ES2295676T3 - Aparato calefactor recubierto de un revestimiento autolimpiable. - Google Patents
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Abstract
Aparato calefactor (1) que comprende un soporte metálico (2) al menos una parte del cual está recubierta por un revestimiento autolimpiable, caracterizado porque el revestimiento comprende: aº) una capa externa (4), en contacto con el aire ambiente, que comprende al menos un catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de platinoides, bº) al menos una capa interna (3), situada entre el soporte metálico (2) y la capa externa (4), que comprende al menos un catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de los elementos de transición del grupo Ib.
Description
Aparato calefactor recubierto de un
revestimiento autolimpiable.
\global\parskip0.950000\baselineskip
La presente invención se refiere a aparatos
calefactores o destinados a ser calentados durante su utilización y
que comprenden un revestimiento autolimpiable.
Ciertos aparatos calefactores, como por ejemplo
las suelas de plancha o incluso los aparatos de cocción, presentan
cualidades de facilidad de uso y de eficacia, que dependen entre
otros del estado y de la naturaleza de la superficie de su
revestimiento.
Las suelas de plancha han podido ser mejoradas
por el cuidado aportado a las cualidades de deslizamiento de la
superficie de planchado, combinadas con las cualidades que permiten
un más fácil estirado de la ropa. Una manera de obtener estas
cualidades es recurrir a suelas esmaltadas con un esmalte de aspecto
liso, eventualmente con líneas de mayor espesor que permiten
estirar el tejido durante el desplazamiento de la plancha. Otras
suelas metálicas tratadas mecánicamente y/o recubiertas o no con una
deposición para facilitar el deslizamiento pueden igualmente
convenir para un uso satisfactorio.
Sin embargo, durante el uso, la suela puede
deslustrarse carbonizándose de manera más o menos difusa en su
revestimiento de planchado, y de manera más o menos incompleta,
partículas orgánicas diversas captadas por rozamiento sobre los
tejidos planchados.
Pero cuando la suela está deslustrada, incluso
de manera poco visible, pierde parcialmente sus cualidades de
deslizamiento. Insensiblemente, con el ensuciamiento, el planchado
resulta más difícil. Por otra parte, la usuaria logra servirse de
una plancha deslustrada, temiendo que pueda alterar su ropa.
Se conocen revestimientos de suela de plancha,
que comprenden una capa dura y resistente cubierta, como se indica
en la patente US4862609, por una capa que mejora las propiedades en
superficie. Pero esta patente no indica ninguna solución para
luchar contra el ensuciamiento.
Las paredes de los aparatos de cocción están a
menudo igualmente recubiertas por una capa esmaltada de aspecto
liso para que las eventuales proyecciones de grasa o de alimentos no
se adhieran a la superficie. Se conocen superficies autolimpiables
esmaltadas, por ejemplo en hornos y en los utensilios de cocción
tales como los descritos en la patente US4029603 o la patente
FR2400876.
Se conocen igualmente revestimientos de pared de
aparatos de cocción que comprenden capas que llevan un mismo
catalizador de oxidación elegido, entre otros, entre los óxidos de
platinoides (US-3 566 855-A).
No obstante, estos revestimientos no
proporcionan una completa satisfacción en lo que se refiere a sus
propiedades autolimpiables.
Existe por consiguiente la necesidad de un
revestimiento de aparato calefactor como los aparatos de cocción o
las suelas de plancha, que mantenga la superficie recubierta limpia
de cualquier contaminación por partículas orgánicas, y que no se
ensucie durante un uso normal, de manera que conserve sus cualidades
iniciales.
La presente invención se refiere a un aparato
calefactor que comprende un soporte metálico al menos una parte del
cual está recubierta con un revestimiento autolimpiable,
caracterizado porque el revestimiento comprende:
- aº) una capa externa, en contacto con el aire
ambiente, que comprende al menos un catalizador de oxidación
elegido entre los óxidos de platinoides,
- bº) al menos una capa interna, situada entre
el soporte metálico y la capa externa, que comprende al menos un
catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de los elementos
de transición del grupo Ib.
