ES2198573T3 - Plancha y placa base para una plancha. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una plancha de planchar cuya suela metálica está provista con una capa antifricción que contiene un polímeros no orgánico. Para mejorar la resistencia a la rayadura de la capa antifricción, una apa intermedia dura está dispuesta entre la capa antifricción y la parte principalmente de aluminio de la suela enfrentada a la capa antifricción. Esta capa intermedia está preferentemente hecha por un óxido de aluminio depositado por tratamiento electroquímico. La utilización de alquilo trialcoxisilano polimerizado, en particular de metil trimetoxisilano, en la capa antifricción permite realizar capas que son más espesas y por consiguiente más resistentes a la rayadura. Se puede incorporar a dichas capas nanopartículas obtenidas por vía de oxidación y colores de pigmentación no orgánicos para aumentar aun más la resistencia a la raydadura.

Description

Plancha y placa base para una plancha.

La invención se refiere a una placa base o suela metálica para una plancha que está provista de una capa antifricción que contiene un polímero inorgánico. La invención también se refiere a una plancha que tiene una placa base metálica con una capa antifricción.

Una placa base para una plancha del tipo mencionado en el párrafo anterior es conocida de por sí, por ejemplo, por la Solicitud de Patente Europea EP-A-640714. Dicha Solicitud de Patente describe más específicamente una plancha que está provista de una placa base de acero inoxidable, que está revestida con una fina capa antifricción de polisilicato. Esta capa antifricción puede aplicarse a partir de una solución por medio de una técnica sol-gel.

Se ha hallado que, bajo ciertas condiciones, la resistencia al rayado de una capa antifricción de la plancha conocida está lejos de ser óptima. Por ejemplo, si se utiliza una placa base de aluminio, la resistencia al rayado de la capa antifricción no es satisfactoria. Se ha hallado que pueden aparecer fisuras o fracturas, en la capa antifricción de tal plancha, si la capa antifricción se desliza sobre objetos ásperos y, simultáneamente, se ejerce una cierta presión sobre ella.

Un objeto de la invención es dicha placa base conocida. La invención más especialmente se propone proporcionar una placa base para una plancha cuya resistencia al rayado de la capa antifricción sea mayor que la de las placas base conocidas. La invención también proporciona una placa base con una mejor resistencia al rayado.

Estos y otros objetos de la invención se consiguen con una placa base del tipo mencionado en el párrafo inicial, que está caracterizada porque la parte de la placa base que está de cara a la capa antifricción está hecha de aluminio, y, entre la placa base y la capa antifricción, se proporciona una capa intermedia con una dureza que es por lo menos dos veces la del aluminio.

Esta invención se basa en la idea confirmada experimentalmente de que la insatisfactoria resistencia al rayado se debe al hecho de que la capa inferior es de aluminio. Bajo ciertas condiciones, este material resulta ser demasiado blando para hacer frente a las cargas de compresión que pueden darse durante el planchado. Se ha hallado que este problema puede solucionarse empleando una capa dura intermedia entre la capa antifricción y la placa base.

Se ha observado, en el documento DE-A-4410410, que una placa base de aluminio para una plancha se revistió con una capa de óxido metálico obtenida por un procedimiento de anodización dura, cuya capa de óxido constituye la superficie deslizante. La capa de óxido metálico puede cubrirse con una capa de politetrafluoretileno (PTFE) por medio de un procedimiento de sinterización. Sin embargo, el politetrafluoretileno es un polímero orgánico. La capa de PTFE penetra dentro de la capa de óxido de forma que partes aisladas del óxido metálico sobresalen a través de la capa de PTFE. La placa base de esta plancha desliza sustancialmente sobre estas partes aisladas de óxido. Además, por el documento US-A-4862609 se sabe que la placa base de una plancha que comprende un cuerpo base que es preferiblemente colada de aluminio que tiene en su superficie de planchado un revestimiento poroso formado por una capa mecánicamente resistente. Esta capa está revestida con un agente orgánico aglutinante tal como PTFE o PFA o silicona. En estas dos placas bases conocidas la superficie de planchado consta de una capa orgánica, mientras que en la presente invención esta capa es un polímero inorgánico.

