CN106460308B - 等离子体扩散器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及至少部分地防止由等离子体涂覆工艺引起的基底变色的方法，其通过在将所述等离子体沉积到所述基底上而形成涂层之前和/或期间扩散等离子体。本发明也涉及包括用于在待涂覆的基底附近使等离子体密度均匀化的等离子体扩散器的等离子体涂覆装置。

Description

等离子体扩散器
技术领域
本发明涉及将等离子体涂层沉积到对颜色变化敏感的基底上的改善方法，其优选地通过等离子体聚合且优选地在低压下进行。
背景技术
等离子体涂层和尤其是低压等离子体涂层目前广泛被用于给基底增添功能性，例如亲水性、疏水性、亲油性、耐刮伤性和/或屏蔽防护性(barrier coatings)。在一些基底，特别是深色基底、例如黑色、灰色、深蓝色、深绿色、深紫色基底以及具有高光泽的表面或低的表面粗糙度(例如柔和触感的表面或抛光表面)的基底上，这些基底在处理之后颜色趋于变深是不希望的现象。有时，彩虹样的变色变得可见。
在那些其中基底为被最终消费者原样使用的材料或物体的情形中，这种颜色变化(无论是颜色的变深或彩虹效应的出现)对于最终用户变得可见是不希望的。
为了解决该问题，申请人已经发明了所谓的“等离子体扩散器”，其容许在使变色效应大大下降至不存在的情况下沉积纳米涂层，同时基底的性能未受到不利影响。
本发明容许在生产线末端以及在生产期间处理产品。
申请人注意到，对于含卤素的涂层、例如用于赋予基底亲水性和/或亲油性的含氟涂层，变色效应是最强的。
所述效应在黑色、深蓝色、深绿色和深灰色表面上最显著。在高光泽的、高反射的表面以及还有在具有肉眼可见水平上的相当平滑的表面的表面、如平的塑料部件(例如(手持式)电子器件的外壳)或由纺织品制成的服装或片上，所述效应是显著的。
申请人注意到，变色对于期间以静态方式涂覆基底的分批(间歇)工艺是较显著的。在静态工艺中，服装和纺织品的片例如固定在垂直方位上，或者在具有水平方位的盘状(板状，tray-wise)系统中可以涂覆塑料部件和电子器件。
在开发等离子体工艺的初期，所使用的系统的体积受到限制，例如小于10升、甚至小于5升或小于1升。这样的小系统已经被设计成主要用在半导体工业中，其由于所述系统的有限尺寸而具有良好的等离子体均匀性和浓度分布，以及良好的可控工艺参数。所述系统的设计被优化并对于高精确地处理较小量和/或有限量的产品通常是复杂的。变色在这种类型的设备中不成问题，因为待处理的产品小且所述系统也是如此。
Yasuda,H.和Hsu,T.描述了具有大约1.26cm3或0.00126l的腔室体积的4mm直径和10cm长度的圆柱状玻璃腔室的应用(“Some Aspects of Plasma PolymerizationInvestigated by Pulsed R.F.Discharge”,Journal of Polymer Science:PolymerChemistry Edition,vol.15,81-97(1977)；和“Some Aspects of Plasma Polymerizationof Fluorine-Containing Organic Compounds”,Journal of Polymer Science:PolymerChemistry Edition,vol.15,2411-2425(1977))。
Panchalingam V.等人描述了具有大约2.4升的腔室体积的10cm直径和30.5cm长度的圆柱状玻璃腔室的应用(“Pulsed Plasma discharge Polymer coatings”,ASAIOJournal,1993,M305-M309)。
Hynes,A.M等人描述了5cm直径和490cm3(0.49升)体积的圆柱状玻璃反应器的应用(“Plasma Polymerization of trifluoromethyl-substituted Perfluorocyclohexanemonomers”,Macromolecules 1996,29,18-21，和“Pulsed Plasma Polymerization ofPerfluorocyclohexane”,Macromolecules 1996,29,4220-4225)。
美国专利No.4,737,379(Energy Conversion devices Inc.)描述了例如用于将钝化目的用的不含氢的硬质合金涂层以及其它(a.o.)沉积到例如半导体上的具有管状腔室或器皿的小型等离子体设备。
美国专利No.4,686,113(Fairchild Semiconductor Corporation)描述了由作为腔室的石英管组成的用于感应涂覆例如用在半导体应用中的硅基底的等离子体设备。
英国专利申请No.2,220,006(Philips Electronic Associated)描述了用于涂覆或蚀刻基底(例如半导体)的等离子体腔室的应用。在说明书中，提到了电极为大约15cm x15cm且在实施例中处理的样品具有100mm的直径，表明为用于处理小物体的小型系统。
在减压下使用的腔室的其它实例为用于原子层沉积工艺(ALD)的腔室。这些工艺非常复杂，且若干篇现有技术文献涉及到这些ALD真空腔室的设计以保证良好的加工。典型地，这些系统具有受限的体积，因为较大型的系统导致不太可控的工艺参数，且因此导致性能较差的处理。
例如，美国专利申请No.2009/255,470(Beneq Oy)描述了通过ALD工艺处理小型物体的ALD反应器，其中以气体可通过全部壁进入反应腔室而优化气体分布的方式选择设计。第三页显示用于处理具有200mm直径的一个或多个硅样品的具有230mm内径的腔室。
美国专利No.US 4,389,973(Oy Lohja AB)描述了ALD反应器的多种复杂设计，以优化工艺和所得的涂层。该工艺使用气相扩散屏障以分离ALD工艺的各(单个)反应步骤。而且，开发了用于处理有限数量的具有受限尺寸的样品的系统。
美国专利申请No.2010/166,955(Cambridge NanoTech Inc.)描述了具有一个或多个垂直设置在彼此之上的较小的矩形反应腔室的装置，其中每次将一个基底放置于一个反应腔室中。典型的腔室具有20升的体积且用来通过ALD(原子层沉积)或ALE(原子层外延)将膜片沉积到用在LCD中的基底上。优化所述腔室的设计以获得基本均匀的流动方向和速度。所述设计是复杂的，且待涂覆的基底的尺寸以及生产能力(throughout)受到限制。
EP专利申请No.1,933,608(Tonen Chemical Corporation)描述了通过等离子体气体吹到多孔主体(多孔坯体)或通过将等离子体吸取通过多孔主体或两者的组合来等离子体处理多孔主体的方法和装置。然而，这不保证所期望的具有均匀散布的涂层。特别当将该技术应用到无孔主体时，这将形成非对称性涂层，而且当应用到多孔主体时，随着等离子体气体的输送，从供应等离子体气体的一侧至多孔主体的相反侧仍会不同。进一步地，将所述基底通过多孔主体支持在一侧上。尽管留出一些等离子体气体的通道，但是这仍然将由于多孔主体和基底之间的接触而一定程度地限制等离子体气体进入到基底的支持侧，且在所述侧形成非均匀的涂层。
美国专利No.4,096,315(NASA)描述了用通过低温等离子体聚合工艺沉积的耐磨涂层涂覆光学塑料基底的方法。同样，没有提到保证在基底表面上的均匀散布。声称当在170°F(76.67℃)的温度下储存168小时时没有看到变色。然而，应注意，该方法关注的是光学塑料基底(具体地，用于照相机、投影仪、望远镜和其它光学仪器的棱镜)而不是较深色的基底的涂层，因此在美国专利No.4,096,315的基底上需要透明涂层。本发明旨在解决的问题使自身主要定位于较深色的基底，且因此NASA专利的没有变色证据的主张在本上下文的观点看来应被考虑。进一步地，美国专利No.4,096,315涉及具有20nm的优选厚度的薄涂层。申请人已经注意到，所施加的涂层越厚，变色变得越显著，从而在申请人所期望的涂层厚度范围内变成非常现实的问题。