La presente invención tiene igualmente por
objeto un procedimiento para recubrir el soporte metálico de un
aparato calefactor con un revestimiento autolimpiable tal como el
anterior, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:
i) se calienta la superficie del soporte
metálico que se va a recubrir en un horno aproximadamente a
400ºC,
ii) se sitúa la superficie del soporte metálico
que se va a recubrir bajo rayos infrarrojos a una temperatura que
va de 400ºC a 600ºC durante algunos segundos,
iii) se pulveriza una solución de un precursor
de catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de los
elementos de transición del grupo Ib sobre la superficie del soporte
metálico que se va a recubrir con el fin de obtener la capa
interna,
iv) se calienta de nuevo la superficie del
soporte metálico que se va a recubrir, con la capa interna, en un
horno aproximadamente a 400ºC,
\global\parskip1.000000\baselineskip
v) se sitúa la superficie del soporte metálico
que se va a recubrir, con la capa interna, bajo rayos infrarrojos a
una temperatura que va de 400ºC a 600ºC durante algunos
segundos,
vi) se pulveriza una solución de un precursor de
catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de platinoides
sobre la capa interna con el fin de obtener la capa externa,
vii) se cuece de nuevo la superficie del soporte
metálico recubierta con las capas interna y externa bajo rayos
infrarrojos durante algunos minutos.
Gracias a la invención, se obtiene un aparato
cuyo revestimiento autolimpiable presenta una actividad catalítica
particularmente excelente y cuya adherencia al soporte metálico es
muy buena.
Se ha constatado, en efecto, que la asociación
de un catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de los
elementos de transición del grupo Ib en la capa interna con un
catalizador calefactor elegido entre los óxidos de platinoides en
la capa externa aumentaba en funcionamiento la actividad
autolimpiable del revestimiento de manera sinérgica.
Gracias a la invención, las partículas orgánicas
en contacto con la capa externa del revestimiento se oxidan cuando
se calienta el aparato. Por otra parte, el efecto de sinergia
obtenido por la asociación particular de una capa interna que
comprende un catalizador de oxidación específico y de una capa
externa que comprende un catalizador de oxidación específico
diferente del de la capa interna permite obtener un revestimiento
que presenta una actividad catalítica que funciona particularmente
bien. Así, la superficie del revestimiento es regenerada muy
rápidamente.
Por ejemplo, durante el planchado con una
plancha, las partículas orgánicas captadas por la suela se oxidan.
Son de alguna manera quemadas cuando el soporte está caliente, el
residuo sólido eventualmente pierde toda la adherencia y se separa
de la suela. La suela se mantiene limpia.
Igualmente, en un aparato de cocción tal como un
horno por ejemplo, las proyecciones de grasas presentes sobre la
pared del horno se oxidan en caliente, el residuo sólido se separa
de la pared, que se mantiene limpia.
Además, gracias al procedimiento de la invención
y en particular gracias a la exposición a los rayos infrarrojos de
la superficie del soporte metálico que se va a recubrir, la
adherencia del revestimiento al soporte metálico es particularmente
buena. Esta adherencia mejorada permite aumentar la resistencia a
los rozamientos del revestimiento, siendo esta propiedad
particularmente ventajosa en el caso de una suela de plancha, por
ejemplo.
Por "aparato calefactor", se entiende en el
sentido de la presente solicitud, cualquier aparato, artículo o
utensilio, que en el curso de su funcionamiento alcanza una
temperatura al menos igual a 45ºC, y preferentemente al menos igual
a 90ºC. El aparato puede alcanzar esta temperatura de funcionamiento
por medios que le son propios, como por ejemplo una base
calefactora integrada en el aparato y provista de elementos
calefactores, o por medios exteriores. Tales aparatos son por
ejemplo las suelas de plancha, los aparatos de cocción, los hornos,
las planchas, los utensilios de cocina.
