專利名稱:疏水結(jié)構(gòu)及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基材表面改質(zhì)技術(shù)，特別涉及一種利用大氣等離子鍍膜而成的疏水結(jié)構(gòu)及其制法。
背景技術(shù)：
近年來，由于人們對于各種日常生活用品薄型化與微小化的普遍需求，促使多數(shù)產(chǎn)業(yè)邁入納米科技的時代，因此發(fā)現(xiàn)許多產(chǎn)品的物理特性轉(zhuǎn)變，連帶地也造就許多產(chǎn)品的創(chuàng)新功能，以及激勵研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)。以一般民生用品為例，除了熱門的信息、家電用品之外，自清潔(self-cleaning)產(chǎn)品的功能及應用，也由于對一般民生產(chǎn)品降低維護成本及提高產(chǎn)品質(zhì)量的要求，而大幅地提升其市場所需，因此造成自清潔涂層材料的發(fā)展在市場上備受矚目。
自清潔涂層材料的用途廣泛，例如用于大樓帷幕玻璃、廚房衛(wèi)浴等的涂層可降低維護成本；應用在太陽能電池、衛(wèi)星天線表面、汽車前擋玻璃的自清潔疏水涂層可提高產(chǎn)品質(zhì)量及效能；應用在船艦與飛行器外殼上可降低因阻力造成的燃料消耗及產(chǎn)生的廢氣污染。自清潔涂層材料的研究中，通過粗糙表面局限空氣分子形成氣墊的蓮花效應(Lotus Effect)，再加上低表面能材料的表面特性，可使涂層材料的水滴接觸角大于100°，因而降低水滴及油滴的沾附。
現(xiàn)有技術(shù)在自清潔涂層材料的結(jié)構(gòu)設計上，多半是利用多層復合結(jié)構(gòu)以達到疏水性自清潔功能，其多層結(jié)構(gòu)分別具備粘著、粗糙表面結(jié)構(gòu)、超低表面能等不同特性，但是此種疏水結(jié)構(gòu)目前仍普遍面臨粘著性差、硬度不足、透明性差及耐久性不足等問題，歸咎其原因是在于結(jié)構(gòu)特性不佳，而造成結(jié)構(gòu)特性不佳的主要原因則在于現(xiàn)有制造方法技術(shù)的限制，其中，在基材表面上制作疏水結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)，多半實行濕式(Wet Process)疏水溶液制備或干式(Dry Process)真空鍍膜制造方法兩種。
實行疏水溶液制備疏水涂層的現(xiàn)有技術(shù)，包含疏水材料制備、疏水材料涂布及后加工熟化制造方法等三步驟，一般疏水材料制作時間快則1至2天，慢則5至7天甚至更久，制作過程不僅耗時且設備需求昂貴，所制成疏水涂層的結(jié)構(gòu)脆弱故耐磨耗性差，或過于粗糙而造成涂層不透明，況且尚需考慮性質(zhì)再現(xiàn)性、溶液穩(wěn)定性，故而不利于實際應用。另外，疏水溶液涂布于基材后，尚需進一步進行例如光照或加熱的固化(Curing)步驟，除需購置涂布及烘烤相關(guān)設備等額外成本支出之外，設備所占空間亦不符成本考慮。
實行真空鍍膜制造方法的現(xiàn)有技術(shù)，已公開于第5,230,929號、第5,334,454號、第5,298,587號、第5,320,857號、第5,718,967號、以及第6,667,553號等專利前案，但是所制得鍍膜的疏水性普遍不佳，即使少數(shù)硬度可達9H，但因制造方法不易控制而造成厚度太厚，致使透明度明顯下降，況且抽真空極為費時，且鍍層面積受限于設備尺寸，無法符合市場的大面積需求。
美國第5,230,929號、第5,334,454號專利前案所公開的，是以真空等離子技術(shù)進行化學汽相沉積，選用材料主要為經(jīng)氟化的環(huán)狀硅氧烷(Fluoronated Cyclic Siloxanes)，測得疏水角最高可達91度，鉛筆硬度最高為9H，壓力為0.1托(Torr)，鍍層厚度1至2μm，但是其采用真空制造方法不僅費時、費工、昂貴，且所制成的鍍膜不透明，疏水性不佳。
美國第5,298,587號、第5,320,857號及第5,718,967號專利前案所公開的，是利用真空等離子技術(shù)將SiOxCyHz(主要為四甲基二硅氧烷(Tetramethyldisiloxane))蒸鍍于聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)基材上，壓力為27毫托(mTorr)，但是其采用真空制造方法不僅費時、費工、昂貴，且所制成鍍膜的疏水性及硬度不佳。