本发明涉及例如用于等离子体加工的具有较大体积以在单次加工运行中处理多个样品的反应腔室。这容许具有高生产能力和所述处理的优异性能的组合。本发明的贡献在于，在视觉效果方面改善所述工艺，同时保持了所述处理物(treatment)例如等离子体涂层的其它特性。
今天，技术被采纳的关键参数之一是生产能力(在一天、一周、一个月或一年内可被处理的物件的数量)。为了应对不同市场中的消费者对增大生产能力的要求，已经构造了较大的系统。这些年来通过大量研究已经将小于1升可用区域的小的研发系统按比例增大至几百至数千升的系统。例如，申请人已经开发出具有500升体积(其中在单个批次可处理例如多达300个智能手机)和甚至更大体积(对于用于涂覆纺织品卷(roll)的卷筒到卷筒(roll-to-roll)系统，高达10000升)的分批系统。
这些大生产规模的机械的主要挑战是等离子体密度或等离子体强度如何能在整个可用区域上平均地和均匀地分布。众所周知，这样的大型系统的等离子体均匀性和等离子体分布比在小型研发系统中要差。为了优化均匀性，已经进行研究，但是由于所述设备的许多组件(泵开口、气体入口、盘/支架、电极等)装备在所述腔室中，具有100％均匀的等离子体分布是非常困难的、甚至是不可能的。
结果，在黑色基底和/或具有高光泽和/或平滑表面的基底上的变色由于腔室内部的不平均的等离子体均匀性而确实显现出来。对于这种变色问题，等离子体参数的优化不提供解决方案。
变色限制了其中可使用等离子体工艺给产品增加价值的应用和市场。等离子体涂层的使用、特别地在最终商品表面(finished good level)上的使用受到限制，因为这些产品打算面向消费者直接销售。当然，消费者不太可能购买具有变色、不均匀颜色或彩虹样光彩(发光，shine)的物品。
其中等离子体涂层的使用由于变色问题可受到限制的最终商品的实例为零售市场中的手持式电子器件，例如智能手机、移动电话、书写板(tablet)、个人数字助理(PDAs)、导航系统、扬声器、电台(heading air)、头戴式耳机等。其它实例为服装和衣物的纺织品，例如运动和户外衣物，鞋子和设备，或者用在个人保护设备(PPE)-医疗应用、洁净室、消防员、警员、邮递员等中的鞋子、衣物和设备。
发明内容
申请人已经意外地发现一种大程度减少变色的方式，且在一些情况中，变色在处理之后是看不见的。通过使用所谓的“等离子体扩散器”使变色减少成为可能，其中将扩散器材料放置在产品或物体和至少一个或多个电极(例如一个或各个所述射频(RF)电极)之间的区域中。扩散器材料扩散等离子体，导致较均一和均匀的分布，且意外地导致变色问题的缓解。
因此，本发明涉及至少部分地防止由等离子体涂覆工艺引起的基底变色的方法，其通过在将所述等离子体沉积到所述基底上形成涂层之前和/或期间扩散等离子体而进行。
在一种实施方式中，所述基底通过预处理等离子体进行预处理，其中所述预处理等离子体在所述预处理等离子体与所述基底反应之前和/或期间进行扩散，由此优选清洁、活化和/或蚀刻所述基底。
本发明还涉及借助预处理等离子体通过所述预处理等离子体在所述预处理等离子体和所述基底的反应之前和/或期间进行扩散来预处理基底的方法，其优选地在施加等离子体涂覆基底的方法之前进行，其中优选地清洁、活化和/或蚀刻所述基底。
本发明还涉及适于、优选配置成用于实施根据本发明的方法的等离子体涂覆装置。因此，本发明涉及用于将等离子体涂层施加到基底的等离子体涂覆装置，优选地在低压下且优选以等离子体聚合涂覆进行，所述装置具有包括接地(M)电极、射频(RF)电极和用于使所述基底附近的等离子体密度均匀的等离子体扩散器，优选地将所述等离子体扩散器放置在所述电极之间。
本发明还涉及适于、优选配置成用于根据本发明的等离子体涂覆装置中的等离子体扩散器，用于实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的用途、和通过根据本发明的方法和/或装置处理的产品(其优选地包括纺织品)。
在一种实施方式中，所述等离子体包括单体，且优选地其中所述涂层为聚合物涂层。
在一种实施方式中，所述等离子体以低压、优选地以低于大气压力的压力、更优选地以低于1000毫托的压力和/或优选地高于5毫托的压力提供。
在一种实施方式中，所述等离子体通过等离子体扩散材料进行扩散，优选地包括除去、放置、更换(replace)和/或重置所述扩散材料的步骤。
在一种实施方式中，在油排斥性、喷雾试验(spay test)和可洗性方面的涂层性能未受到不利的影响。
在一种实施方式中，所述基底在具有包括接地(M)电极、射频(RF)电极和等离子体扩散器的等离子体腔室的等离子体涂覆装置中进行涂覆，所述等离子体扩散器用于使所述基底附近的等离子体密度均匀以降低所述基底在加工之后的变色，所述等离子体扩散器优选包括一种或多种置于所述电极之间的所述等离子体扩散器材料，所述等离子体扩散器材料优选地为可以平的、弯曲的或折叠的片的形式。
在一种实施方式中，存在以下特征的一项或组合：
-将等离子体扩散器材料放置在待涂覆的一个或多个基底和射频电极之间；
-将等离子体扩散器材料放置在待涂覆的一个或多个基底和接地电极之间；
-将等离子体扩散器材料放置在待涂覆的一个或多个基底和接地电极之间且在待涂覆的一个或多个基底和射频电极之间；
-面向等离子体腔室的壁将等离子体扩散器材料放置在所述基底的至少一侧、多侧处以形成胶态(colloidal)等离子体扩散器；和/或
-将等离子体扩散器材料片以圆柱状包绕在待涂覆的一个或多个基底的周围。
在一种实施方式中，等离子体扩散以选择性方式例如通过在区域中除去或加入扩散器材料以相应地减少或增加等离子体扩散而进行。
在一种实施方式中，所述等离子体扩散器包括放置在所述等离子体腔室中的等离子体扩散器材料，所述等离子体扩散器材料优选为片的形式。
在一种实施方式中，所述等离子体扩散器材料包括开孔的(open cell)聚合物结构体，例如非编织物(non-woven)、编织物、针织物(knit)、膜片(membrane)、膜(film)或箔；和/或开孔的金属结构体，例如网状结构体。
在一种实施方式中，在不使用框架的情况下或在框架的支持下将等离子体扩散器放置在等离子体腔室中。
在一种实施方式中，等离子体扩散器包括打开手段，例如拉链、钮扣、维可牢条(Velcro strip)或胶带。
进一步地，申请人已经发现等离子体扩散器的使用不限于一个等离子体腔室或者一组等离子体工艺或低压等离子体工艺。等离子体扩散器可用在较小的系统中，但是特别地适合用于其中等离子体腔室内的等离子体扩散器较不均一的较大系统。
等离子体扩散器可用于宽范围的工艺参数，这使得等离子体扩散器可用于宽范围的工艺、系统和基底。工艺参数的实例在不施加任何限制的情况下为：
-较低和较高的单体流量，例如1sccm-500sccm，例如5sccm-150sccm；
-以脉冲模式或以连续波模式施加的功率，例如，当以脉冲的功率模式施加时，脉冲重复频率可为100Hz-10kHz，具有大约0.05-50％的工作循环(占空比，duty cycle)，其中最佳参数取决于所使用的单体；
-较低和较高的基础压力和工作压力，例如5毫托-200毫托基础压力和10毫托-500毫托的工作压力；
-短的和长的过程，例如5秒-120分钟。
本领域技术人员不会使用等离子体扩散器来解决变色问题，因为他将预料到由于扩散器在一定程度上遮蔽(shield)产品暴露于等离子体而引起的性能水平的下降。如果将预料到性能-涂层厚度、油排斥性、水接触角、喷雾试验、可洗性等-的下降，那么本领域技术人员不会使用等离子体扩散器，因为在解决变色问题的同时保持所述性能是关键。
意外地，申请人已经注意到，尽管等离子体在等离子体腔室中进行扩散，但是等离子体处理的性能，例如-在防水和/或防油涂层的情形中-油排斥性水平、水接触角和洗涤性能，保持在相同水平下。这是所述等离子体扩散器的无法预料到的优势，因为本领域技术人员本来会预料到由于通过将扩散器材料放置在至少一个RF电极或多个RF电极和待处理的产品之间导致的一定程度的遮蔽而引起的性能变差(逆向，opposite)即下降。
附图说明
图1A-1H显示根据本发明的其中扩散器材料置于射频(RF)电极和待涂覆的一个或多个基底和/或用于容纳一个基底或多个基底的盘之间的实施方式。