La capa externa del revestimiento de acuerdo con
la invención comprende un catalizador de oxidación elegido entre
los óxidos de platinoides. Por "platinoides", se entiende, en
el sentido de la presente solicitud, los elementos que tienen
propiedades análogas a las del platino, y en particular, además del
platino, el rutenio, el rodio, el paladio, el osmio y el iridio.
Preferentemente, la capa externa comprende un catalizador de
oxidación elegido entre los óxidos de paladio, los óxidos de
platino y sus mezclas.
En la práctica, tales catalizadores de oxidación
son bien conocidos en sí mismos, así como sus procedimientos de
obtención, sin que sea necesario describir con detalle sus métodos
de preparación respectivamente. Así, a título de ejemplo,
tratándose del platino como catalizador de oxidación, su forma
catalíticamente activa puede obtenerse por calcinación o
descomposición de una sal de ácido cloro-platínico o
cualquier otro precursor.
Se ha de entender que cualquier catalizador de
oxidación mantenido de acuerdo con la presente invención deberá
permanecer suficientemente estable a la temperatura de
funcionamiento del aparato, y ello en los límites de la vida útil
del aparato.
La superficie de la capa externa está
directamente en contacto con el aire ambiente y con la suciedad
orgánica. Por "suciedad orgánica", se entiende en el sentido
de la presente solicitud cualquier sustancia combustible u oxidable
al contacto con el aire ambiente, completa o parcialmente. A título
de ejemplo, se puede citar cualquier residuo de fibras sintéticas,
tales como las utilizadas en los artículos textiles, por ejemplo de
polímero orgánico tal como poliamida o poliéster, cualquier residuo
orgánico de producto de lavado y eventualmente de producto
suavizante, cualquier sustancia orgánica como proyecciones de grasas
o de alimentos.
El catalizador de oxidación elegido entre los
óxidos de platinoides está distribuido sobre y/o en la capa externa
del revestimiento, allí donde está en contacto con la suciedad, y
según toda o parte de la capa externa, de manera continua o
discontinua.
En el caso de una suela de plancha que comprende
o no zonas de relieve, el catalizador de oxidación elegido entre
los platinoides está distribuido sobre la superficie externa de la
suela, destinada a ser puesta en contacto con la ropa.
El revestimiento puede comprender, además del
catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de platinoides,
cualquier capa de soporte interna catalíticamente inerte en lo que
se refiere a la oxidación. Este soporte adherente al soporte
metálico y catalíticamente inerte está preferentemente elegido entre
los compuestos de aluminio o de silicio, como por ejemplo del
aluminio en forma dividida o de partículas, el esmalte, el
politetrafluoroetileno y sus mezclas.
En una forma preferida de realización de la
invención, el soporte catalíticamente inerte en lo que se refiere a
la oxidación es un esmalte de baja porosidad y/o rugosidad, en la
escala micrométrica y/o nanométrica. El esmalte es por ejemplo un
esmalte vitrificado. El esmalte debe ser preferentemente duro, tener
un buen deslizamiento y resistir a la penetración de vapor o
humedad calientes.
La capa externa del revestimiento tiene
preferentemente un espesor, medido según el método de RBS descrito
en el Ejemplo 1 de la presente solicitud, que va de 10 nanometros a
500 nanometros, y preferentemente que va incluso de 20 nanometros a
120 nanometros.
Siendo el catalizador de oxidación de la capa
externa activo a una temperatura del revestimiento superior o igual
a 90ºC, limpia el citado revestimiento cuando este último es
calentado al menos a tal temperatura.
La capa externa comprende al menos un
catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de los elementos
de transición del grupo Ib, preferentemente elegido entre los
óxidos de cobre, los óxidos de plata y sus mezclas.
En la práctica, tales catalizadores de oxidación
son bien conocidos en sí mismos, así como sus procedimientos de
obtención, sin que sea necesario describir con detalle sus métodos
de preparación respectivamente. A título de ejemplo, actuando el
óxido de plata como catalizador de oxidación, se puede utilizar como
precursor nitrato de plata comercial vendido por la sociedad
Aldrich.