En principio, la placa base de la plancha según la invención puede estar hecha de un único bloque de aluminio conformado. Sin embargo, alternativamente, se pueden utilizar placas bases que se compongan de varias partes. Un ejemplo de esto, que es interesante porque ayuda a la facilidad de la fabricación, es una placa base que se compone de una primera parte de aluminio moldeada en coquilla a la que está fijada una segunda parte de aluminio sustancialmente puro en forma de placa fina. Se ha hallado que el aluminio sustancialmente puro es relativamente blando. Por consiguiente, las placas bases y las partes de placas bases de este material, sobre las que está fijada la conocida capa antifricción que contiene el polímero inorgánico tridimensional, son muy sensibles a la formación de grietas en la capa antifricción. Especialmente en tal tipo de construcción, la presencia de una capa dura intermedia proporciona una importante ventaja.

Hay que advertir que se debe entender por capa dura en este contexto, una capa cuya dureza sea al menos dos veces, y preferiblemente al menos cinco veces la del aluminio.

Tal capa dura puede obtenerse por ejemplo, tratando la superficie de la capa base antes de que se le aplique la capa antifricción. La superficie de aluminio puede endurecerse, por ejemplo, por un proceso de nitración, o un proceso de carbonación. En dicho proceso tiene lugar una difusión de nitrógeno o carbono, respectivamente, en la capa de aluminio que está situada en la superficie de la placa base.

Otra solución que es más interesante desde el punto de vista de costes, consiste en el uso de una capa dura y fina, con la forma de la placa. Tal placa ha de fijarse a la superficie de la parte de aluminio, por ejemplo rebordeándola, encolándolas entre sí y/o por medios mecánicos de fijación tales como tornillos, remaches, etc. A este respecto, las placas finas de acero endurecido o de acero al Cr-Ni demostraron ser muy eficaces. A estas placas se las dota de dicha capa antifricción sobre una de sus caras, de forma que se fijen, con la superficie no revestida a la placa base. El espesor de tales placas se elige preferiblemente en el intervalo entre 0,2 y 4,0 mm.

Otra realización interesante de la placa base según la invención, se caracteriza porque la capa dura intermedia es de óxido de aluminio. Tal capa dura intermedia puede obtenerse de manera sencilla oxidando electroquímicamente la superficie de aluminio de la placa base antes de fijar la capa antifricción. Los métodos adecuados de proporcionar la capa de óxido se conocen comúnmente como "anodización (dura)", "eloxidización" y "opalesciación". Experimentos adicionales han mostrado que la capa antifricción que contiene el polímero inorgánico se une muy bien con la tal capa intermedia de óxido de aluminio.

El espesor de la capa intermedia oscila preferiblemente entre 5 micrómetros y 60 micrómetros. Si el espesor de la capa intermedia es de 5 micrómetros o menos, la resistencia al rayado de la capa antifricción se mejora de manera insuficiente. Las capas intermedias duras que tengan un espesor de 60 micrómetros o más no son atractivas desde el punto de vista de costes. Se consigue un compromiso óptimo entre ambas desventajas con capas intermedias que tengan un espesor en el intervalo entre 10 y 40 micrómetros.

El polímero inorgánico de la capa antifricción se fija preferiblemente sobre la capa dura por medio de un procedimiento sol-gel. En este procedimiento se forma un polímero inorgánico tridimensional. Si fuera necesario, este polímero puede incluir también grupos orgánicos secundarios. Las capas antifricción adecuadas contienen polímeros basados en óxido de Zr, óxido de Al, óxido de Ti y, preferiblemente, óxido de Si, o sus mezclas.

