CN106862031A - 类钻石材料的镀膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种类钻石材料的镀膜方法，包括提供一基材及一包括类钻石材料的混合溶液；接着，喷涂混合溶液在基材的至少一面形成一类水钻石材料层；之后，依据基材的一耐受温度值来决定以一紫外线照射类水钻石材料层或是以一高温烘烤类水钻石材料层；最后，降温并清洗基材，以使类水钻石材料层在基材的表面固化形成一类钻石膜。

Description

类钻石材料的镀膜方法
技术领域
本发明有关于一种镀膜方法，特别是有关于类钻石材料的镀膜方法。
背景技术
随着科技的发展，触控面板(Touch Panel)已广泛应用于各种消费电子装置，例如：智能手机、平板电脑、相机、电子书、MP3播放机等携带式电子产品，或是应用于操作控制设备的显示屏幕。
然而，由于使用者在使用上述电子装置过程中需要以手指或者触控笔在触控面板的基板表面按压或者滑动来达到人机互动。因此，在使用者长时间的使用后，人体手指容易沾污在触控面板上，而导致触控面板上产生许多细菌如金黄色葡萄球菌、沙门氏杆菌或大肠杆菌等感染性细菌，或是造成触控面板脏污、水气凝结等情况。另外，触控面板的基板表面在外力的长时间及多次的作用下容易出现刮痕或者孔洞，进而严重影响触控面板基板表面的平整性及透光性。而且以白光LED作为触控面板的背光，会产生蓝光和UV光，容易冲击人体的视网膜、刺激视神经，且蓝光易使眼睛起黄斑病变、紫外线则会造成白内障，容易造成视力减退。
发明内容
为了解决上述有关的问题，本发明的主要目的在于提供一种类钻石膜的镀膜方法，此类钻石膜具有抑菌、抗刮、抗紫外光/蓝光及抗电磁波的特性。
依据上述的目的，本发明提供一种类钻石材料的镀膜方法，其包含下列步骤。提供一基材；接着，再提供一类水钻石材料的混合溶液，此类水钻石材料的混合溶液含有粒径≦10nm的二氧化钛纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子及二氧化硅纳米粒子；接着，喷涂类水钻石材料的混合溶液在基材的至少一面，以在基材的表面形成一类水钻石材料层；之后，判断基材的一耐受温度值，若耐受温度值低于150℃，并提供一紫外线照射类水钻石材料层，若耐受温度值高于150℃，则提供一高温烘烤类水钻石材料层；降温并清洗基材，以使类水钻石材料层在基材表面固化形成一类钻石膜。
本发明所揭露的类钻石材料的镀膜方法，其类钻石材料系应用于基材表面上，可在低温、常压之下进行反应，以利类钻石材料可有效迅速的吸附于基材表面，不会改变基材的物理和化学特性。如此，在基材表面形成类钻石材料的无机薄膜，可达到基材表面具有光亮、溶液清洁、自行清洁、抗菌、抗UV、抗蓝光、抗刮、抗污、抗电磁波等功效。
附图说明
图1显示本发明的制作流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
本发明实施例所揭露的类钻石材料的镀膜制程，系应用于一基材表面的加工程序上，此类钻石材料可藉由高温烧结后得到与钻石相同的结晶结构，其硬度也和钻石相同，可永久附着在基材表面。在此所称的基材可为塑胶、金属、玻璃、木材、瓷釉、橡胶或布料等材质所组成之物，然并非以此为限。
请参阅「图1」所示的示意图，系为本发明的制作流程示意图。本发明类钻石材料的镀膜制程系包括以下步骤：
步骤100：提供一基材；
步骤110：提供一类水钻石材料的混合溶液，此类水钻石材料的混合溶液含有粒径≦10nm的二氧化钛纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子及二氧化硅纳米粒子；
步骤120：喷涂类水钻石材料的混合溶液在基材的至少一面，以在基材的表面形成一类水钻石材料层；
步骤130：判断基材的一耐受温度值，若耐受温度值低于150℃，进入步骤140，若该耐受温度值高于150℃，则进入步骤150；
步骤140：提供一紫外线照射基材表面的类水钻石材料层；