Preferentemente, la capa interna catalíticamente
activa tiene un espesor, medido de acuerdo con el método de RBS
descrito en el Ejemplo 1 de la presente solicitud, que va de 20
nanometros a 50 nanometros.
Preferentemente, el catalizador de oxidación
presente en la capa interna tiene una buena afinidad con el
catalizador de oxidación presente en la capa externa. En efecto,
tras la aplicación sobre el soporte de las capas interna y externa,
el soporte es cocido de nuevo y, durante esta etapa, el catalizador
de oxidación presente en la capa interna puede difundirse en la
capa externa y el catalizador de oxidación presente en la capa
externa puede difundirse en la capa interna. En una forma preferida
de realización de la invención, la capa externa comprende como
catalizador de oxidación un óxido de paladio y la capa interna
comprende como catalizador de oxidación un óxido de plata. En otra
forma preferida de realización de la invención, el óxido de plata se
ha difundido en la capa externa y la capa externa comprende por
consiguiente una mezcla de óxido de paladio y de óxido de plata. Se
ha observado un efecto de sinergia particular al nivel de la
actividad catalítica del revestimiento en una forma tal de
realización de la invención.
En una forma preferida de realización de la
invención, el aparato calefactor es en forma de una suela de plancha
que comprende una superficie de planchado y el revestimiento
recubre la superficie de planchado.
En otra forma preferida de realización de la
invención, el aparato calefactor es un aparato de cocción que
comprende paredes susceptibles de situarse en contacto con suciedad
orgánica y el revestimiento recubre estas paredes.
En un primer modo de funcionamiento, el
catalizador actúa a la temperatura de funcionamiento del aparato y
el revestimiento se mantiene limpio a medida que se utiliza el
aparato.
En un segundo modo de funcionamiento, durante
una fase llamada de autolimpieza, previa o posterior a la
utilización del aparato, este último es ajustado a una temperatura
elevada, igual o superior a las temperaturas de funcionamiento más
altas, y se deja entonces en espera durante un tiempo
predeterminado, durante el cual el catalizador de oxidación produce
su efecto. El usuario puede así mantener su aparato regularmente,
sin alcanzar un ensuciamiento nefasto.
El soporte metálico del aparato de acuerdo con
la invención puede ser a base de cualquier metal empleado
corrientemente en el dominio de los aparatos calefactores como el
aluminio, el acero o incluso el titanio. Este soporte metálico
puede ser a su vez recubierto por una capa protectora como por
ejemplo una capa esmaltada antes de ser recubierto por el
revestimiento de la presente invención. Así, en una forma preferida
de realización de la invención, el aparato comprende una capa
intermediaria de esmalte situada entre el soporte metálico y la capa
interna catalíticamente activa del revestimiento.
La aplicación de las capas catalíticamente
activas interna y externa sobre el soporte metálico, recubierto o
no por una capa esmaltada, se hace preferentemente mediante
pirólisis, mediante calentamiento de la superficie que se va a
recubrir y después pulverización sobre esta superficie caliente con
una solución que contiene un precursor del catalizador de
oxidación.
Por "precursor", se entiende cualquier
forma química o físico-química, del catalizador de
oxidación, que es susceptible de combinarse con, o de liberar este
último mediante cualquier tratamiento apropiado, por ejemplo
pirólisis.
En una forma de realización del procedimiento de
acuerdo con la invención, la superficie del soporte metálico que se
va a recubrir es calentada en un horno aproximadamente a 400ºC y
después es situada muy brevemente, por ejemplo durante algunos
segundos, bajo rayos infrarrojos, hasta alcanzar una temperatura
superficial que puede ir de 400ºC a 600ºC. Esta operación ablanda
la superficie del soporte y permite aumentar la adherencia ulterior
del revestimiento. Una solución del precursor del catalizador de
oxidación elegido entre los elementos de transición del grupo Ib es
pulverizada sobre la superficie del soporte metálico. Al contacto
con la superficie, el precursor se oxida y se fija sobre el soporte
y el agua se evapora. Se deposita una capa de espesor que va de 20
a 50 nm. El soporte se refrigera muy rápidamente. Es calentado de
nuevo en el horno a 400ºC y después bajo rayos infrarrojos a una
temperatura que puede ir de 400ºC a 600ºC durante algunos segundos.