图2A-2H显示根据本发明的其中扩散器材料置于接地(M)电极和待涂覆的一个或多个基底和/或用于容纳一个基底或多个基底的盘之间的实施方式。
图3A-3J显示根据本发明的其中将扩散器材料相继地、同时地或交替地放置在RF电极和待涂覆的一个基底或多个基底和/或用于容纳一个基底或多个基底的盘之间的实施方式。
图4A-4F显示根据本发明的其中将扩散器材料至少部分地放置在以水平方向基本平行的电极布置(装置，set-up)所配置的电极和待涂覆的一个基底或多个基底和/或用于容纳一个基底或多个基底的盘之间，以及在与所述电极基本垂直的方向上围绕所述基底和/或盘进一步至少部分放置所述扩散器材料的实施方式。
图5A-5C显示根据本发明的其中将扩散器材料至少部分放置于在垂直方向基本平行的电极布置所配置的电极和待涂覆的一个基底或多个基底之间以及在与所述电极基本垂直的方向上围绕所述基底还至少部分地放置所述扩散器材料的实施方式。
图6A-6D显示根据本发明的其中围绕待涂覆的一个或多个基底和/或用于容纳一个基底或多个基底的盘以圆柱状的方式至少部分地放置扩散器材料的实施方式。
图7A-7B显示根据本发明的其中围绕待涂覆的一个或多个基底和/或用于容纳一个基底或多个基底的盘以胶粒的方式至少部分地放置扩散器材料的实施方式。
图8-9B显示根据本发明的具有不同于胶态和圆柱状的形状的3D-等离子体扩散器的实施方式，该形状当被认为更好时也可使用。
具体实施方式
在本说明书和权利要求书中进一步对等离子体扩散器的概念进行解释，且借助实施例和附图，以下将变得明晰：等离子体扩散器是容易使用的、是多用途的(versatile)和可适用的。
如本文使用的，以下术语具有以下含义：
本文所使用的“一个”、“一种”和“这个”是指单数或复数，除非上下文明确地另有规定。举例来说，“一个电极”是指一个或不止一个电极，“一个基底”是指一个或不止一个基底，“一个盘”是指一个或不止一个盘。
本文所使用的表示可测量的值例如参数、量、持续时间等的“约”意指涵盖偏离具体值+/-20％或更小、优选地+/-10％或更小、更优选地+/-5％或更小、甚至更优选地+/-1％或更小、和仍然更优选地+/-0.1％或更小的变量，迄今为止，这样的变量对于在所披露的发明中实施是适当的。然而，应理解，修饰词“约”所指的数值本身也是明确披露的。
本文所使用的“包括(comprise)”、“包括(comprising)”“包括(comprises)”和“包括(comprised of)”与“包含(include)”、“包含(including)”、“包含(includes)”或“具有(contain)”、具有(containing)”和“具有(contains)”是包含性或开放式术语，其规定随后的例如组件的存在且不排除或排斥另外的未记载的本领域已知的或这里所披露的组件、特征、元素、部件、步骤的存在。
通过端点记载的数值范围包括落在该范围内的所有整数和分数以及所记载的端点。
其设计可以如下方式进行选择：等离子体扩散器可在每批次使用时在所述腔室中具有固定位置的方式，或者例如通过使用装载架(loading rack)随受益于等离子体扩散器的使用的产品一起独立地安装于所述腔室中的方式。这减少了来自等离子体扩散器的操作，使得在大批量生产中，生产量得以保证且不受限于过多的另外的操作和时间放纵(loose)。
进一步地，等离子体扩散器可用在很多种加工条件和等离子体腔室中。例如等离子体扩散器可用在脉冲等离子体加工和连续波加工两者中，因为两者的功率设置往往不仅在深色基底例如黑色、灰色、深蓝色、深绿色、深紫色基底上呈现变色，而且在具有高光泽表面或低表面粗糙度的基底(例如柔和触感的表面或抛光表面)上呈现变色。
多亏所述等离子体扩散器(其出乎意外获得良好的结果)的设想易于使用且可适用于消费者的需要或需要等离子体处理的产品，更多应用和市场可受益于来自等离子体加工的附加价值。
因为入射光-无论它是日光、直射阳光、TL光等-的波长很大程度上全部被吸收，所以黑色和深色基底在人眼看来是黑色的或深色的。所述入射光中仅一小部分从所述表面反射。全部基底具有一定的构相(拓扑结构，topology)或平滑度。变色是由于在样品上的涂层厚度的小的(纳米)变化而在涂覆后出现在平滑表面上。这导致表面的纳米粗糙度，从而使得深色至黑色基底所反射的光的一部分更多漫反射。因为所述光以非规则漫射方式反射，所以由不同波长所构成的光可发生衍射，从而导致彩虹样变色。
该效应对于较长的加工时间更显著，在此期间沉积的涂层通常比在缩短的等离子体时间的情况下厚。当涂层厚度较大时，纳米粗糙度也可较大，从而导致更显著的变色效应。因此，在一种实施方式中，施加到基底的涂层包括大于20nm、优选地大于50nm、甚至更优选地大于100nm的厚度。
对于具有与可见光的波长相当的厚度、例如最小可见光波长的十分之一和最大可见光波长的10倍之间的厚度，所述变色也尤其显著。因此，在一种实施方式中，施加到基底上的涂层包括大于10nm、优选地大于20nm、甚至更优选地大于100nm的厚度，和/或小于5000nm、优选地小于2500nm、更优选地小于1000nm的厚度。
申请人开发出所谓的“等离子体扩散器”，其降低由等离子体腔室内部不平均的等离子体分布所带来的效应，和导致遍及所述腔室更均匀的等离子分布和等离子体密度。归因于此，基底上的涂层的纳米粗糙度降低，导致入射光中反射部分的漫反射减少。结果，彩虹样色彩和/或其它颜色变化可降低最高100％。
本发明的等离子体扩散器和/或方法可用在全部类型的很多不同形状和尺寸的基底和材料中。
所述变色效应在大型装置中更显著。尽管在小型装置中，通过改变工艺参数和反应腔室的优化设计可将所述变色效应补偿至可接受的(合理的)程度，但是在较大的装置中，由于较大的体积和腔室内的若干组件(例如电极、盘、气体入口、泵出口等)这并不总是可行的。因此，在一种实施方式中，将本发明的方法施加到具有如下体积的反应腔室中：其为大于0.1l、优选地大于0.2l、更优选地大于0.3l、甚至更优选地大于0.4l、还更优选地大于0.5l、也更优选地大于0.6l、还甚至更优选地大于0.8l、还更优选地大于1l、甚至还更优选地大于2l、还更优选地大于5l、也更优选地大于10l、也更优选地大于20l。
本发明容许处理大的基底或同时处理很多基底，例如可放置在所述装置的盘中的很多物品。因此，在一种优选的实施方式中，一个基底、多个基底、容纳一个或多个基底的盘和/或全部基底的组合尺寸具有至少一个大于10cm、优选地大于20cm、更优选地大于30cm的尺寸。
已经观察到的另一效应是如果基底和一个或多个电极之间的距离变小则变色加剧。这可归因于等离子体密度的小的不均匀，其可产生自电极的几何形状或所述几何形状的小的不均匀或其它效应。如果将基底放置在一个或多个电极的近旁，则这些不均匀性将导致涂层厚度的不均匀，且由此变色增加。根据本发明的等离子体扩散器和/或方法的使用容许将所述基底靠近电极放置，同时至少部分地避免变色。这容许对于特定数量或尺寸的待涂覆的基底使用较小的反应腔室，或者在具有既定尺寸的反应腔室中涂覆较大数量或尺寸的基底。因此，在一种实施方式中，反应腔室具有小于10 000l、优选地小于5000l、更优选地小于3000l、还更优选地小于2500l的体积。
例如，具有深色至黑色的表面部分的以片形式的纺织品或服装，例如户外、运动和休闲纺织品或用于保护性穿戴物例如PPE(个人防护设备)的技术服装，在未经涂覆的物件和经涂覆的物件之间将显示不出颜色差异。服装为衣着物品，例如但不限于夹克、裤子、帽子、手套和外套。其它纺织品产品可为3D物件，例如鞋子、花边(透孔织品，lace)、袋子、背包、帐篷、围巾等。
纺织品可为天然的、人造的或合成的纤维或者前述材料的任意共混物。材料的实例包括但不限于：
合成的：聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)，聚苯乙烯(PS)，聚苯硫醚(PPS)，聚丙烯腈(PAN)，聚氨酯(PUR)，聚脲，聚四氟乙烯(PTFE)和膨体聚四氟乙烯(ePTFE)，聚酯(PES)-例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、再生的PET和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚酰胺(PA)-例如PA6、PA66和PA12，聚芳酰胺，氨纶(聚氨酯-聚脲的共聚物)。
