CN101570844B

CN101570844B - 半透明涂层及其制造方法与应用

Info

Publication number: CN101570844B
Application number: CN2008100949660A
Authority: CN
Inventors: 萧威典; 刘武汉; 刘茂贤; 吴中仁
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: CN101570844A

Abstract

一种半透明涂层与其制造方法以及应用。本发明提出的半透明涂层是用以覆盖于一物品的一表面上，其制造方法包括下列步骤。首先，提供包括一陶瓷材料的一涂层材料。接着，产生一大气等离子体熔融涂层材料。然后，以一气流将熔融的涂层材料喷涂至物品表面上，以形成厚度大于1μm的一半透明涂层。

Description

半透明涂层及其制造方法与应用

技术领域

本发明是有关于一种表面涂层与其制造方法以及应用其的物品，且特别是有关于一种耐磨耗、耐污、抗霉且远红外线放射率高的半透明陶瓷材料涂层与其制造方法以及应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展和高新技术的不断涌现，人们对各类家电、生活用品的高性能、耐用度、舒适性和装饰性也随着生产水平的提高而提出了更高的要求。尤其是以商品的表面性质而言，除了美感的要求外，例如有防腐蚀、耐磨损、高强度等特性，甚至于某些情况的下表面应具有的特殊功能。因此，为了提供更好的商品价值条件，对于表面处理技术的发展，已逐步成为产业界重要的方向之一。

在市面上，不论是居家布置、户外用品、厨房用品、办公用品，甚至于工业机台及光学感测应用等商品，现今已要求具有基础的表面特性，比如美观性、抗沾粘性、耐污性、耐磨耗性、防腐蚀性等特性。就一般现有的表面处理技术举例来说，通常是直接在基材表面粘贴一层材料，或者是直接以成型加工的方式来达成。又，其中所使用的材料通常是为高分子材料，由于高分子材料往往难以兼顾易清洁的效果与耐磨耗性，所以长期使用下容易滋生有细菌、霉菌而危害人体的健康，或是在表面上形成有许多刮痕而失去了美感。因此，如何提供产品具有良好的表面特性，使未来的产品兼具健康、好用及耐用等功能性，进而提高商品价值，实是产业界目前亟待完成的目标之一。

发明内容

本发明是有关于一种半透明涂层与其制造方法以及应用。此半透明涂层是用以覆盖于物品的表面，除了能以半透明的特性来显现物品原有的美感之外，更能够提供良好的抗沾粘性、耐污性、耐磨耗性、防腐蚀性、抗变形性与抗霉性、甚至高达92％的远红外线放射率，以使物品兼具健康、易清洗及耐用等功能性。并且，此半透明涂层是利用热喷涂一包括陶瓷材料的涂层材料而形成的，由于热喷涂技术具有很高的附着效率，故本发明所提出的半透明涂层实质上是可形成于任何材质的表面上，且应用性非常广泛并具有容易制造的优点。

本发明提出一种半透明涂层的制造方法，用以将一半透明涂层形成于一物品的一表面上。制造方法包括下列步骤。首先，提供包括一陶瓷材料的一涂层材料。接着，产生一大气等离子体熔融涂层材料。然后，以一气流将熔融的涂层材料喷涂至物品表面上，以形成厚度大于1μm的一半透明涂层。

本发明提出一种半透明涂层，用以覆盖于一物品的一表面。半透明涂层包括一陶瓷材料，且半透明涂层的厚度大于1μm且可见光平均透光率为2％～45％。

本发明提出一种产品，其包括一本体以及前述的半透明涂层。其中，前述的半透明涂层是覆盖于本体的一表面上，并且包括一陶瓷材料。此半透明涂层的厚度为1μm～1000μm，且可见光平均透光率为2％～45％。

附图说明

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1绘示依照本发明较佳实施例的鼠标垫的示意图。

图2绘示依照本发明较佳实施例的半透明涂层的制造方法的流程图。

具体实施方式

本发明提出一种半透明涂层的制造方法，选用特殊材料并配合热喷涂技术以制作出既厚又可透光的半透明涂层。在以下说明中，是以鼠标垫为例来说明在本发明实施例中制造半透明涂层的方法。然而，具通常知识者当知，本发明由热喷涂技术形成的涂层，是可应用于任一产品的表面上，而不应仅以鼠标垫的应用为限。并且，在实际应用时，以下所提供的工艺参数与步骤细节，是可依照应用条件的需要作适度的调整。

请同时参照图1及图2，图1绘示依照本发明较佳实施例的鼠标垫的示意图，图2是绘示依照本发明较佳实施例的半透明涂层的制造方法的流程图。在图1中，鼠标垫10是包括有本体100以及半透明涂层200。以下将说明如何将半透明涂层200形成于鼠标垫10的本体100的表面100s上。如图2所示，本发明较佳实施例的半透明涂层的制造方法包括下列步骤。首先，如步骤S1所示，提供包括陶瓷材料的涂层材料。在涂层材料的组成中，陶瓷材料的重量，较佳地是至少占涂层材料的重量的95％。并且，较佳且非限定地，陶瓷材料是选自于由氧化物陶瓷材料、碳化物陶瓷材料、硼化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料、氧化铝、氧化镁、氧化钛、铝镁尖晶石材料以及前述材料的组合所组成的群组。