Una solución del precursor del catalizador de oxidación elegido
entre los platinoides es pulverizada por encima de la capa interna.
Se deposita una capa de espesor que va de 20 a 50 nm. El soporte así
recubierto es a continuación cocido de nuevo bajo rayos infrarrojos
durante algunos minutos, por ejemplo durante cinco minutos.
Se obtiene un soporte recubierto con un
revestimiento cuyas propiedades autolimpiables son particularmente
buenas.
La invención se comprenderá mejor con la lectura
de los ejemplos que siguen y de los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una vista en corte de una suela
de plancha de acuerdo con la invención,
La figura 2 es una vista en corte de una suela
de plancha de acuerdo con la invención que comprende una capa
protectora esmaltada.
En referencia a la figura 1, se representa en
corte un aparato calefactor 1 en forma de una suela de plancha que
comprende un soporte metálico 2 recubierto por una capa interna 3 y
por una capa externa 4. La suela comprende igualmente una base
calefactora 6 provista de elementos calefactores 7. El soporte 2 y
la base 6 están ensamblados por medios mecánicos o por pegado. La
capa interna 3 comprende un catalizador de oxidación elegido entre
los óxidos de los elementos de transición del grupo Ib y la capa
externa 4 comprende un catalizador de oxidación elegido entre los
óxidos de platinoides.
En referencia a la figura 2, se representa en
corte una suela de plancha 1 que comprende un soporte metálico 2
recubierto por una capa intermediaria 5, por una capa interna 3 y
por una capa externa 4. La suela comprende igualmente una base
calefactora 6 provista de elementos calefactores 7, aplicada sobre
el soporte 2. La capa interna 3 comprende un catalizador de
oxidación elegido entre los óxidos de transición del grupo Ib y la
capa externa 4 comprende un catalizador de oxidación elegido entre
los óxidos de platinoides. La capa protectora 5 es de esmalte.
Una suela propia de plancha de aluminio
esmaltada es situada sobre un soporte de aluminio de aproximadamente
2 cm para conservar mejor el calor. El conjunto es calentado a
400ºC en un horno. La suela con el soporte, es situada durante
algunos segundos bajo rayos infrarrojos hasta alcanzar una
temperatura superficial comprendida entre 400ºC y 600ºC. Nitrato de
plata, vendido por la sociedad Aldrich, es puesto en solución en
agua a 4 g/l y es pulverizado por medio de una pistola neumática
sobre la suela. Se deposita una capa de aproximadamente 40 a 50 nm,
medida de acuerdo con el método de RBS. El método de RBS (Rutherford
Backscattering Spectroscopy) es una técnica de análisis basada en
la interacción elástica entre un haz de ión ^{4}He^{2+} y las
partículas que componen la muestra. El haz de alta energía (2MeV)
golpea la muestra, los iones retrodifundidos son detectados bajo un
ángulo teta. El espectro así conseguido representa la intensidad de
los iones detectados en función de su energía y permite determinar
el espesor de la capa. Este método se describe en W.K. Chu y G.
Langouche, MRS Bulletin, Enero de 1993, p 32.
Tras la aplicación de esta capa interna, la
suela se calienta de nuevo en el horno a 400ºC y después se sitúa
durante algunos segundos bajo rayos infrarrojos a una temperatura
comprendida entre 400ºC y 600ºC. Una solución acuosa de nitrato de
paladio estabilizada mediante ácido nítrico, vendida por la sociedad
Metalor, es pulverizada por medio de una pistola neumática sobre la
suela. Se deposita una capa de aproximadamente 40 a 50 nm, medida
de acuerdo con el método de RBS descrito anteriormente.