美國第6,667,553號專利前案所公開的，是在小于5托的壓力中，并控制氧含量的環(huán)境下，將三甲基硅烷(Trimethylsilane)在硅基材上進行化學汽相沉積，鍍層厚度小于2μm，透明度95％以上，主要應用于顯示器面板，但是其采用真空制造方法不僅費時、費工、昂貴。
為了改善前述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，美國專利第5,733,610號案提出一種采用大氣等離子(Atmospheric pressure plasma，或稱常壓等離子)反應形成疏水薄膜的方法，其制造方法步驟是以四氟化碳(CF4)為反應氣體，采用大氣等離子方式直接于PET基材表面蒸鍍形成疏水角度最高為98度的疏水薄膜。由于所制成鍍膜的疏水角度最高僅98度，故而疏水性不足，且鍍膜的硬度低、耐磨耗性不足，無法提供底層基材的保護。
此外，美國公開第2004/0022945號案公開一種以大氣等離子將CF3(CF2)5CH＝CH2(1H，1H，2H-全氟-1-辛烯)單體沉積于玻璃基材上的技術(shù)，形成鍍層的疏水角度最高為119度。雖然所制成鍍膜的疏水角度最高可達119度，然而鍍膜的硬度低、耐磨耗性不足，同樣無法提供底層基材的保護。
由前述的各種已公開的現(xiàn)有技術(shù)可知，實行低壓或真空鍍膜制造方法所制得鍍膜的疏水性普遍不佳，即使少數(shù)硬度可達9H，但因制造方法不易控制而造成厚度太厚，致使透明度明顯下降，況且抽真空極為費時，且鍍層面積受限于設備尺寸，無法符合市場的大面積需求。而大氣等離子采用干式制造方法雖可簡化鍍膜時間、設備空間等成本，但是目前并無任何公開文獻或?qū)＠_過大氣等離子在疏水結(jié)構(gòu)鍍膜方面的直接應用，雖然前述采用大氣等離子方式的專利前案曾提及所制成的鍍膜分別具有不同疏水角度的疏水性，然而鍍膜硬度均低而不耐磨，無法提供對于底層基材的保護。
因此，如何有效解決前述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，成為目前業(yè)界亟待克服的課題。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明提供一種疏水結(jié)構(gòu)，是運用大氣等離子鍍膜于基材表面而成，該疏水結(jié)構(gòu)包括硬鍍層以及疏水鍍層，所述硬鍍層形成于該基材表面且具有粗糙面，而所述疏水鍍層則形成于所述粗糙面上。
前述硬鍍層的厚度范圍可為20nm至5000nm。優(yōu)選地，該硬鍍層可為氧化物鍍層、氮化物及其衍生物鍍層的其中之一，其中，氧化物鍍層的材料選自氧化硅(silicon oxide)、二氧化鈦、氧化鋯、及氧化鋁的其中之一；所述氮化物及其衍生物選自氮化硅(SiNx、Si3N4)、氮化鈦(TiNx)、及氮化鉭(TaNx)的其中之一。而其粗糙面的平均表面粗糙度范圍優(yōu)選可為5nm至3μm，更優(yōu)選為300nm至1μm。
所述疏水鍍層的厚度范圍可為5nm至3000nm，且優(yōu)選地該疏水鍍層可為含氟的硅烷化合物鍍層。此外，所述基材表面預先經(jīng)過活化處理，以向基材表面提供例如清潔、活化的作用。該基材的材料可為選自玻璃、金屬、陶瓷、橡膠、塑料、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、壓克力(PMMA)及布料所組群組的其中之一。
本發(fā)明復提供一種疏水結(jié)構(gòu)制法，是在一基材表面依序運用大氣等離子鍍膜技術(shù)形成具有粗糙面的硬鍍層，以及在該粗糙面上形成疏水鍍層，從而在所述基材表面制成含有硬鍍層及疏水鍍層的疏水結(jié)構(gòu)。
前述制法中，在所述基材表面形成硬鍍層之前，該基材表面可預先施以活化處理，以向基材表面提供例如清潔、活化的作用，其中，所述活化處理可采以空氣或壓縮干燥空氣(Compressed Dry Air，CDA)所產(chǎn)生的大氣等離子清潔并活化基材表面。優(yōu)選地，所述基材的材料可為選自玻璃、金屬、陶瓷、橡膠、塑料、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯對苯二甲酸脂(PET)、以及壓克力(PMMA)所組群組的其中之一。
形成該硬鍍層的厚度范圍可為20nm至5000nm。優(yōu)選地，該硬鍍層可為金屬氧化物鍍層，其中，所述金屬氧化物鍍層的材料可選自氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、二氧化鈦、氧化鋯、及氧化鋁的其中之一，而其粗糙面的平均表面粗糙度范圍為5nm至1μm。