天然的和人造的：棉花、纤维素、醋酸纤维素、丝、羊毛等。
混纺物:50:50的棉花/PES、99:1的PES/碳、92:8的再生的PES/氨纶、80/20的PA6/氨纶等。
所述纺织品可为非编织的、编织的或针织的结构体，膜片(微米纤维膜片和纳米纤维膜片两者)，膜，箔，或由至少两层非编织的、编织的或针织的结构体、膜片、膜或箔制成的复合材料，其中所述层可为相同的纺织品结构体或不同的结构体。这样的复合材料的实例为由编织的纺织品、膜片和可为非编织的或编织的背层(反面层，backing layer)的夹层结构组成的层压体。这样的复合材料的另一实例为由用作背层的非编织的纺织品和直接在所述背层上产生的膜片组成的层压体。
本发明的等离子体扩散器在其上已经呈现益处的其它基底为3D-造型的塑料部件，例如手持式器件(例如电话、智能手机、书写板、膝上型电脑、GPS系统等)的外壳或眼镜的外壳。用于制造这样的塑料部件的所有类型的聚合物可使用本发明的等离子体扩散器进行涂覆以高度减少不希望的颜色变化，该聚合物例如(但不限于)：聚烯烃例如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)，聚酰胺(PA)，聚酯(PES)，聚苯乙烯(PS)，聚四氟乙烯(PTFE)等。
等离子体扩散器也可用来避免电子器件例如印刷电路板(PCB)、助听器、头戴式耳机、扬声器等的涂层变色。这些产品经常由多种材料例如塑料和导电金属组成。
等离子体扩散器也可用来避免在光学组件例如透镜、反射镜(镜子，mirror)和在如下玻璃上的变色：其用在多种应用，例如照相机、手持式电子器件(例如书写板和智能手机)，以及运动应用，例如潜水护目镜、游泳护目镜、罗盘手表等。可联想到的其它应用为用在汽车市场、公路沿线、家里等的反射镜。特别地，对于由于涂层的不均匀性引起的变色更敏感且其中变色例如彩虹样光彩更容易看见的较大组件可受益于在等离子体处理期间使用等离子体扩散器。
因此，等离子体-扩散器的原理为等离子体的扩散以获得更均匀的较小不平均的等离子体分布，实现更一致的处理，其导致在所述基底的一个表面或多个表面上较少的变色。
优选地，等离子体扩散包括扩散器材料且优选地由扩散器材料制成，且任选地包括支持所述扩散器材料的框架。
在第一实施方式中，等离子体扩散器材料包括开孔的聚合物结构体,例如纺织品结构体，例如非编织的、编织的、针织的结构体，或膜片，或平的聚合物结构体例如箔或膜。优选地，该聚合物结构体具有容许所述等离子体以受控的方式通过所述等离子体扩散器到达待涂覆的基底的一定的孔隙度和透气性。
纺织品结构体可包括一种聚合物或两种或更多种聚合物的组合。可使用的聚合物可为(但不限于)：聚烯烃例如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)，聚酰胺(PA)，聚酯(PES)，聚苯乙烯(PS)，聚四氟乙烯(PTFE)等。优选地，使用具有低水分含量的聚合物，例如聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
为了决定最佳布置，通常从等离子体扩散器的基础设计出发，通过使用常规技术可将规则的纺织品结构体用作等离子体扩散器。
在又一实施方式中，等离子体扩散器材料包括开孔的金属结构体，例如金属网。用于制造所述网的金属可为致密的或较开口的(open)。所述网可包括任何金属，例如铝、钢、不锈钢等。
当所述电极在等离子体腔室中的布置是水平的时，待处理(例如涂覆)的一个或每个所述基底放置在基本水平的方位上。例如，一个或每个所述基底可放置于盘或穿孔容器之上或之中，所述盘或穿孔容器放置在所述电极之间且平行于所述电极以水平方位放置。取决于所述基底的形状和尺寸，所述基底可以水平方位、垂直方位或中间方位放置在所述盘中。该布置可例如用来处理手持式电子器件或电子组件、装配体或子装配体。所述水平布置还可用来处理纺织品产品，例如鞋子、手套等。
当所述电极在等离子体腔室中的布置是竖直的时，待处理(例如涂覆)的一个或每个所述基底以基本竖直的方位放置。例如，一个或每个所述基底可悬挂在所述电极之间预想到的基底区域(或“缝隙(slot)”)中。它们可通过使用在等离子体腔室内部容许所述表面最好地暴露于等离子体的夹具或支架或其它构造来悬挂。取决于基底和一个或多个缝隙的尺寸，可将一个或多个基底悬挂在一个“缝隙”中。所述竖直的布置可例如用来处理纺织品产品，例如衣服(毛线衫、夹克、T恤、短裤、裤子、围巾)以及纺织品片和其它纺织品物品例如背包、绳索等。
使用水平或竖直的布置取决于待处理的基底。
申请人还发现，等离子体扩散器材料的孔隙度或开口度可对降低多大的变色产生影响。所述结构体的开口越少(越致密)，则变色降低越大，这由实施例将变得明晰。通过使用较致密或较厚的材料或者通过将多个层放置于彼此之上可获得开口较少的网。通过使用在彼此之上的多个层，对于较不易变色的区域可使用单层，而对于较关键的区域可使用双层或甚至三层。这实现了根据待处理的部件和其在等离子体腔室内的位置而改变等离子体扩散器的布置。
在一些实施方式中，优选不遮蔽全部表面。例如，扩散器材料可定尺寸为只覆盖暴露的基底或盘表面部分。这是申请人称之为的“选择性等离子体扩散器”。是否将全部表面抑或部分表面用来扩散取决于待处理的基底、等离子体腔室的构造和所使用的工艺参数和分子(molecule)。
例如，在借助等离子体聚合涂覆电子组件的水平装置中，可优选只遮蔽盘或穿孔容器的角落而不是遮蔽大的表面。
在一些实施方式中，在存在高变色倾向之处，可以考虑使用较厚的扩散器材料，或者使用在彼此之上的两个扩散器材料片。
当进一步地在本发明的说明书中使用“片”或“侧”时，其意指扩散器材料，而不管其是单层或在彼此之上的多层，且不管其是全尺寸的片或是为了选择性扩散而具有受限尺寸的片。
而且，不仅通过在某些区域处除去扩散器材料而且还通过加入扩散器材料可形成选择性等离子体扩散器。例如，可优选的是，在某些区域中例如在角落处使用双层扩散材料，以便甚至更多地扩散等离子体。
优选地，等离子体扩散器包括设置在所述电极之间的一种或多种等离子体扩散器材料，其用于使所述基底附近的等离子体密度均匀化以减少所述基底在加工之后的变色。所述等离子体扩散器材料优选地为可以平的、弯曲的或折叠的片的形式。等离子体扩散器可例如还包括放置在不同高度或位置处的不同材料，例如不同密度或粒度(mesh size)的材料，用于例如选择性地扩散等离子体。
在其最简单的形式中，等离子体扩散器由放置在一个基底或多个基底和一个电极或每个电极之间的扩散器材料片组成。这种类型的等离子体扩散器可视作2D-等离子体扩散器。
优选地，选择2D-等离子体扩散器的尺寸，使得其等于或大于基底或盘的全部表面以在总的基底或盘表面的上方扩散等离子体。
优选地，当使用2D-等离子体扩散器时，将扩散器材料放置在一个或每个所述射频电极和一个或每个所述基底之间。图1A显示以水平布置的2D-等离子体扩散器，其中仅单个盘101、单个射频(RF)电极102和单个接地电极(M)103被示出。将待处理的基底放置在盘101中。将扩散器材料104放置在盘101和RF电极102之间。
图1B显示由两个图1A的构造组成的水平装置，其例如用在较大的等离子体腔室中以在一次单加工运行中容许更多的待处理的基底。将待处理(例如涂覆)的基底放置在位于例如RF电极102和M电极103之间的盘101中。将扩散器材料片104放置在每个盘101和RF电极102之间。
在一些实施方式中，可优选的是，使用不在各盘101和各RF电极104之间的等离子体扩散器，如图1C中所描绘的。
取决于待处理的基底的尺寸，扩散器材料片104可放置在盘101(图1D)之上-例如当基底被放置在盘中的高度未超过盘的高度时。在另一实施方式中，扩散器材料片104可放置在距盘101一定的距离处(图1E)。基底或盘和扩散器材料之间以及扩散器材料和RF电极之间的距离可变化，且应根据涂层在加工之后的性能和根据变色减少进行确定。