步骤150：提供一高温烘烤基材表面的类水钻石材料层；以及
步骤160：降温并清洗基材，以使类水钻石材料层在基材的表面固化形成一类钻石膜。
在上述步骤100之中，系将基材表面进行抛光及清洗，在本实施例中系以基材为一玻璃基材作为举例说明，但并不以此为限。此玻璃基材系事先经过清洗及干燥等前处理，以去除原先附着于玻璃基材表面的杂质，如棉絮及其他离子等。
在上述步骤110之中，制备类水钻石材料的混合溶液，在制备上系提供一二氧化钛，然后添加三氧化二铝纳米粒子、二氧化硅及界面活性剂加热搅拌混合，而形成类水钻石材料的混合溶液，并且所获得的类水钻石材料的混合溶液中含有粒径≦10nm的二氧化钛纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子与二氧化硅纳米粒子。在加热搅拌处理过程中，系将类水钻石材料的混合溶液以每分钟转速200RPM至400RPM之间进行搅拌处理，搅拌的加热温度介于30℃至50℃之间，搅拌时间介于20分钟至40分钟之间。之后，再进行一脱氧搅拌处理，以每分钟转速150RPM至350RPM之间进行脱氧搅拌，搅拌时间介于40分钟至80分钟之间，脱氧真空度为0.5torr/380mmHg。如此，可得到类水钻石材料的混合溶液。然而，上述步骤仅为一实施例的说明，不以此为限，其可依类水钻石材料的成分、比例或特性，而改变对应参数步骤。
接着，在上述步骤120之中，先检查基材的表面是否有瑕疵，若无瑕疵，则将基材送入一喷涂机(未绘示)之中进行喷涂作业，以此将类水钻石材料的混合溶液均匀的喷涂在基材的至少一面，进而在基材上形成类水钻石材料层。之后，再对基材的类水钻石材料层检查其表面是否有异物、气泡、喷涂不均等外观异常情况。
在上述步骤130之中，依据基材的材质来判断其耐受温度值，若基材选用塑胶、布料、木材、瓷釉、橡胶或其他可耐受温度值低于150℃的材质，可在类钻石材料的混合溶液进一步添加有一水溶性聚丙烯酸类(polyacrylate)溶液和一聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate)溶液，类钻石材料的混合溶液与水溶性聚丙烯酸类溶液及聚酸甲酯溶液的混合比例为2：4：4，但不以此为限，可依基材的不同而些微调整上述混合比例。并且混合完成后再加入一紫外线光启始剂。若基材选用玻璃、金属、陶瓷或其他可耐受温度值高于150℃的材质，则在类钻石材料的混合溶液添加一热固化用催化剂。
在上述步骤130之中，当基材的耐受温度值低于150℃时，可提供一波长约300nm至400nm的紫外线照射在基材的类水钻石材料层上，由于类水钻石材料层混合添加有紫外线光启始剂，所以紫外线可与类水钻石材料层内的紫外线光启始剂进行一光化学反应。需注意的是，可依基材选择的不同而调整紫外线的照射能量及反应时间。其中，紫外线的照射能量介于300mj/cm2～1500mj/cm2之间，反应时间介于10秒至15秒之间，但不以上述条件为限。如此，可使得耐受温度值低于150℃的基材上的类水钻石材料层固化形成一类钻石膜。
在上述步骤130之中，当基材的耐受温度值高于150℃时，可提供一高温烘烤基材的类水钻石材料层。举例来说，先将基材送入一红外线烘烤机(未绘示)之中，以远红外线对基材上的类水钻石材料层进行红外线烘烤处理。其中，远红外线烘烤温度介于20℃至80℃之间，输送速度介于1公尺/分钟至3公尺/分钟，但不以上述条件为限。另外，依据类水钻石材料层在基材上的厚度微调其远红外线的照射的时间及输送速度，以此先半固化类水钻石材料层。
接着，再将基材送入一高温机(未绘示)之中，以高温对基材上的类水钻石材料层进行高温硬烤处理。其中，高温硬烤温度介于200℃至400℃之间，高温硬烤时间介于50分钟至70分钟之间，但不以上述条件为限。由于类水钻石材料层混合添加有热固化用催化剂，可加速固化类水钻石材料层，而使得类水钻石材料层固化形成一类钻石膜。之后，再将基材移出高温机后降温至室温。另外，可依据类水钻石材料层在基材上的厚度微调其高温硬烤的温度及时间。