形成所述疏水鍍層的厚度范圍為5nm至1000nm，且優(yōu)選地該疏水鍍層為含氟烷基的硅化合物鍍層。另外，本發(fā)明所運用的大氣等離子鍍膜技術(shù)，是利用壓力及溫度控制混合氣體經(jīng)噴嘴產(chǎn)生等離子進行噴鍍，其中，其壓力范圍可為1托至760托，而該混合氣體可為選自含氟烷基的三氯硅烷(fluoroalkyl group-containing trichlorosilanes)、含氟烷基的三烷氧硅烷(fluoroalkyl group-containing trialkoxysilanes)、含氟烷基的三酰氧硅烷(fluoroalkyl group-containing triacyloxysilanes)、含氟烷基的三異氰酸酯硅烷(fluoroalkyl group-containing triisocyanatesilanes)、以及含氟烷基的酯丙烯酸酯硅烷(fluoroalkyl group-containingacrylatesilanes)所組群組的其中之一。其中，所述混合氣體包括進料氣體及前驅(qū)物。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提出的疏水結(jié)構(gòu)及其制法，主要是運用大氣等離子鍍膜技術(shù)在基材表面依序形成具有粗糙面的硬鍍層、以及在所述粗糙面上形成疏水鍍層，所制得的疏水結(jié)構(gòu)含有硬鍍層及疏水鍍層，因此可提升所述疏水結(jié)構(gòu)的硬度與耐磨性，同時通過硬度與耐磨性的提升而可保護底層基材，并且降低疏水結(jié)構(gòu)所需的厚度故而提升其透明度。此外，由于所述硬度層的粗糙面設計，可提升疏水結(jié)構(gòu)的疏水性，而運用大氣等離子的鍍膜技術(shù)，則可比一般真空等離子省去抽真空的時間、設備空間、簡化鍍層步驟、極易與現(xiàn)有生產(chǎn)線制造方法相結(jié)合，故可大量降低制造成本，相對已解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
圖1圖是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的側(cè)剖構(gòu)造示意圖；圖2A至2C是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的制法流程示意圖；圖3A是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的硬鍍層粗糙面的原子力顯微鏡示意圖；圖3B是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的硬鍍層粗糙面的表面粗糙度曲線圖；圖4A是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡示意圖；圖4B是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的表面粗糙度曲線圖；以及圖4C是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的疏水角度測試示意圖。
具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所公開的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明也可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。
須注意的是，所附圖式均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)。因此，在所述圖式中僅標示與本發(fā)明有關(guān)的組件，且所顯示的組件并非以實際實施時的數(shù)目、形狀、尺寸比例等加以繪制，其實際實施時的規(guī)格尺寸實為一種選擇性的設計，且其組件布局形態(tài)可能更為復雜，先予說明。
請參閱圖1，是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的側(cè)剖構(gòu)造示意圖，如圖所示的疏水結(jié)構(gòu)1，是運用大氣等離子鍍膜于基材10表面而形成，該疏水結(jié)構(gòu)1包括硬鍍層11以及疏水鍍層13，所述硬鍍層11是形成于該基材10表面且具有粗糙面111，而所述疏水鍍層13則是形成于所述粗糙面111上。
由于疏水結(jié)構(gòu)1是運用大氣等離子鍍膜于基材10表面而成，而大氣等離子的操作溫度低，又被稱做低溫等離子或冷等離子(ColdPlasma)，故而所適用的基材10種類廣泛，例如該基材10的材料可為玻璃、金屬、陶瓷、橡膠、塑料、布料、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、以及壓克力(PMMA)等。此外，所選用的該基材10表面，可預先經(jīng)過活化處理，以向基材10表面提供例如清潔、活化的作用。