图1F显示其中将待处理的基底111放置在由RF电极112和M电极113确定的缝隙中的竖直实施方式。扩散器材料片114放置在基底111和RF电极112之间。图1G显示其中重复图1H的构造的竖直实施方式。三个待处理的基底111放置在由RF电极112和M电极113确定的一个缝隙内。扩散器材料片放置在基底111和RF电极112之间。
在一些实施方式中，可优选使用并非在所有缝隙中的等离子体扩散器，如图1H所描绘的。
在另一实施方式中，扩散器材料片设置在一个或每个所述接地电极(M)和一个或每个所述基底之间。
图2A显示以水平布置的2D-等离子体扩散器，其中仅显示单个盘201、单个射频(RF)电极202和单个接地电极(M)203。将待处理的基底放置在盘201中。将扩散器材料204放置在盘201和M电极203之间。
图2B显示由两个图2A的构造组成的水平装置，其例如用在较大的等离子体腔室中以在一个单加工运行中容许更多的待处理的基底。将待处理(例如待涂覆)的基底放置在位于例如RF电极202和M电极203之间的盘201中。将扩散器材料片204放置在各盘201和M电极203之间。
在一些实施方式中，可优选使用不在各盘201和各电极203之间的等离子体扩散器，如图2C中所描绘的。
取决于待处理的基底的尺寸，扩散器材料片204可放置在盘201的底部处(图2D)。在另一实施方式中，扩散器材料片204可放置在距盘201一定的距离处(图2E)。基底或盘和扩散器材料之间以及扩散器材料和M电极之间的距离可变化，且其应根据涂层在加工之后的性能和根据变色减少进行确定。
图2F显示其中待涂覆的基底211放置在由RF电极212和M电极213确定的缝隙中的竖直实施方式。扩散器材料片214放置在基底211和M电极213之间。
图2G显示其中重复图2F的构造的竖直实施方式。三个待处理的基底211放置在由RF电极212和M电极213确定的一个缝隙内。扩散器材料片放置在基底211和M电极213之间。
在一些实施方式中，可优选使用并非在所有缝隙中的等离子体扩散器。如图2H所描绘的。
在另一实施方式中，扩散器材料片放置在一个或每个所述射频电极和一个或每个所述基底之间，以及在一个或每个所述接地电极和一个或每个所述基底之间。该布置在本申请中仍被认为是2D-等离子体扩散器，因为两个扩散器材料片是彼此平行的。
图3A显示以水平布置的2D-等离子体扩散器，其中仅显示单个盘301、单个射频(RF)电极302和单个接地电极(M)303。待处理的基底放置在盘301中。扩散器材料304放置在盘301和RF电极302之间以及在盘301和M电极303之间。
图3B显示由两个图3A的构造组成的水平布置，其例如用在较大的等离子体腔室中以在一个单次加工运行中容许更多的待处理的基底。待处理(例如待涂覆)的基底放置在位于例如RF电极302和M电极303之间的盘301中。扩散器材料片304放置在各盘301和RF电极302之间，以及在各盘301和M电极303之间。
在一些实施方式中，可优选使用不在各盘301和各RF电极302之间以及不在各盘301和各M电极303之间的等离子体扩散器，如借助图2C中的示例性构造所给出的。
取决于待处理的基底的尺寸，扩散器材料片304可放置在盘301之上和在盘301之下(图3D)。在另一实施方式中，扩散器材料片304可在两个方向上放置在距盘301一定距离处(图3E)。在又一实施方式中，扩散器材料片304可放置在盘301之上和朝向M电极303放置在距盘301一定距离处(图3F)。在又一实施方式中，扩散器材料片304可朝向RF电极302放置在距盘301一定距离处和可放置在盘301之下(图3G)。
在基底或盘和扩散器材料之间以及在扩散器材料和M电极之间的距离可变化，且其根据涂层在加工之后的性能和根据变色减少进行确定。
图3H显示其中待处理的基底311放置在由RF电极312和M电极313确定的缝隙中的竖直实施方式。扩散器材料片314放置在基底311和RF电极312之间以及在基底311和M电极313之间。
图3I显示其中重复图3H的构造的竖直实施方式。三个待处理的基底311放置在由RF电极312和M电极313确定的一个缝隙中。扩散器材料片314放置在基底311和RF电极312之间以及在基底311和M电极313之间。
在一些实施方式中，可优选使用并非在所有缝隙中的等离子体扩散器，如图3J所描绘的。
优选地，基底和2D-等离子体扩散器之间的距离为1mm-150mm，更优选为2mm-100mm，例如5mm-75mm，更优选为10mm-50mm，例如50、45、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11或10mm。
优选地，2D-等离子体扩散器和等离子体腔室的一个电极或多个电极之间的距离为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
2D-等离子体扩散器易于使用，但是其在一些情况下可提供受限的扩散。在其中要求更大扩散的那些情形中，可使用3D-等离子体扩散器。3D-等离子体扩散器的形状和侧的数量可变化，但是通常等离子体扩散器的至少一侧或一个表面与电极不是完全平行的。
3D-等离子体扩散器可构造在框架的周围，但是在一些实施方式中，不使用框架且等离子体扩散器只由扩散器材料组成。框架是否被推荐取决于等离子体扩散器的形状、布置和尺寸。
框架优选为用作其周围放置等离子体扩散器材料的主体的刚性或半刚性结构体。框架可具有一定的柔性但是需要足够坚固(strong)以便在扩散器没有坍塌的的风险下支撑等离子体扩散器材料且与待处理的基底相接触。
框架可由适于用在低压等离子体设备内的所有材料例如-但不限于-铝、钢(例如不锈钢)、聚合物(例如HDPE、PS、PP和PTFE(称为特氟纶)、和前述的任意混合物构成。
框架可由装配在一起的棒组成，棒具有圆形横截面、矩形或正方形横截面。横截面优选具有1cm2或更小的表面。
在一些水平实施方式中，盘本身可用作框架。
在最简单的方式中，3D-等离子体扩散器可视为其上加入另外扩散器材料的2D-等离子体扩散器。
图4A显示水平电极布置的等离子体扩散器。该等离子体扩散器可由图3A中所示的等离子体扩散器所产生。待处理的一个基底或多个基底放置在设置在RF电极402和M电极403之间的盘401上。等离子体扩散器404在盘401周围构造，且包括位于在盘401和RF电极402之间的顶侧405、位于在盘401和M电极403之间的底侧406(其因此相当于图3A的扩散器)，且还包括后侧407。后侧407与电极402和403的平面垂直，且连接顶侧405和底侧406。前侧保持开放，这容许所述一个基底或多个基底在盘401上容易定位。等离子体扩散器404的侧405和406在盘(或基底)和电极之间以一定距离放置，且侧407在盘401和等离子体腔室的后壁之间以一定距离放置。在该实施方式中，框架用于将扩散器材料保持在原位。
在另一实施方式中，等离子体扩散器没有后侧但是具有前侧。
在又一实施方式中，由图4B所描绘的，等离子体扩散器404再次构造在盘401的周围，且等离子体扩散器404和盘401两者放置在RF电极402和M电极403之间。等离子体扩散器404具有顶侧405、底侧406、后侧407和前侧408。只有左侧和右侧未填充任何扩散器材料。该实施方式可用于将等离子体扩散远离电极，同时使得前体分子容易地进入到等离子体扩散器和基底(或盘)之间的区域中成为可能。等离子体扩散器404的侧405和406在盘(或基底)和电极之间以一定距离放置，侧407可在盘401和等离子体腔室的后壁之间以一定距离放置，以及侧408可在盘401和等离子体腔室的前壁之间以一定距离放置。在该实施方式中，框架用来将扩散器材料保持在原位。
图4C显示图4B的等离子体扩散器，其中现在同样地左侧409和右侧410填充有等离子体扩散器材料。等离子体扩散器现在为具有填充有等离子体扩散器材料的6个侧(全部侧)的胶态。等离子体扩散器404的侧405和406在盘(或基底)和电极之间以一定距离放置，侧407在盘401和等离子体腔室的后壁之间以一定距离放置，侧408在盘401和等离子体腔室的前壁之间以一定距离放置，侧409在盘401和腔室的左壁之间以一定的距离放置，以及侧410在盘401和等离子体腔室的右壁之间以一定距离放置。在该实施方式中，框架用来将扩散器材料保持在原位。