再者，根据本发明的其中一实施例，在涂层材料的组成中，陶瓷材料是包括氧化铝以及氧化钛。其中氧化铝的重量至多占涂层材料总重量的55％～95％，氧化钛的重量至多占涂层材料总重量的45％～5％。

或者，在本发明的另一实施例中，在涂层材料的组成中，陶瓷材料为氧化铝，且氧化铝的重量至少占涂层材料总重量的99％。

在本发明的再一实施例中，在涂层材料的组成中，陶瓷材料是包括氧化铝以及氧化镁，且氧化铝以及氧化镁的重量和至少占涂层材料总重量的99％。

此外，在涂层材料的组成中，还可以包括添加剂，其添加剂的重量至多占涂层材料总重量的5％。较佳且非限定地，添加剂例如为铜(Cu)、银(Ag)或透明的高分子材料，或者是为具有其它用途的材料。其中于添加剂选用的材料，是可以单独使用或以任何组合方式来使用。另外，以透明的高分子材料来说，较佳地是为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)及/或聚碳酸酯(polycarbonate，PC)，其作为填充剂来使用。而在添加剂中，铜、银的使用是可以提供有效的抗霉的功效。

另外，由于本实施例提出的制造方法是应用热喷涂技术，因此涂层材料较佳地是为粉末态。而且这些粉末的粒径较佳地是大约介于30微米至70微米之间，以避免在热喷涂过程中，粉末在未完全熔融的情况下形成于本体100的表面100s上。

接着，如步骤S2所示，产生大气等离子体熔融涂层材料。其中，较佳且非限定地，是以大气环境下通以300～1000安培的电流以及20～100伏特的电压，来形成此大气等离子体。

然后，如步骤S3所示，以气流将熔融的涂层材料喷涂至本体100的表面100s上，以形成半透明涂层200(见图1)。其中，形成半透明涂层200的厚度实质上是大于1μm，并且半透明涂层200的可见光平均透光率实质上是为2％～45％。而且，较佳且非限定地，是使用包括流速为10～100L/min的氩气以及流速为1～30L/min的氢气作为气流，来将熔融的涂层材料喷涂至本体100的表面100s上。

之后，较佳且非限定可以再形成另外一层透明的有机涂层，以覆盖于半透明涂层200之上。有机涂层形成方法则不限定于热喷涂，亦可以利用物理气相蒸镀法、化学气相蒸镀法、溅镀法等等方式形成。如果以鼠标垫为例，透明的有机涂层是位于本体100的表面100s上方且覆盖于半透明涂层200之上。其中，透明的有机涂层的作用，例如是使鼠标垫的外表面于应用情况的下具有特定的功能，比如是改善鼠标垫外表面的磨擦系数、反光度等等。因此，对于透明的有机涂层的使用，本发明并不多加以限制。

在上述说明中，本发明提出的半透明涂层200，虽然是以覆盖于鼠标垫10的表面100s上，来作为熟习此领域者据以实施的参考。但是具通常知识者当知，本发明的半透明涂层不仅仅可应用于鼠标垫上，也可以应用于其它物品上，故本发明的应用不应仅以鼠标垫为限。

据此，本发明提出一种半透明涂层，其可用以覆盖于物品的表面上。此半透明涂层的特征在于包括陶瓷材料，而且半透明涂层的厚度实质上大于1μm且其可见光平均透光率实质上是为2％～45％。并且，此半透明涂层是利用热喷涂包括陶瓷材料的涂层材料所形成的。

由于热喷涂技术具有相当高的附着效率，所以本发明提出的半透明涂层实质上是可形成于任何材质的表面上。并且，半透明涂层主体是选用陶瓷材料，故具有较金属或高分子材料高的硬度，而且涂层是呈现半透明特性。因此，半透明涂层除了能显现出物品原有的美感之外，更可以提供良好的抗沾粘性、耐污性、耐磨耗性、防腐蚀性、抗变形性，甚至具有高达92％的远红外线放射率与抗霉性，以使物品兼具健康、易清洗及耐用等功能性。

其中，以前述图1所示的鼠标垫10为例，鼠标垫10是包括本体100以及半透明涂层200。半透明涂层200是覆盖于本体100的表面100s上，且包括有陶瓷材料。此半透明涂层200的厚度实质上是可以为1μm～1000μm，且可见光平均透光率实质上是在2％～45％的范围。

另外，在制作过程中，由于原始涂层材料经过加热熔融之后是直接喷涂于物品表面形成半透明涂层，因此半透明涂层的组成是大致上与原始材料组成相同。在以上列举的较佳实施例中，涂层材料内的陶瓷材料含量至少高于95％，半透明涂层内的陶瓷材料含量也至少高于95％。由于陶瓷材料的硬度值通常高于一般的金属材料或高分子材料，而且硬度值是代表一材料抵抗被另一材料磨损的能力。所以，当本发明实施例的半透明涂层在长时间的摩擦环境下使用时(尤其以鼠标垫为例)，是可以有效地避免表面磨损致使产品的寿命降低。