該硬鍍層11為一種例如為二氧化硅的氧化物鍍層，且其厚度范圍為20nm至5000nm，而其粗糙面111的平均表面粗糙度范圍優(yōu)選為5nm至3μm。雖于本實施例中是以特定的厚度范圍、粗糙鍍范圍與材料說明所述硬鍍層11，但是在其它實施例中，該硬鍍層11也可由其它氧化物鍍層所構(gòu)成，例如氧化硅(silicon oxide)、氮化硅(silicon nitride)、二氧化鈦、氧化鋯、或氧化鋁等，也可為氮化物及其衍生物；所述氮化物及其衍生物選自氮化硅(Si3N4、SiNx)、氮化鈦(TiNx)、及氮化鉭(TaNx)的其中之一。另外，所述疏水鍍層13為一種含氟的硅烷化合物鍍層，且其厚度范圍為5nm至1000nm。
由于本發(fā)明所提供的疏水結(jié)構(gòu)1含有硬鍍層11及疏水鍍層13，因此可提升該疏水結(jié)構(gòu)1的硬度與耐磨性，同時通過硬度與耐磨性的提升而可保護底層基材10，并且降低疏水結(jié)構(gòu)1所需的厚度故而提升其透明度。此外，由于所述硬度層11的粗糙面111設計，可使疏水結(jié)構(gòu)1表面的疏水角度(水接觸角)大于100度，因而提升疏水結(jié)構(gòu)1的疏水性，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
請參閱圖2A至2C，是顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的制法流程示意圖，其中主要是以使用德國Plasma Treat所生產(chǎn)的大氣噴射等離子設備(如美國專利第6,800,336號案所示)為例說明制造流程，除所述大氣噴射等離子(Atmospheric Pressure Plasma Jet)設備之外，其次可配合使用進行二維或三維涂布的裝置、連接至大氣噴射等離子設備的材料儲存與釋放裝置、以及控制運行該涂布工作與材料釋放的控制裝置。
如圖2A所示，根據(jù)本發(fā)明所提供的疏水結(jié)構(gòu)制法，首先制備基材10，且基材10表面預先以壓縮干燥空氣(Compressed Dry Air，CDA)進行清潔與活化處理，其中，所述壓縮干燥空氣的流量約為每小時2立方米，而大氣噴射等離子設備的噴嘴鍍頭與基材10表面的距離則維持約10mm左右。在本實施例中所使用的基材10為玻璃基材，但是在其它實施例中也可使用例如為金屬、陶瓷、布料、橡膠、塑料、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、以及壓克力(PMMA)基材。
接著，如圖2B所示，在該基材10表面運用大氣等離子鍍膜技術(shù)形成具有粗糙面111的硬鍍層11，其中，以氦氣(He)為載體、以四乙氧硅烷(Tetraethoxysilane，簡稱TEOS)為前驅(qū)物所形成的混合氣體，經(jīng)導入等離子作用后直接進行鍍膜，而大氣噴射等離子設備的噴嘴鍍頭與基材10表面的距離則維持約10mm左右。
最后，如圖2C所示，在硬鍍層11的粗糙面111上運用大氣等離子鍍膜技術(shù)形成疏水鍍層13，而在基材表面10制成含有硬鍍層11及疏水鍍層13的疏水結(jié)構(gòu)1。在此制造方法步驟中，同樣是以氦氣(He)為載體、以十七氟癸基三甲氧硅烷(Heptadecafluorodecyltrimethoxysilane，簡稱FAS)為前驅(qū)物所形成的混合氣體，經(jīng)導入等離子作用后直接進行鍍膜，而大氣噴射等離子設備的噴嘴鍍頭與基材10表面的距離則維持約12mm左右，并且重復進行約六次左右的處理。
雖然在本實施例中是以FAS為前驅(qū)物，但是在其它實施例中，也可采以六甲基二硅氮烷(Hexamethyldisilazane，簡稱HMDS)作為前驅(qū)物。此外，由載體與前驅(qū)物所形成的混合氣體中，也可為含氟烷基的三烷氧硅烷(fluoroalkyl group-containing trialkoxysilanes)、含氟烷基的三酰氧硅烷(fluoroalkyl group-containing triacyloxysilanes)、含氟烷基的三異氰酸酯硅烷(fluoroalkyl group-containing triisocyanatesilanes)、或含氟烷基的丙烯酸酯硅烷(fluoroalkyl group-containing acrylatesilanes)的其中一種。
實施例下述各具體實施例是以德國Plasma Treat所生產(chǎn)的大氣噴射等離子設備來操作，其中該儀器在5安培的電流與240伏特的電壓下進行。