优选地，对于通过图4A-4C示意性描绘的实施方式，在放置在等离子体扩散器内的基底和等离子体扩散器的扩散器材料之间的距离为1mm-150mm，更优选为2mm-100mm，例如5mm-75mm，更优选为10mm-50mm，例如50、45、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11或10mm。
优选地，等离子体扩散器与等离子体腔室的电极平行的侧和电极之间的距离为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
优选地，等离子体扩散器与电极的平面垂直的侧和等离子体腔室与等离子体扩散器的所述侧平行的壁之间的距离为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
图4D显示图4C的等离子体扩散器，其中盘401本身用作框架。这对于具有不超过盘401的尺寸(特别是高度)的尺寸的基底是可行的。结果，盘中的基底和等离子体扩散器材料之间的距离等于基底和盘之间的距离-换言之，在盘和扩散器材料之间不存在距离。
对于比盘401的高度高的基底，可构造框架以在基底和等离子体扩散器404的顶侧407之间形成一定的距离。对于扩散器的其它侧406、407、408、409和410，所述盘可用作框架。这描绘于图4E中。
还可考虑到其它变型，例如，侧409和410设置在盘401和侧壁之间。是否将所述盘作为框架用于一个或多个侧的选择取决于待处理的基底、其形状、尺寸和组成、其定位、以及等离子体腔室和盘的设计。
尽管优选将等离子体扩散器材料施加到基底和RF电极之间，但是在一些情形中，特别是当涂层厚度是关键时，可考虑将扩散器材料不施加到基底和RF电极之间而是施加到其它位置。当等离子体处理(例如等离子体涂覆)电子组件、子装配体、装配体或器件时，优选使用其中将电子组件、子装配体、装配体或器件放置在盘上的水平布置。对于涂覆沉积到这样的基底上，等离子体在容纳基底的盘和RF电极之间不进行扩散可能是有利的，以保证一定的涂层厚度。然而，等离子体扩散器优选用在盘的经选择的表面上-其是所谓的“选择性等离子体扩散”。
图4F显示可能的选择性等离子体扩散器的示意性代表。等离子体扩散器材料以胶态形状放置，不具有顶侧和底侧以及扩散面积减少的其它四侧(前、后、左、右)。选择性扩散的范围-由此多少扩散器材料被取走-取决于待处理的基底、其尺寸、形状、材料、组成、和工艺参数、等离子体腔室的布置等。图4F使用只安装在所述盘的4个角落处的选择性等离子体扩散器，以便等离子体在所述盘的角落处进行扩散，其中典型地，注意到较高的等离子体密度，导致较大的变色。
对于图4B-4E的实施方式，可预想到使打开所述扩散器变容易的方式，例如拉链、钮扣、维可牢或胶带。
对于图4A-4C的实施方式，扩散器借助在等离子体腔室内具有固定位置的框架可在等离子体腔室中具有固定的位置。在两批次之间，打开所述扩散器(仅图4B-4E)，且可将盘401取出、倒空、再填充、和放置在等离子体腔室中。
替代地，所述盘可部分或完全地用作等离子体扩散器的框架，在两次加工之间可将等离子体扩散器404和盘401一起从等离子体腔室中取出。接着，将经处理的基底穿过不具有扩散器材料的一侧或多侧(例如图4A的前侧)或者通过借助拉链、钮扣、维可牢或胶带打开所述扩散器从所述盘中取出。
图5A显示竖直的电极布置的等离子体扩散器。该等离子体扩散器可由图3H中显示的等离子体扩散器所产生。待处理的一个基底或多个基底501放置在由RF电极502和M电极503所标记的缝隙。等离子体扩散器504构造在基底501的周围，且包括位于基底501和RF电极502之间的左侧505、位于基底501和M电极503之间的右侧506(其因此相当于图3H的扩散器)，且还包括后侧507。后侧507与电极502和503的平面垂直，且连接左侧405和右侧406。前侧保持开放，这容许一个基底或多个基底在缝隙中容易定位。
等离子体扩散器504的侧505和506以一定距离放置在基底和电极之间，且侧507以一定距离放置在基底501和等离子体腔室的后壁之间。在该实施方式中，框架可用来将扩散器材料保持在原位，但是为了需要将等离子体扩散器保持在原位，等离子体扩散器504还可在没有框架的情况下附着到等离子体腔室的顶侧，因为所述扩散器材料是悬挂着的。
在另一实施方式中，等离子体扩散器不具有后侧但是具有前侧。
在由图5B所描绘的又一实施方式中，等离子体扩散器504再次构造在基底501的周围，且等离子体扩散器504和基底501两者放置在RF电极502和M电极503之间。等离子体扩散器504具有左侧505、右侧506、后侧507和前侧508。只有顶部和底部平面未填充有任何扩散器材料。该实施方式可用来扩散等离子体远离所述电极，同时使得前体分子容易地进入到等离子体扩散器和基底之间的区域中成为可能。等离子体扩散器504的侧505和506以一定距离放置在基底501和电极之间，侧507以一定距离放置在基底501和等离子体腔室的后壁之间，且侧508以一定距离放置在基底501和等离子体腔室的前壁之间。在该实施方式中，框架可用来将所述扩散器材料保持在原位，但是这不是必须的，因为扩散器材料具有悬挂姿态(position)且保持自身的形状和位置。
图5C显示图5B的等离子体扩散器，其中现在顶侧509和底侧510也填充有等离子体扩散器材料。等离子体扩散器为胶粒状，具有填充有等离子体扩散器材料的6侧(全部侧)。等离子体扩散器504的侧505和506以一定距离放置在基底和电极之间，侧507以一定距离放置在基底和等离子体腔室的后壁之间，侧508以一定距离放置在基底501和等离子体腔室的前壁之间，侧509以一定距离放置在基底501和所述腔室的顶壁之间，且侧510以一定距离放置在基底501和等离子体腔室的后壁之间。在该实施方式中，框架可用来将扩散器材料保持在原位，但是其不是必须的，因为扩散器材料具有悬挂姿态且保持自身的形状和位置。
对于图5B和5C的实施方式，可预想到使打开所述扩散器变容易的手段，例如拉链、钮扣、维可牢或胶带。
对于图5A-5C的实施方式，扩散器借助在等离子体腔室内具有固定位置的框架可在等离子体腔室中具有固定的位置。在两批次之间，打开扩散器(仅图5B和5C)，并可取出基底501，且将新的基底放置在等离子体扩散器内的等离子体腔室中。
替代地，等离子体扩散器504可以当需要时可以从等离子体腔室取出的方式进行设置。
优选地，对于由图5A-5C示意性描绘的实施方式，放置在等离子体扩散器内的基底和等离子体扩散器的扩散器材料之间的距离为1mm-150mm，更优选为2mm-100mm，例如5mm-75mm，更优选地10mm-50mm，例如50、45、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11或10mm。
优选地，等离子体扩散器的与等离子体腔室的电极平行的侧和电极之间的距离为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
优选地，等离子体扩散器的与电极的表面垂直的侧和等离子体腔室的与等离子体扩散器的所述侧平行的壁之间的距离可为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
3D-等离子体扩散器的另一种形状为圆柱体形状。扩散器材料片是折叠的，使得通过将例如扩散器材料片的左侧和右侧彼此连接获得管状。
图6A显示圆柱状等离子体扩散器604如何可以水平布置用在盘601的周围。保持等离子体扩散器材料604和盘601之间的一定距离。等离子体扩散器604适合在水平设置的RF电极602和M电极603之间的空间中。等离子体扩散器的左侧和右侧是开放的以容许前体分子以受控的方式进入扩散器和设置在盘601中的一个基底或多个基底之间的空间。为了容许容易地打开等离子体扩散器，可预想到拉链、钮扣、维可牢条或胶带。等离子体扩散器优选安装到框架上，且在等离子体腔室中具有固定位置，或在每次加工之后可与所述盘一起被取出。