Tras la aplicación de esta capa externa, el
conjunto es cocido de nuevo bajo rayos infrarrojos a 500ºC durante
tres minutos.
Se obtiene una suela de plancha cuyo
revestimiento autolimpiable se adhiere particularmente bien a la
suela, posee una actividad catalítica muy buena y conserva sus
cualidades de deslizamiento.
Claims (12)
1. Aparato calefactor (1) que comprende un
soporte metálico (2) al menos una parte del cual está recubierta
por un revestimiento autolimpiable, caracterizado porque el
revestimiento comprende:
aº) una capa externa (4), en contacto con el
aire ambiente, que comprende al menos un catalizador de oxidación
elegido entre los óxidos de platinoides,
bº) al menos una capa interna (3), situada entre
el soporte metálico (2) y la capa externa (4), que comprende al
menos un catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de los
elementos de transición del grupo Ib.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador de oxidación de la capa
externa (4) está elegido entre los óxidos de paladio, los óxidos de
platino y sus mezclas.
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque el catalizador de oxidación de la
capa interna (3) está elegido entre los óxidos de cobre, los óxidos
de plata y sus mezclas.
4. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa
externa (4) comprende como catalizador de oxidación un óxido de
paladio y la capa interna (3) comprende como catalizador de
oxidación un óxido de plata.
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque la capa externa comprende una mezcla de
óxido de paladio y de óxido de plata.
6. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor
de la capa externa (4), medida de acuerdo con el método de RBS, va
de 10 a 500 nanometros, y preferentemente incluso va de 20
nanometros a 120 nanometros.
7. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor
de la capa interna (3), medida de acuerdo con el método de RBS, va
de 20 nanometros a 50 nanometros.
8. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
además una capa intermediaria (5) situada entre el soporte metálico
(2) y la capa interna (3) del revestimiento que constituye un
soporte catalíticamente inerte en lo que se refiere a la oxidación,
elegido entre las aleaciones de aluminio, el esmalte, el
politetrafluoroetileno y sus mezclas.
9. Aparato de acuerdo con la reivindicación 8,
caracterizado porque la capa intermediaria (5) situada entre
el soporte metálico (2) y la capa interna (3) del revestimiento es
de esmalte.
10. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque es en
forma de una suela de plancha que comprende una superficie de
planchado y porque el revestimiento recubre la superficie de
planchado.
11. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque es en forma de
un aparato de cocción que comprende paredes susceptibles de situarse
en contacto con suciedad orgánica y porque el revestimiento recubre
estas paredes.
12. Procedimiento para recubrir el soporte
metálico (2) de un aparato calefactor (1) con revestimiento
autolimpiable de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10,
caracterizado porque comprende las etapas siguientes:
- i) se calienta la superficie del soporte
metálico que se va a recubrir en un horno aproximadamente a
400ºC,
- ii) se sitúa la superficie del soporte
metálico que se va a recubrir bajo rayos infrarrojos a una
temperatura que va de 400ºC a 600ºC durante algunos segundos,
- iii) se pulveriza una solución de un precursor
del catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de los
elementos de transición del grupo Ib sobre la superficie del soporte
metálico que se va a recubrir con el fin de obtener la capa interna
(3),
- iv) se calienta de nuevo la superficie del
soporte metálico que se va a recubrir, con la capa interna, en un
horno aproximadamente a 400ºC,
- v) se sitúa la superficie del soporte metálico
que se va a recubrir, con la capa interna bajo rayos infrarrojos a
una temperatura que va de 400ºC a 600ºC durante algunos
segundos,
- vi) se pulveriza una solución de un precursor
del catalizador de oxidación elegido entre los óxidos de platinoides
sobre la capa interna con el fin de obtener la capa externa
(4),
- vii) se cuece de nuevo la superficie del
soporte metálico recubierta por las capas interna y externa bajo
rayos infrarrojos durante algunos minutos.
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