實施例一準備面積尺寸為6.5cm×6.5cm的玻璃基材，先以流速為2立方米/小時的經(jīng)壓縮干燥空氣所產(chǎn)生的等離子預處理。接著，以四乙氧硅烷(TEOS)為前驅(qū)物，以氦氣(He)為載體經(jīng)由導入系統(tǒng)引入，并與等離子作用后直接在上述該經(jīng)預處理的基材表面進行鍍層，此時在玻璃上所形成的SiO2鍍層的水接觸角為18度。結(jié)果請參閱圖3A及圖3B，分別顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)1的硬鍍層11粗糙面111的原子力顯微鏡示意圖、及其表面粗糙度曲線示意圖，在所述基材10表面鍍膜而成的硬鍍層11中，其粗糙面11的平均表面粗糙度(Ra)可達16.6nm。
實施例二重復實施例一的步驟后，在所述SiO2鍍層上，以十七氟癸烷基三甲氧基硅烷(FAS)為前驅(qū)物先置于三頸瓶中，再以氦氣為載體經(jīng)該三頸瓶的瓶口導入瓶內(nèi)，將上述兩氣體的混合氣體從另一瓶口引出，并與等離子作用后直接在基材表面進行鍍層。結(jié)果請參閱如圖4A至圖4C，分別顯示本發(fā)明疏水結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡示意圖、表面粗糙度曲線圖、及其疏水角度測試示意圖，在硬鍍層11的粗糙面上鍍膜而成疏水鍍層13后，形成包含硬鍍層11及疏水鍍層13的疏水結(jié)構(gòu)1，而該疏水結(jié)構(gòu)1(疏水鍍層13表面)的平均表面粗糙度(Ra)可達9.2nm、疏水角度可達115度，且該疏水角度于測試七天之后仍維持115度。另外，其它性質(zhì)如油接觸角為59度、透明度為92％、硬度為2H及粘著度為91/100。
前述實施例中用于測定制品的疏水角度(水接觸角)、油接觸角及透明度的方法如下所述。
水接觸角的測試水接觸角的測試是依照ASTM C 813-90的方法進行，其包括下述步驟
1.將基材保持水平(試片平坦，無扭曲，無污物)；2.將2μL的去離子水或純水水滴從微量針筒滴出(盡量靠近表面)，水滴碰觸表面時，針的尖端仍于水滴內(nèi)部(水滴上方正中央)時慢慢移離針筒(針筒不可收縮，劇烈移動，造成水滴體積/位置變化)；3.測量水滴的左右兩側(cè)的接觸角各兩次，共四個數(shù)據(jù)；以及4.在同一基材表面上，另找四個不同的位置，依照上述步驟重復進行測量。如此重復測量，總共獲得20個數(shù)據(jù)，求其平均值。
油接觸角的測試油接觸角的測試步驟與水接觸角的測試相同，除了將測試液體(去離子水或純水)置換成正十六烷即可。
鉛筆硬度測試鉛筆硬度測試依照ASTM 3363-92a的方法進行。
1.環(huán)境溫度23±2℃，相對濕度50±5％。
2.試片需置放超過16小時。
3.鉛筆硬度最軟至最硬的順序為最軟6B-5B-4B-3B-2B-B-HB-F-H-2H-3H-4H-5H-6H-7H-8H-9H最硬。
4.鉛筆以削鉛筆機削成尖頭、平滑、橢原形狀，再以砂紙在垂直方向磨鉛筆頭，以呈現(xiàn)平坦、無破損、圓形、無碎裂的筆頭(5～6mm)。
5.步驟從最硬的鉛筆開始測試。鉛筆與基材呈45度，以手(或固定于電動輔助的推具)先往前推(遠離自己)，再往后推(向自己)力道向下，且要大力、固定、長度至少畫6.5mm、速率0.5～1mm/s。測試至鉛筆無法畫穿鍍層碰到基材(距離＞3mm，可利用放大鏡輔助)(鉛筆頭于過程中破損時，需重新測試)。
6.無法將鍍層畫出痕跡的最硬的鉛筆，其硬度即為此鍍層的硬度。
7.至少重復測試一次(至結(jié)果相同)。
透明度測試透明度測試依照ASTM D 1747-97的方法進行。
1.試片50mm×100mm。
2.裝置CNS 10986的UV照射裝置。
3.步驟試片先以具有積分球的色差計測得可見光透光率(％)。在溫度為45±5℃(試片置于裝置內(nèi))，試片(A)及對照試片(B)與光源相距230mm并照射光1000小時的條件下，再測量可見光透光率(％)。
4.計算測試前后的可見光透光率(％)的差值(絕對值)。透明度以該可見光透光率(％)的差異表示。
粘著測試粘著測試依照ASTM D3359-95的方法進行。
1.膠帶25mm寬、半透明、壓力敏感型(pressure-sensitive)，粘著力為10±1N/25mm。
2.試片150mm×100mm，要平坦、無扭曲、無污物，且固定于平臺上。
3.適于鍍膜厚度小于50(60)μm的硬/軟基材割痕間距1mm(25格)；適于鍍膜厚50(60)μm～120μm的硬/軟基材割痕間距2mm(25格)；適于鍍膜厚120μm～250μm的硬/軟基材割痕間距3mm。