图6B显示图6A的等离子体扩散器，其中左侧605和右侧606现在也填充有扩散器材料。基底盘601设置在等离子体扩散器604的内部体积中。等离子体扩散器604设置在RF电极602和M电极603之间。为了容许容易地打开等离子体扩散器，可预想到拉链、钮扣、维可牢条或胶带。等离子体扩散器优选安装到框架上且在等离子体腔室中可具有固定位置，或在每次加工之后可与所述盘一起被取出。
尽管对于水平布置的等离子体腔室(水平设置的电极)可使用圆柱体形状，但是对于水平方位优选使用胶态等离子体扩散器。圆柱状等离子体扩散器非常适于用在竖直布置的电极中，因为可将扩散器材料片容易地包绕在悬挂于等离子体腔室中的基底的周围。
图6C显示圆柱状等离子体扩散器614的示意性代表，其包绕在一个或多个基底611的周围且设置在由竖直设置的RF电极612和M电极613标记的缝隙内。等离子体扩散器614的顶侧和底侧是开放的以容许前体分子以受控的方式进入扩散器和一个基底或多个基底之间的空间。为了容许容易地打开等离子体扩散器，可预想到拉链、钮扣、维可牢条或胶带。等离子体扩散器可安装到框架上，但是其也可在没有框架的情况下使用，而将其附着到等离子体腔室的顶侧。等离子体扩散器614可在等离子体腔室中具有固定位置，或者在每次加工之后可与基底一起被取出。
图6D显示圆柱状等离子体扩散器614的示意性代表，其包绕在一个或多个基底611的周围且设置在由竖直设置的RF电极612和M电极613区分的缝隙。等离子体扩散器614的顶侧615和底侧616也填充有扩散器材料。为了容许容易地打开等离子体扩散器，可预想到拉链、钮扣、维可牢条或胶带。等离子体扩散器可安装到框架上，但是也可在没有框架的情况下使用，而将其附着到等离子体腔室的顶侧。等离子体扩散器614在等离子体腔室中可具有固定位置，或者在每次加工之后可随所述基底一起被取出。
优选地，对于通过图6A-6D示意性描绘的实施方式，放置在等离子体扩散器内的基底和等离子体扩散器的扩散器材料之间的距离因等离子体扩散器材料的弯曲形状而在任何位置处均不相同，且其为1mm-150mm，更优选为2mm-100mm，例如5mm-75mm，更优选地10mm-50mm，例如50、45、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11或10mm。
优选地，等离子体扩散器的侧和电极和/或等离子体腔室的壁之间的距离为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。由于等离子体扩散器材料在任何位置处不具有平的形状，所述距离在不同位置之间可变化。
具有不同于胶态和圆柱状的形状的3D-等离子体扩散器当被认为更好时也可使用。图7A、7B、8、9A和9B给出了一些示意性代表，但是显然还可联想到其它关于这些形状的变型。
图7A显示具有表示半球的形状的等离子体扩散器704。该等离子体扩散器优选地用于水平布置，正如该示意性代表中所显示的。等离子体扩散器704放置在安装在RF电极702和M电极703之间的盘701的顶部。优选地使用框架将等离子体扩散器保持在原位。所述盘701的底侧也可覆盖有扩散器材料，但是在一些情况下不建议这样做。盘701的底部是否被覆盖取决于所述布置、待处理的所述基底等。
图7B显示围绕盘701的具有球形的等离子体扩散器704。该等离子体扩散器优选地用于水平布置，正如在该示意图中所显示的。盘701放置等离子体扩散器704内，该等离子体扩散器704进而放置在RF电极702和M电极703之间。优选使用框架将等离子体扩散器保持在原位。
参考图7A和7B，为了容许容易地打开等离子体扩散器，可预想到拉链、钮扣、维可牢条或胶带。优选地，在每次加工之后将等离子体扩散器704随盘701一起从等离子体腔室中取出，且然后打开等离子体扩散器704以将经处理的基底从盘701移除。然后，将盘701再次装满待处理的基底，关闭等离子体扩散器704并将其与盘701一起放回到等离子体腔室中。
优选地，放置在等离子体扩散器内的基底和等离子体扩散器材料之间的距离由于等离子体扩散器的弯曲形状而不是恒定值，且其为1mm-150mm，更优选为2mm-100mm，例如5mm-75mm，更优选为10mm-50mm，例如50、45、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11或10mm。
优选地，等离子体扩散器材料和电极和/或等离子体腔室的壁之间的距离由于等离子体扩散器的弯曲形状而不是恒定的，且其为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
图8显示具有描绘晶坡面(dome)的形状的等离子体扩散器804。该等离子体扩散器优选用于水平布置，正如在该示意图中所显示的。等离子体扩散器804放置在安装在RF电极802和M电极803之间的盘801的顶部上。优选地，使用框架805将等离子体扩散器原位保持。所述盘801的底侧也可覆盖有扩散器材料，但是在一些情况下不建议这样做。盘801的底部是否被覆盖取决于布置、待处理的基底等。
优选地，放置在等离子体扩散器内的基底和等离子体扩散器材料之间的距离由于等离子体扩散器的弯曲形状而不是恒定值，且其为1mm-150mm，更优选为2mm-100mm，例如5mm-75mm，更优选地10mm-50mm，例如50、45、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11或10mm。
优选地，等离子体扩散器材料和电极和/或等离子体腔室的壁之间的距离由于等离子体扩散器的弯曲形状而不是恒定的，且其为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
图9A和9B显示具有描绘隧道的形状的等离子体扩散器904。曲率半径可取决于待处理的基底的尺寸而变化。
该等离子体扩散器优选地用于水平布置，正如在该示意图中所显示的。等离子体扩散器904放置在安装在RF电极902和M电极903之间的盘901的顶部上。优选使用框架905将等离子体扩散器原位保持。盘901的底侧也可覆盖有扩散器材料，但是在一些情况下不建议这样做。盘901的底部是否被覆盖取决于布置、待处理的基底等。
优选地，放置在等离子体扩散器内的基底和等离子体扩散器材料之间的距离由于等离子体扩散器的弯曲形状而不是恒定值，且其为1mm-150mm，更优选为2mm-100mm，例如5mm-75mm，更优选为10mm-50mm，例如50、45、40、39、38、37、36、35、34、33、32、31、30、29、28、27、26、25、24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11或10mm。
优选地，等离子体扩散器材料和电极和/或等离子体腔室的壁之间的距离由于等离子体扩散器的弯曲形状而不是恒定的，且其为5mm-250mm，更优选为10mm-200mm，例如15mm-150mm，例如150、145、140、135、130、125、120、115、110、105、100、95、90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20或15mm。
本发明的优势在于：减少、甚至消除在着深色表面-例如深绿色、深蓝色、深灰色和黑色物体-上或者在具有高表面光泽或低表面粗糙度的基底(例如柔和触感的表面或抛光表面)上典型可见的不希望的变色效应；根据待处理的基底的尺寸或按照所需的变色减少，通过改变等离子体扩散器材料、等离子体扩散器的形状、填充有扩散器材料的侧的数量或借助使用多层扩散器材料或借助将扩散器材料从侧面部分地除去的扩散度(选择性等离子体扩散)多用途地布置等离子体扩散器；对水接触角、喷雾试验、油等级(油面，oil level)没有影响；对洗涤性没有影响；不需要修改机械设计；在现有的等离子体腔室中容易实施；通过使用在等离子体腔室内的固定位置或可移动的位置和通过使用容许容易地打开等离子体扩散器的固定手段而容易地操纵。
现在将阐述本发明且借助以下的实施例对其进一步进行描述。这些实施例在这里给出只用于参考，且对本发明的以上提及的各方面不施加限制。
实施例
实施例1