在本发明实施例中，半透明涂层的孔隙率较佳地是小于15％，以提供较致密的表面，以提高产品的质感。而且，在实际应用上，涂覆半透明涂层后的物品，较佳且非限定可以还包括有透明的有机涂层，是覆盖于半透明涂层之上。

以下是将本发明的较佳实施例所制造的半透明涂层进行一些性质分析，包括有表面粗糙度检测、可见光透光率检测、远红外线放射率检测。在此较佳实施例的半透明涂层的组成中，陶瓷材料是选用氧化铝，且氧化铝的重量是占半透明涂层总重量的99％，而其余成份为添加剂。在表面粗糙度检测的结果中，是获得良好的表面粗糙度(Ra)，约为7.5μm。在可见光透光率检测的结果中，半透明涂层的可见光平均透光率约为12％。在远红外线放射率检测的结果中，是获得非常优越的远红外线放射率，最高可达92％，其波长范围约为6～20μm。其中，尤其是对于远红外线放射的特性而言，依据研究资料，人体可以吸收的波长范围仅在于7～14μm之间，而在此有益人体的波长范围内的光源，又称作为生育光线(Vital Rays)，其有助于促进人体血液循环。

本发明上述实施例所揭露的半透明涂层与其制造方法，是用以覆盖于物品的表面，比如前述的鼠标垫。此半透明涂层除了能以其半透明特性显现物品原有的美感之外，更能够提供良好的抗沾粘性、耐污性、耐磨耗性、防腐蚀性、抗变形性，甚至具有高达92％的远红外线放射率与抗霉性等，以使物品兼具健康、易清洗及耐用等功能性。并且，此半透明涂层是利用热喷涂法形成的，故本发明所提出的半透明涂层实质上是可形成于任何材质的物品表面上，其应用性广泛且容易制造。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视本发明所附的权利要求范围所界定的为准。

Claims

1.一种半透明涂层的制造方法，用以将该半透明涂层形成于一物品的一表面上，其特征在于，该方法包括：

(a)提供包括一铝镁尖晶石材料的一涂层材料，该涂层材料内的铝镁尖晶石材料的重量至少占95％；

(b)产生一大气等离子体熔融该涂层材料；

(c)以一气流将熔融的该涂层材料喷涂至该物品的该表面上，以形成厚度大于1μm的一半透明涂层，其可见光平均透光率为2％～45％，孔隙率小于15％；以及

(d)采用热喷涂、物理气相蒸镀法、化学气相蒸镀法或溅镀法在该半透明涂层上形成一层透明的有机涂层。

2.如权利要求1所述的半透明涂层的制造方法，其特征在于，其中步骤(a)的该铝镁尖晶石材料包括氧化铝以及氧化镁，且氧化铝与氧化镁的重量和至少占该涂层材料总重量的99％。

3.如权利要求1所述的半透明涂层的制造方法，其特征在于，其中步骤(a)制作该涂层的材料是为粉末状，且该粉末状材料的粒径介于30微米至70微米之间。

4.如权利要求1所述的半透明涂层的制造方法，其特征在于，其中步骤(a)的该涂层材料还包括一添加剂，且该添加剂的重量至多占该涂层材料总重量的5％，该添加剂包括铜、银或一透明的高分子材料。

5.如权利要求4所述的半透明涂层的制造方法，其特征在于，其中该高分子材料是为聚甲基丙烯酸甲酯及/或聚碳酸酯。

6.如权利要求1所述的半透明涂层的制造方法，其特征在于，其中该步骤(b)的该大气等离子体是为大气环境下通以300～1000安培的电流以及20～100伏特的电压所形成。

7.如权利要求1所述的半透明涂层的制造方法，其特征在于，其中该步骤(c)的该气流是包括流速为10～100L/min的氩气以及流速为1～30L/min的氢气。

8.一种半透明涂层，用以覆盖于一物品的一表面，其特征在于，该半透明涂层包括一涂层材料，该涂层材料包括一铝镁尖晶石材料，该涂层材料内的铝镁尖晶石材料的重量至少占95％，该半透明涂层的厚度大于1μm且可见光平均透光率为2％～45％，孔隙率小于15％；以及

覆盖于该半透明涂层上的一层透明的有机涂层。

9.如权利要求8所述的半透明涂层，其特征在于，其中该铝镁尖晶石材料包括氧化铝以及氧化镁，且氧化铝与氧化镁的重量和至少占该涂层材料总重量的99％。

10.如权利要求8所述的半透明涂层，其特征在于，其中还包括一添加剂，该添加剂的重量至多占该涂层材料总重量的5％，该添加剂包括铜、银或一透明的高分子材料。

11.如权利要求10所述的半透明涂层，其特征在于，其中该高分子材料是为聚甲基丙烯酸甲酯及/或聚碳酸酯。