4.適于硬基材膜厚需大于0.25mm；適于軟基材膜厚需大于10mm。
5.刮刀尖端以0.05mm寬為主，若大于0.1mm則要再磨過。
6.環(huán)境將試片置于溫度23±2℃，相對濕度50±5％。
7.割劃刮刀與基材呈45度，割劃長度＞20mm，且要割到基材(力道要夠、要均一)，割劃兩刀且其垂直交叉90度。割完后試片以軟刷或棉布輕輕擦拭，膠帶粘著時，以手用力壓。膠帶拔取時，與基材呈180度，速率0.5～1mm/s。(可以外加光源或放大鏡幫助檢視，膠帶的沾付物亦可參考)8.測試結(jié)果等級測量試片測試前后的疏水角度，若測試前疏水角度為100度，測試后為90度，則判定其粘著測試結(jié)果為90/100。測試結(jié)果最佳為100/100，最差為0/100。
9.測試3個位置，彼此間距大于5mm，且每個位置均需離試片邊緣大于5mm。
承前實施例及測試例所述，由于本發(fā)明運用的大氣等離子技術(shù)采用干式制造方法，直接將疏水材料鍍于基材表面，可節(jié)省許多時間、空間，且大氣等離子又比一般真空等離子省去抽真空的時間、設備空間，大大降低制造方法的成本，簡化鍍層步驟，極易與現(xiàn)有生產(chǎn)的現(xiàn)制造方法相結(jié)合，所需花費相對較低，卻可制造更高附加價值。同時，大氣等離子因其操作溫度低因此除了玻璃、陶瓷、金屬等耐高溫基材外，更可應用于PC、PMMA、PI、PU、TAC等塑料基材，應用范圍廣大(3C、民生、生醫(yī)、工業(yè))，其快速、連續(xù)、易操作、適用3D曲面及大面積基材等優(yōu)點亦可迅速導入市場現(xiàn)有制造方法。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提出的疏水結(jié)構(gòu)及其制法，主要是運用大氣等離子鍍膜技術(shù)在基材表面依序形成具有粗糙面的硬鍍層、以及在所述粗糙面上形成疏水鍍層，所制得的疏水結(jié)構(gòu)含有硬鍍層及疏水鍍層，因此可提升所述疏水結(jié)構(gòu)的硬度與耐磨性，同時通過硬度與耐磨性的提升而可保護底層基材，并且降低疏水結(jié)構(gòu)所需的厚度故而提升其透明度。此外，由于該硬度層的粗糙面設計，可提升疏水結(jié)構(gòu)的疏水性，而運用大氣等離子的鍍膜技術(shù)，則可比一般真空等離子省去抽真空的時間、設備空間、簡化鍍層步驟、極易與現(xiàn)有生產(chǎn)線制造方法相結(jié)合，故可大量降低制造成本，相對已解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。
上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護范圍，應如后述的申請專利范圍所列。
權(quán)利要求
1.一種疏水結(jié)構(gòu)制法，包含下列步驟提供一基材；在該基材表面運用大氣等離子鍍膜技術(shù)形成具有粗糙面的硬鍍層，所述粗糙面的平均表面粗糙度范圍為5nm至3μm；以及在該硬鍍層上運用大氣等離子鍍膜技術(shù)形成疏水鍍層，從而在該基材表面制成含有硬鍍層及疏水鍍層的疏水結(jié)構(gòu)，所述疏水鍍層為含氟烷基的硅化合物鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述基材表面被預先施以活化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述活化處理是以壓縮干燥空氣所產(chǎn)生的大氣等離子清潔并活化所述基材表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，形成所述硬鍍層的厚度范圍為20nm至5000nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述硬鍍層選自氧化物鍍層、氮化物鍍層及其衍生物鍍層所組群組的其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述氧化物鍍層選自氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯及氧化鋁所組群組的其中之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5的疏水結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化物鍍層及其衍生物的材料選自氮化硅(Si3N4、SiNx)、氮化鈦(TiNx)、及氮化鉭(TaNx)所組群組的其中之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，形成所述疏水鍍層的厚度范圍為5nm至1000nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述大氣等離子鍍膜技術(shù)是利用壓力及溫度控制混合氣體經(jīng)噴嘴產(chǎn)生等離子進行噴鍍。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述壓力范圍為100托至760托。