Cuando se emplea una solución sol-gel para la fabricación de capas sobre un sustrato, primeramente se prepara una suspensión coloidal de partículas sólidas en un líquido. En el caso presente, dicha suspensión coloidal consta preferiblemente de partículas hidrolizadas de un alcóxido metálico en un disolvente orgánico. En relación con esto, los alcóxidos metálicos conocidos son los tetraalcóxidos de Ti, Zr, Al y Si. Generalmente se utiliza un alcohol como disolvente orgánico. Dicha solución coloidal se forma añadiendo una determinada cantidad de agua, así como una pequeña cantidad de un ácido o de una base (o mezcla de ellos)como catalizador al óxido metálico. La solución coloidal resultante que se estabiliza en alcohol puede añadirse a continuación, en forma de capa fina, sobre el sustrato deseado. El catalizador y el agua añadidos producen la hidrólisis (parcial) de los alcóxidos. En consecuencia, tiene lugar la policondensación, de manera que se forma un polímero inorgánico. Este procedimiento se acelera a una temperatura más elevada. Los disolventes de la capa sol-gel resultante se evaporan en su mayor parte durante el procedimiento de deposición. Los disolventes residuales se evaporan a una temperatura más elevada.

Por medio del procedimiento sol-gel, pueden formarse capas muy finas del polímero inorgánico tridimensional sobre la capa dura intermedia de la placa base de aluminio. Si se emplean tales tetraalcóxidos metálicos, el espesor de dichas capas es de aproximadamente 0,5 micrómetros o menos. El empleo de capas finas sobre la base de un polímero inorgánico tridimensional con alcóxidos metálicos como precursor asegura que las capas antifricción de la invención sean muy baratas. Se observa que los polímeros inorgánicos tridimensionales presentan una mayor dureza y resistencia a las fisuras que los polímeros inorgánicos lineales. Por tanto, se prefieren los polímeros tridimensionales.

Hay varios modos de proporcionar la solución coloidal sobre la placa base en forma de capa, por ejemplo por revestimiento por inmersión o por centrifugación. Preferiblemente, la capa se añade por medio de técnicas de pulverización. Las capas añadidas de esta forma tienen un menor coeficiente de fricción que las capas depositadas por centrifugación. Si se precisan capas de mayor espesor, el procedimiento de aplicación se repite un cierto número de veces.

Una realización favorable de la placa base de acuerdo con la invención se caracteriza según la invención porque el polímero inorgánico tridimensional se compone predominantemente de un alquil-trialcoxisilano polimerizado. Se ha hallado que las capas antifricción basadas en este tipo de silanos polimerizados presentan una resistencia a las fisuras sustancialmente mayor que las capas antifricción basadas en tetraalcoxisilanos descritas en la publicación de Patente antes mencionada. Consecuentemente, el espesor de capa de la capa antifricción de la plancha según esta realización de la invención puede ser mucho más grueso que el espesor de capa de la capa antifricción de una plancha según la técnica anterior. El empleo de una capa antifricción relativamente gruesa contribuye a un aumento de la resistencia al desgaste de la capa. La capa antifricción de la plancha según la invención puede fabricarse de un espesor comprendido entre 10 y 25 micrómetros. Para optimizar la utilizabilidad, el espesor de capa de la conocida capa antifricción, en la práctica debe ser menor de 20 micrómetros. Se ha hallado que la indeseable formación de grietas en la capa antifricción puede tener lugar a espesores mayores. El espesor óptimo de este tipo de capas antifricción oscila entre 5 y 15 micrómetros.

Se ha hallado que, especialmente, los grupos alquilo inferiores, como los fenil-, propil- y etil-trialcoxisilano pueden emplearse muy ventajosamente en este tipo de capa antifricción. Los mejores resultados se consiguieron con metil-trialcoxisilano. Las capas obtenidas con el metil-trialcoxisilano presentaron una mejor resistencia a altas temperaturas que las capas fabricadas a partir de silanos con grupos alquilo superiores y/o más complejos.

Adicionalmente se ha hallado que la capa antifricción contiene, ventajosamente, una cierta cantidad de una carga, tal como nanopartículas de tipo óxido. Estas partículas de tipo óxido tienen un tamaño medio de partículas de menos de 100 nm. Entre los ejemplos adecuados de estas, están las nanopartículas de ZrO_{2}, Al_{2}O_{3}, TiO_{2} y/o SiO_{2}. La cantidad de dichas partículas varía preferentemente desde 30 a 70% en peso, calculado con respecto al peso total de la capa antifricción. Se obtuvieron buenos resultados empleando aproximadamente 50% en peso de nanopartículas como carga de la capa antifricción. La presencia de estas cargas conduce a un incremento de la dureza de la capa antifricción.