在上述步骤160之中，系先检查基材的类钻石膜是否有无异物残留或刮伤等外观异常情况。接着，对基材进行高压水洗作业并干燥，如此一来，进而在基材表面形成类钻石膜。
请参阅附件1及表1所示，在上述镀膜程序完成之后，进一步的检视类钻石膜在基材表面上的固着情形，并且以耐磨试验所规范的方法，对此表面具有类钻石膜的基材进行0000#钢丝绒耐磨试验(Steel Wool hardness test)。其系先将一多功能机械磨擦试验机进行试验，试验方法系指定4号钢丝绒施以试验荷重500克的条件下于基材表面的类钻石膜上往复刮行，并请配合参照下列表1，显示四种不同试验次数的数据表。
在此硬度试验中，类钻石膜可承受2,000次的钢丝绒磨擦试验。因此，本发明所揭露的基材表面上的类钻石膜的硬度至少可达到JIS铅笔硬度9H的标准，使其类钻石膜的结晶结构与硬度也和钻石相同，并且可永久附着在基材上。
请参阅附件2及表2所示，进一步的检视类钻石膜在基材表面吸收UV光及蓝光的情形，并且以ASTM E903-12所规范的方法，对此表面具有类钻石膜的基材进行光照试验。试验方法系以波长范围280nm至470nm之间的光线照射基材并穿透类钻石膜，并请配合参照下列表2，显示二种不同波长范围的数据表。
在此抗UV光及蓝光的试验中，类钻石膜在波长范围280nm至380nm之间可达到56.5％的阻隔率。因此，本发明所揭露的基材表面上的类钻石膜能有效能制蓝光及UV光的释出，将具类钻石膜的基材应用在触控面板，可让使用者在操作触控面板时眼睛也不易受到伤害。
请参阅附件3及表3所示，进一步的检视类钻石膜在基材表面的抑菌效果，试验方法系在类钻石膜上接种大肠杆菌(E.coli BCRC 11634)，于24小时后测其菌数，并请配合参照下列表3，显示对大肠杆菌的抗菌情形的数据表。
在此抗菌试验中，类钻石膜可达到99％的抑菌效果。因此，本发明所揭露的基材表面上的类钻石膜经紫外线光照射后被激发形成的电子电洞对，将附近分子(H2O、O2)游离形成正、负离子或自由基(OH-、OH+)，可有效破坏细菌胞膜，亦可固化病毒蛋白，具有抑制病毒活动能力，并且可将细菌分解成CO2、H2O，其杀菌能力达99.99％。
请参阅附件4及表4所示，进一步的检视类钻石膜在基材表面的除臭效果，试验方法系将具有类钻石膜的样品置入1m3的环境测试箱，并放入标准品气体甲醛，依指定时间点进行采样，并请配合参照下列表4，显示甲醛去除率(％)的数据表。
在此除臭试验中，类钻石膜可达到64.8％的除臭效果。因此，本发明所揭露的基材表面上的类钻石膜经紫外线光照射后，所产生的“氢氧自由离子基(OH-)”，能分解氢化物、硫化物跟油污，亦可分解空气中难闻的异味，可彻底分解空气中的有机化合物、各种有害物质、有净化空气的效果。
请参阅附件5所示，进一步的检视类钻石膜在基材表面的字浮测试效果，试验方法系以签字笔在类钻石膜表面进行涂写，并在涂写部位滴上5cc的蒸馏水，等待45秒后擦拭涂写部位，可得到如附件5所示的试验照片，由于类钻石膜表面的水滴接触角低于15度，能使蒸馏水全面覆盖，容易将脏污带走，如同清洁剂功能。
请参阅附件6所示，进一步的检视类钻石膜在基材表面的除雾测试效果，试验方法系在类钻石膜表面覆盖雾气60秒，并依序检视各秒数的雾气覆盖程度，可得到如附件6所示的试验照片，由于类钻石膜表面为超亲水性，所以类钻石膜表面吸附的H2O所产生的OH-、H+可破坏并分散水滴的形成，使表面不结水滴、不结雾。
综上所述，类钻石膜所产生的“氢氧自由离子基(OH-)”可化解污染物质如氢化物、硫化物跟油污，而形成中间产物或是无害的水及二氧化碳，因此可以达到除污及灭菌的目标，进而可达到容易清洁且还有自洁功能。又，由于类钻石膜具有亲水性，其表面吸附的H2O产生的OH-和H+可破坏并分散水滴的形成，使类钻石膜表面不会结水滴及不结雾。
虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种类钻石材料的镀膜方法，包含：