11.根據(jù)權(quán)利要求
9的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述前驅(qū)物為選自含氟烷基的三氯硅烷、含氟烷基的三烷氧硅烷、含氟烷基的三酰氧硅烷、含氟烷基的三異氰酸酯硅烷、以及含氟烷基的丙烯酸酯硅烷所組群組的其中之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1的疏水結(jié)構(gòu)制法，其特征在于，所述基材選自玻璃、金屬、陶瓷、橡膠、塑料、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、壓克力(PMMA)及布料所組群組的其中之一。
13.一種疏水結(jié)構(gòu)，是運用大氣等離子鍍膜于基材表面而成，所述疏水結(jié)構(gòu)包括硬鍍層，形成于所述基材表面，且具有粗糙面，所述粗糙面的平均表面粗糙度范圍為5nm至3μm；以及疏水鍍層，形成于所述硬鍍層上，所述疏水鍍層為含氟烷基的硅化合物鍍層。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13的疏水結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硬鍍層的厚度范圍為20nm至5000nm。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13的疏水結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述硬鍍層選自氧化物鍍層、氮化物鍍層及其衍生物鍍層所組成組群的其中之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求
15的疏水結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氧化物鍍層的材料選自氧化硅、二氧化鈦、氧化鋯及氧化鋁所組群組的其中之一。
17.根據(jù)權(quán)利要求
15的疏水結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化物鍍層及其衍生物是選自氮化硅(Si3N4、SiNx)、氮化鈦(TiNx)、及氮化鉭(TaNx)所組群組的其中之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求
13的疏水結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述疏水鍍層的厚度范圍為5nm至1000nm。
19.根據(jù)權(quán)利要求
13的疏水結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基材的材料自玻璃、金屬、陶瓷、布料、橡膠、塑料、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、以及壓克力(PMMA)所組群組的其中之一。
專利摘要
一種疏水結(jié)構(gòu)及其制法，主要是運用大氣等離子鍍膜技術(shù)在基材表面依序形成具有粗糙面的硬鍍層、以及形成于該粗糙面上的疏水鍍層，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的疏水結(jié)構(gòu)是含有硬鍍層及疏水鍍層，因此可提升該疏水結(jié)構(gòu)的硬度與耐磨性、保護底層基材、提升透明度、提升疏水性，而運用大氣等離子的鍍膜技術(shù)，則可大幅降低制造成本，因此克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
文檔編號C03C17/00GK1990899SQ200610148503
公開日2007年7月4日 申請日期2006年11月17日
發(fā)明者陳志瑋, 林春宏, 鄭總輝, 陳致源, 楊德輝, 蔡陳德, 吳清吉, 涂運泉, 張加強 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan