- química, do catalisador de oxidação, que é capaz de conduzir, ou de liberar este último por qualquer tratamento apropriado, por exemplo pirólise.

Numa forma de realização do processo de acordo com a invenção, a superfície do suporte metálico a ser revestida é aquecida num fomo a aproximadamente 400° C depois colocada muito rapidamente, por exemplo durante alguns segundos, sob infravermelho, até atingir uma temperatura superficial que pode ir de 400° C a 600° C. Esta operação amolece a superfície do suporte e permite aumentar a aderência ulterior do revestimento. Uma solução do precursor do catalisador de oxidação selecionado entre os elementos de transição do grupo IB é pulverizada sobre a superfície do suporte metálico. Em contato, com a superfície, o precursor se oxida e se fixa sobre o suporte e a água se evapora. Uma camada de espessura tendo de 20 a 50 nm é depositada. O suporte resfria muito rapidamente. Este é aquecido de novo no fomo a 400° C depois sob infravermelho a uma temperatura que pode ir de 400° C a 600° C durante alguns segundos. Uma solução do precursor do catalisador de oxidação selecionado entre os platinóides é pulverizada por baixo da camada interna. Uma camada de espessura que tem de 20 a 50 nm é depositada. O suporte assim revestido é em seguida recozido sob infravermelho durante alguns segundos, por exemplo durante cinco minutos. Nós obtemos um suporte revestido com um revestimento cujas propriedades auto-limpantes são particularmente boas. A invenção será mais bem compreendida com a leitura dos exemplos que seguem e os desenhos anexos. A figura 1 é uma vista em corte de uma base de ferro de passar roupa de acordo com a invenção. A figura 2 é uma vista em corte de uma base de ferro de passar roupa de acordo com a invenção que compreende uma camada protetora esmaltada.

No que se refere à figura 1, é representado em corte um aparelho aquecedor 1 sob a forma de uma base de ferro de passar roupa que compreende um suporte metálico 2 revestido com uma camada interna 3 e com uma camada externa 4. A base compreende também uma base aquecedora 6 munida de elementos aquecedores 7. O suporte 2 e a base 6 são montados por meios mecânicos ou por colagem. A camada interna 3 compreende um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB e a camada externa 4 compreende um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides.

No que se refere à figura 2, é representado em corte uma base de ferro de passar roupa 1 que compreende um suporte metálico 2 revestido com uma camada intermediária 5, uma camada interna 3 e com uma camada externa 4. A base compreende também uma base aquecedora 6 munida de elementos aquecedores 7, colados sobre o suporte 2. A camada interna 3 compreende um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB e a camada externa 4 compreende um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides. A camada protetora 5 é um esmalte.

Exemplo 1 Uma base limpa de ferro de passar roupa em alumínio esmaltado é colocada sobre um suporte de alumínio de aproximadamente 2 cm para conservar melhor o calor. O conjunto é aquecido a 400° C em um forno. A base, com o suporte, são colocados por alguns segundos sob infravermelho até atingir uma temperatura superficial compreendida entre 400° C e 600° C. O nitrato de prata vendido pela empresa Aldrich, é posto em solução em água a 4 g/L e é pulverizado por meio de uma pistola pneumática sobre a base. Uma camada de aproximadamente 40 a 50 nm, medida de acordo com o método RBS, é depositada. O método RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) é uma técnica de análise baseada na interação elástica entre um feixe de íons 4He2i e as partículas componentes da amostra. O feixe de alta energia (2MeV) marca a amostra, os íons retro-difundidos são detectados sob um ângulo teta. O espectro assim adquirido representa a intensidade dos íons detectados em função de sua energia e permite determinar a espessura da camada. Este método é descrito no W. K. Chu and G. Langouche, MRS Bulletin, January 1993, p 32.

Após a aplicação desta camada interna, a base é de novo aquecida no forno a 400° C depois colocada por alguns segundos sob infravermelho numa temperatura compreendida entre 4(K)° C e 600° C. Uma solução aquosa de nitrato de paládio estabilizada pelo ácido nítrico, vendido pela empresa Metalor, é pulverizada por meio de uma pistola pneumática sobre a base. Uma camada de aproximadamente 40 a 50 nm, medida de acordo com o método descrito acima, é depositada.