提供一基材；
提供一类水钻石材料的混合溶液，该类水钻石材料的混合溶液含有粒径≦10nm的二氧化钛纳米粒子、三氧化二铝纳米粒子及二氧化硅纳米粒子；
喷涂该类水钻石材料的混合溶液在该基材的至少一面，以在该基材的该面形成一类水钻石材料层；
判断该基材的一耐受温度值，若该耐受温度值低于150℃，并提供一紫外线照射该类水钻石材料层，若该耐受温度值高于150℃，则提供一高温烘烤该类水钻石材料层；以及
降温并清洗该基材，令该类水钻石材料层在该基材的该面固化形成一类钻石膜。
2.如权利要求1所述的类钻石材料的镀膜方法，其中提供该类水钻石材料的混合溶液的步骤更包括：进行一加热搅拌处理步骤，将该混合溶液以每分钟转速200RPM至400RPM之间进行搅拌处理，搅拌的加热温度介于30℃至50℃之间，搅拌时间介于20分钟至40分钟之间。
3.如权利要求2所述的类钻石材料的镀膜方法，其中进行该加热搅拌处理之后的步骤更包括：进行一脱氧搅拌处理，以每分钟转速150RPM至350RPM之间对该混合溶液进行脱氧搅拌，搅拌时间介于40分钟至80分钟之间，脱氧真空度为0.5torr/380mmHg。
4.如权利要求2所述的类钻石材料的镀膜方法，其中进行该加热搅拌处理步骤的步骤更包括：若该基材的该耐受温度值低于150℃时，该类钻石材料的混合溶液进一步添加一水溶性聚丙烯酸类溶液和一聚酸甲酯溶液，该类钻石材料的混合溶液与该水溶性聚丙烯酸类溶液及聚酸甲酯溶液的混合比例为2：4：4。
5.如权利要求4所述的类钻石材料的镀膜方法，其中该类钻石材料的混合溶液可选择的加入一紫外线光启始剂。
6.如权利要求2所述的类钻石材料的镀膜方法，其中进行该加热搅拌处理步骤的步骤更包括：若该基材的该耐受温度值高于150℃时，该类钻石材料的混合溶液进一步添加一热固化用催化剂。
7.如权利要求1所述的类钻石材料的镀膜方法，其中喷涂该混合溶液在该基材的步骤更包括：对该基材的该类钻石膜检查表面是否有异物、气泡、喷涂不均等外观异常情况。
8.如权利要求1所述的类钻石材料的镀膜方法，其中提供该高温烘烤该类水钻石材料层的步骤更包括：
以一远红外线对该类水钻石材料层进行烘烤处理；以及
以一高温对该类水钻石材料层进行硬烤处理。
9.如权利要求8所述的类钻石材料的镀膜方法，其中以该远红外线对该类水钻石材料层进行烘烤处理的步骤更包括：烘烤温度介于20℃至80℃之间，输送速度介于1公尺/分钟至3公尺/分钟。
10.如权利要求8所述的类钻石材料的镀膜方法，其中进行该高温对该类水钻石材料层进行硬烤处理的步骤更包括：高温硬烤温度介于200℃至400℃之间，高温硬烤时间介于50分钟至70分钟之间。
11.如权利要求1所述的类钻石材料的镀膜方法，其中以该紫外线照射该类水钻石材料层的步骤更包括：该紫外线的照射能量介于300mj/cm2～1500mj/cm2之间，反应时间介于10秒至15秒之间。
12.如权利要求1所述的类钻石材料的镀膜方法，其中若该基材的该耐受温度值低于150℃，该基材选用塑胶、木材、瓷釉、布料或橡胶。
13.如权利要求1所述的类钻石材料的镀膜方法，其中若该基材的该耐受温度值高于150℃，该基材选用玻璃、金属或陶瓷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1740227A (zh) * 2005-09-15 2006-03-01 复旦大学 一种高固低粘的纳米复合丙烯酸树脂及其涂层的制备方法
WO2008140489A2 (en) * 2006-11-17 2008-11-20 Northwestern University High energy density nanocomposites and related methods of preparation
CN104736612A (zh) * 2012-08-23 2015-06-24 株式会社Lg化学 硬涂膜

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