Otra realización interesante de la placa base según la invención se caracteriza según la invención porque la capa antifricción contiene pigmentos inorgánicos colorantes como carga. Estos pigmentos colorantes también dan a la capa antifricción una mayor dureza. Además, el "aspecto" de la capa antifricción se mejora por la presencia de tales pigmentos colorantes. Especialmente, los pigmentos colorantes inorgánicos a base de óxidos metálicos (mixtos) son satisfactorios. Algunos tipos muy adecuados de pigmentos colorantes son Fe_{2}O_{3}, CoAl_{2}O_{4}, así como óxidos metálicos mixtos a base de TiNiSb y TiCrSb. Estos pigmentos colorantes tienen un tamaño medio de partículas de varias décimas de micrómetro. Consecuentemente, son adecuados, especialmente, para su empleo en capas antifricción más gruesas, tal como en capas antifricción que pueden fabricarse empleando alquil-trialcoxisilano.

La invención también se refiere a una plancha que tiene una placa base con características como las descritas anteriormente. Hay que advertir que la invención puede emplearse en planchas tanto convencionales como de vapor.

Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes y claros al hacer referencia a las realizaciones que se describen a continuación.

En los dibujos:

La Fig. 1 muestra una plancha según la invención.

Hay que advertir que, por razones de claridad, la plancha que se muestra en la Fig. 1, especialmente el grosor de las distintas capas, no está dibujada a escala.

La Fig. 1 es una vista lateral esquemática de una realización preferida de una plancha de vapor según la invención. Dicha plancha se compone de una carcasa (1) cuya parte inferior está provista de una placa base metálica (2). En este caso, la placa base está hecha de un bloque (6) de aluminio moldeable en coquilla al que se ha fijado una placa delgada de aluminio puro (3). La superficie de la placa base que está en frente del lado opuesto a la carcasa está provista, sucesivamente, de una capa intermedia dura (4) y de una capa antifricción (5). La capa intermedia dura (4) consta, por ejemplo, de una placa de acero al NiCr o, preferiblemente, de una fina capa de óxido de aluminio depositado electroquímicamente. La capa antifricción (5) contiene un polímero inorgánico tridimensional proporcionado por medio de un procedimiento sol-gel. A continuación se presentará una descripción de una serie de realizaciones de planchas.

En una primera realización según la técnica anterior, la placa base de la plancha consta de un bloque sólido, moldeado en coquilla, de aluminio que contiene Si. Subsiguientemente a este bloque se le proporciona, por medio de una técnica sol-gel, una capa de 0,3 micrómetros de espesor de polisilicato, como se describe en la anteriormente mencionada memoria de Patente EP-640714. Esta plancha se designa como "tipo A".

En una primera realización según la invención, la placa base de la plancha consta de un bloque sólido, moldeado en coquilla, de aluminio que contiene Si. A este bloque se fija una capa dura en forma de placa fina (0,4 mm de espesor) de acero al NiCr. Para ello, una superficie principal de la placa y dicho bloque se encolan entre sí y el borde de la placa se rebordea. Sobre la superficie extrema exterior de la plancha, esta placa ya ha sido provista de una fina capa antifricción. Esta capa se componía de una capa de polisilicato de 0,4 micrómetros de espesor. Esta capa fue provista como se describe en la antes mencionada memoria de Patente. Esta plancha se designa como "tipo B".

En una segunda realización según la invención, la placa base de la plancha consta de un bloque sólido, moldeado en coquilla, de aluminio que contiene Si. A este bloque se le adhirió una fina placa (1,6 mm de espesor) de aluminio puro por medio de juntas atornilladas y encoladas. A la superficie exterior de esta placa que mira hacia fuera del bloque se le había provisto con anterioridad, sucesivamente, de una capa dura y de una capa antifricción de un polímero inorgánico tridimensional. La capa dura era de óxido de aluminio de 23 micrómetros de espesor y fue proporcionada por medio de deposición electroquímica (anodización dura). La capa antifricción era una capa de polisilicato de 0,6 micrómetros de espesor. Esta capa fue proporcionada como se describió en la anteriormente mencionada memoria de Patente. Esta plancha se designa como "tipo C".