Após a aplicação desta camada externa, o conjunto é recozido sob infravermelho a 500° C por três minutos. Nós obtemos uma base de ferro de passar roupa cujo revestimento auto- limpante adere particularmente bem à base e possui uma ótima atividade catalítica e conserva suas qualidades de deslizamento.

Claims (12)

1. Aparelho aquecedor (1) que compreende um suporte metálico (2) em que pelo menos uma parte é revestida com um revestimento auto-limpante, CARACTERIZADO pelo revestimento compreender: a°) uma camada externa (4), em contato com o ar ambiente, compreendendo pelo menos um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides, b°)pelo menos uma camada interna (3), situada entre o suporte metálico (2) e a camada externa (4), compreendendo pelo menos um catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo catalisador de oxidação da camada externa (4) ser selecionado entre os óxidos de paládio, os óxidos de platina e suas misturas.

3. Aparelho de acordo com as reivindicações 1 e 2, CARACTERIZADO pelo catalisador de oxidação da camada interna (3) ser selecionado entre os óxidos de cobre, os óxidos de prata e suas misturas.

4. Aparelho de acordo com as reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pela camada externa (4) compreender como catalisador de oxidação um óxido de paládio e a camada interna (3) compreender como catalisador de oxidação um óxido de prata.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pela camada externa compreender uma mistura de óxido de paládio e óxido de prata (20).

6. Aparelho de acordo com as reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pela espessura da camada externa (4), medida de acordo com o método RBS varia de 10 a 500 nanômetros, e de preferência variando ainda de 20 nanômetros a 120 nanômetros.

7. Aparelho de acordo com as reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pela espessura da camada interna (3), medida de acordo com o método RBS, varia de 20 nanômetros a 50 nanômetros.

8. Aparelho de acordo com as reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO por compreender ainda uma camada intermediária (5) situada entre o suporte metálico (2) e a camada interna (3) do revestimento que constitui um suporte cataliticamente inerte no que se refere à oxidação, selecionada entre as ligas de alumínio, esmalte, o politetrafluoroetileno e suas misturas.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pela camada intermediária (5) situada entre o suporte metálico (2) e a camada interna (3) do revestimento ser um esmalte.

10. Aparelho de acordo com as reivindicações 1 a 9, CARACTERTZADO por estar sob a forma de uma base de ferro de passar roupa que compreende uma superfície de passar roupa e que o revestimento recobre a superfície de passar.

11. Aparelho de acordo com as reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO por estar sob a forma de um aparelho de cozimento que compreende paredes suscetíveis de entrar em contato com sujeiras orgânicas e o revestimento recobre estas paredes.

12. Processo para revestir o suporte metálico (2) de um aparelho aquecedor (1) com um revestimento auto-limpante de acordo com as reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO por compreender as seguintes etapas; i) nós aquecemos a superfície do suporte metálico a ser revestida num forno a aproximadamente 400° C, ii) nós colocamos a superfície do suporte metálico a ser revestida sob infravermelho a uma temperatura que vai de 400° C a 600° C por alguns segundos. iii) nós pulverizamos uma solução de um precursor de catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos dos elementos de transição do grupo IB sobre a superfície do suporte metálico a ser revestida para se obter a camada interna (3), iv) nós aquecemos novamente a superfície do suporte metálico a ser revestida, com a camada interna, num forno a aproximadamente 400° C, v) nós colocamos a superfície do suporte metálico a ser revestida, com a camada interna, sob infravermelho a uma temperatura que vai de 400° C a 600° C por alguns segundos, vi) nós pulverizamos uma solução de um precursor de catalisador de oxidação selecionado entre os óxidos de platinóides sobre a camada interna para se obter a camada externa (4), vii) nós recozemos a superfície do suporte metálico revestida com as camadas interna e externa sob infravermelho por alguns minutos.