实施例1阐明了所述等离子体扩散器由其制成的材料的开口度(openness)的影响。已经使用如下三种不同的扩散器材料：非编织物、编织物和箔。全部三种材料以如图4E所描绘的同一水平布置、而且在与其中设置单体入口的腔室的壁平行的左侧和右侧开放的情况下使用。非编织物以单层和双层布置使用。
根据如下表1，使用每个等离子体扩散器在490l的大的等离子体腔室中进行相同的等离子体聚合过程：
参数 值
单体 丙烯酸1H,1H,2H,2H-十七氟癸基酯
时间 10分钟
电极 初级的(primary)–RF/M
流量 40sccm
基础压力 20毫托
工作压力 40毫托
功率 50W
功率模式 连续波
频率 13.56MHz
表1：根据实施例1的工艺参数
数据和结果呈现在表2中：
Figure BDA0001185862480000271
表2：使用四种不同的等离子体扩散器材料进行的综合试验
根据表2显然的是，所述织物开口(单层非编织物->双层非编织物->编织物->箔)越少，变色减少越好，同时涂层厚度未因从一种扩散器材料至另一种扩散器材料而受到不利的影响。然而，对于全部四种等离子体扩散器，使用等离子体扩散器的工艺的涂层厚度小于不使用等离子体扩散器的工艺的涂层厚度。
使用双层和单层的非编织物的试验清楚地显示，使用双层获得了更好的变色减少。
实施例2
实施例2显示与其中安装单体入口的壁平行的两侧的开口度的影响。已经使用了实施例1的单层非编织物等离子体扩散器，具有100％开放的左侧和右侧，且现在也具有仅25％开放的侧。根据表1的参数进行加工。结果可见于表3中。
Figure BDA0001185862480000272
表3：使用四种不同的等离子体扩散器材料完成的试验综述
根据表3显然的是，较不开放的侧对变色减少具有正面影响，且油等级未受影响。然而，使用该等离子体扩散器沉积的涂层薄得多，这可对不存在变色进行了解释。在其中所要满足的标准为一定的油排斥性水平的情况中，可考虑这种较闭合的等离子体扩散器。但是，在其中要求最小涂层厚度和变色减少的组合的情形中，更好的是使用具有100％开放的两侧的较少开口的扩散器材料-参见实施例1。
实施例3
实施例3阐明通过使用等离子体扩散器所述样品的洗涤性能未受影响的事实。由100％再生的PES制成的编织的纺织品样品竖直悬挂在等离子体扩散器中。与其中设置单体入口的壁平行的顶侧和底侧是100％开放的。在不存在和存在等离子体扩散器的情况下已涂覆的纺织品样品上实施5分钟预处理和10分钟涂覆的工艺。用于实施所述涂覆工艺的工艺参数在表4中给出。
参数 预处理的值 涂覆步骤的值
单体/气体 氩气 丙烯酸1H,1H,2H,2H-十三氟辛基酯
时间 5分钟 10分钟
电极 初级的–RF/M 初级的–RF/M
流量 1000sccm 40sccm
基础电压 50毫托 15毫托
工作电压 200毫托 20毫托
功率 600W 100W
功率模式 连续波 连续波
频率 13.56MHz 13.56MHz
表4：根据实施例3的工艺参数
经涂覆的纺织品已经根据ISO 15797(2002)进行了工业洗涤。一个完整的洗涤循环包括以下步骤：
1.在75℃下且在没有光学增白剂的情况下每千克干燥的纺织品材料使用20g的IPSO HF 234进行洗涤；
2.在干燥箱中进行干燥；
在一个洗涤循环之后，根据ISO 9073-第17部分和ISO 4920进行喷雾试验。接着，完成另外四个洗涤循环且重复油排斥性试验和喷雾试验(5次洗涤之后测量的值)。
根据表5显然的是，在来自在等离子体扩散器内处理的样品和未使用等离子体扩散器涂覆的样品的喷雾结果中没有注意到差异。
Figure BDA0001185862480000291
表5：洗涤结果
实施例4
根据图4F的选择性等离子体扩散器已经被用在具有5个盘的490升的腔室中。扩散器材料(在该实施例中为特氟纶)放置在全部五个盘的全部四个角落中，超过20cm的长度。第二扩散器通过将扩散器材料(同样为特氟纶)(超过10cm的长度)放置在全部五个盘的所有四个角落中而形成。工艺参数呈现在表6中。还在没有等离子体扩散器的情况下进行相同的工艺。
该试验的目的是检验是否能够减少在印刷电路板(PCB)上的变色，以及是否能够改善涂层厚度的均一性。结果呈现在表7中。
参数 值
单体 丙烯酸1H,1H,2H,2H-十七氟癸基酯
时间 45分钟
电极 RF/M
流量 40sccm
基础电压 15毫托
工作电压 20毫托
功率 40W
功率模式 连续波
频率 13.56MHz
表6：根据实施例4的工艺参数
根据表7显然的是，对于除第五个盘(位置最低的盘)之外的全部盘，等离子体扩散器使StDev(％)高度降低，从而导致均一性更好的厚度。应指出的是，对于全部盘，使用等离子体扩散器的涂层厚度较小，如由实施例1和2显然得到的。
Figure BDA0001185862480000301
表7：不同布置的厚度和标准偏差(％)

Claims (18)

1.至少部分地防止由等离子体聚合涂覆工艺引起的基底变色的方法，其通过在将等离子体沉积到所述基底上形成聚合物涂层之前和/或期间使用等离子体扩散器扩散所述等离子体而进行，其中所述等离子体包括单体，其中以低于1000毫托的压力提供所述等离子体，其中单体流量为1 sccm-500 sccm，其中在包含具有接地(M)电极、射频(RF)电极和所述等离子体扩散器的等离子体腔室的等离子体涂覆装置中涂覆所述基底，所述等离子体扩散器用于使在所述基底附近的等离子体密度均匀化以减小所述基底在加工之后的变色，且其中所述扩散器位于所述基底和所述射频(RF)电极之间。
2.根据权利要求1的方法，其中所述扩散器和所述基底之间的距离为1 mm-150 mm。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述扩散器和所述电极之间的距离为5 mm-250 mm。
4.根据权利要求3的方法，其中所述扩散器和所述电极之间的距离为15 mm-150 mm。
5.根据权利要求1或2的方法，其中通过预处理等离子体对所述基底进行预处理，其中在所述预处理等离子体和所述基底的反应之前和/或期间使用所述等离子体扩散器扩散所述预处理等离子体。
6.根据权利要求1或2的方法，其中以高于5毫托的压力提供所述等离子体。
7.根据权利要求1或2的方法，其中所述涂层在油排斥性、喷雾试验和可洗性方面的性能未受到不利影响。
8.根据权利要求6的方法，其中所述等离子体扩散器包括设置在所述电极之间的一种或多种等离子体扩散器材料。
9.根据权利要求7的方法，其中所述等离子体扩散器材料为片的形式，其中所述片是平的、弯曲的或折叠的。
10.根据权利要求6的方法，其中所述等离子体扩散器材料包括开孔的聚合物结构体和/或开孔的金属结构体。
11.根据权利要求7的方法，其中存在以下特征之一或组合：
- 将等离子体扩散器材料放置在待涂覆的一个或多个基底和所述射频电极之间；
- 将等离子体扩散器材料放置在待涂覆的一个或多个基底和所述接地电极之间；
- 将等离子体扩散器材料放置在待涂覆的一个或多个基底和所述接地电极之间，以及在待涂覆的一个或多个基底和所述射频电极之间；
- 将等离子体扩散器材料至少放置在所述基底的一侧或多侧处面向所述等离子体腔室的壁以形成胶态等离子体扩散器；和/或
- 将等离子体扩散器材料片以圆柱状包绕在所述待涂覆的一个或多个基底的周围。
12.根据权利要求1或2的方法，其中所形成的涂层具有均一的厚度。
13.根据权利要求1或2的方法，其中所述等离子体包括5毫托-200毫托的基础压力和10毫托-500毫托的工作压力。
14.根据权利要求1或2的方法，其中所述单体为丙烯酸1H,1H,2H,2H-十七氟癸基酯或丙烯酸1H,1H,2H,2H-十三氟辛基酯。
15.根据权利要求1或2的方法，其中单体流量为5 sccm-150 sccm。
16.根据权利要求2的方法，其中所述扩散器和所述基底之间的距离为1 mm-25 mm。
17.根据权利要求2的方法，其中所述扩散器和所述基底之间的距离为1 mm-10 mm。
18.在应用根据权利要求1-17任一项的方法之前通过预处理等离子体对基底进行预处理的方法，其通过在所述预处理等离子体和所述基底的反应之前和/或期间使用等离子体扩散器扩散所述预处理等离子体而进行。
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