En una tercera realización según la invención, la plancha consta de una placa base que es sustancialmente idéntica a la de la segunda realización. Sin embargo, en la tercera realización, el espesor de la capa dura es de 35 micrómetros. En la tercera realización, la capa antifricción tiene un espesor de 10 micrómetros y contiene un polímero inorgánico tridimensional, orgánicamente modificado. Para aumentar la dureza de la capa antifricción, esta capa contenía también una cierta cantidad de nanopartículas de tipo óxido, así como una cantidad relativamente pequeña de pigmento colorante inorgánico. Esta plancha se designa como "tipo D".

La capa antifricción de la plancha "tipo D" se fabricó como sigue. En primer lugar, se preparó una solución sol-gel que contenía 19,4 g de MTMS (metil-trimetoxisilano), 0,9 g de TEOS (ortosilicato de tetraetilo), 2,7 g de HAc (ácido acético), 20 g de nanopartículas de tipo óxido (silicasol con un contenido en sólidos del 50%; ludox) y 1 g de pigmento colorante inorgánico. Después de hidrolizar durante una hora, se pulverizó la solución sobre la superficie de planchado de una placa base de aluminio anodizado por medio de un robot pulverizador. La capa de sol-gel así proporcionada se curó a 300ºC durante 45 minutos. La capa antifricción resultante contenía predominantemente un polímero inorgánico tridimensional de un polisilicato orgánicamente modificado (espesor 10 micrómetros). Dependiendo del tipo de pigmento inorgánico, la capa antifricción podría fabricarse de diferentes colores. La capa presentó una buena resistencia al rayado y una buena adhesión a la placa base metálica. No tuvo lugar ningún deterioro de la adhesión después de que la placa base estuvo expuesta 500 veces a un ciclo de temperatura de 20 a 300ºC.

A partir de la comparación de los cuatro tipos de planchas, se pueden sacar las siguientes conclusiones. En todos los casos, el empleo de una capa dura intermedia hace que se incremente la resistencia al rayado de la capa antifricción. Por razones relacionadas con la facilidad de fabricación, presenta clara ventajas el empleo de una capa dura formada por una capa de óxido de aluminio tratada electroquímicamente. La adhesión a tal capa de una capa antifricción sobre la base de un polímero inorgánico tridimensional es mejor que a una placa, por ejemplo, de acero al NiCr. La importante ventaja del empleo de trialcoxisilanos orgánicamente modificados es que permiten que se fabriquen capas antifricción de mayor grosor. Además a este tipo de capas se pueden incorporar nanopartículas de tipo óxido que producen un incremento adicional de la dureza. Una ventaja adicional es que, para este propósito, también pueden incorporarse pigmentos colorantes inorgánicos a este tipo de gruesas capas antifricción. Además, estos pigmentos colorantes proporcionan a la capa un aspecto atractivo.

Claims (8)

1. Una placa base metálica para una plancha (2) que está provista de una capa antifricción (5) que contiene un polímero inorgánico, caracterizada porque la parte de la placa base (2) que está enfrente de la capa antifricción (5) está hecha de aluminio, y una capa intermedia (4), con una dureza que es por lo menos dos veces la del aluminio, está situada entre la placa base y la capa antifricción (5).

2. Una placa base metálica según la reivindicación 1, caracterizada porque la capa dura intermedia (4) es de óxido de aluminio.

3. Una placa base metálica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el espesor de la capa intermedia (4) varía entre 5 micrómetros y 60 micrómetros.

4. Una placa base metálica según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el polímero inorgánico se aplica por medio de un procedimiento sol-gel.

5. Una placa base metálica según la reivindicación 4, caracterizada porque el polímero inorgánico está compuesto predominantemente por un alquil-trialcoxisilano polimerizado, especialmente metil-trialcoxisilano.

6. Una placa base metálica según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa antifricción (4) contiene nanopartículas de tipo óxido.

7. Una placa base metálica según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa antifricción (4) contiene también pigmentos colorantes inorgánicos.

8. Una plancha provista de una placa base (2) con características como las que se indican en cualquiera de las reivindicaciones precedentes.