CN110461533B - 涂布基材 - Google Patents

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Abstract

提供一种涂布基材，其具备在与底层的密合强度无关的情况下可提高涂层的耐久性的新型结构。在表面施加涂层而得的涂布基材(1)具有：形成于其表面并呈网纹状的谷部(2)、以及周围被该谷部(2)包围的多个岛部(3)。岛部(3)具有形成于其顶面的凹坑状的凹陷部(4)。

Description

涂布基材
技术领域
本发明涉及涂布基材。
背景技术
作为提高施加在基材表面的涂层的耐久性的技术，已知有这样的方法：其中，通过喷砂处理或激光加工，在基材表面上形成微细的凹凸形状，进入到其凹部分中的涂布材料通过本身固化时的收缩应力从而以抓住凸起部分周围的方式密合，由此提高基材表面与涂布材料的密合强度(例如参照专利文献1的图1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-158157号公报
发明内容
发明所要解决的课题
为了进一步提高涂层的耐久性，除了使用上述的凹凸形状外，也考虑采用铬酸系的底层(底涂层)。然而，由于铬酸系的底层含有环境负载大的六价铬，从而存在有该六价铬溶出的风险。因此，提出了使用铬酸系以外的底层(例如聚合物成分的底层)，但在这种情况下，与铬酸系的底层相比，其密合强度差，在长期间使用的情况下会产生气泡(水泡)，从而有耐久性的问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种涂布基材，其具备在与底层的密合强度无关的情况下可提高涂层的耐久性的新型结构。
用于解决课题的手段
本发明的涂布基材是在表面施加涂层而得的涂布基材，具备：形成于所述表面并呈网纹状的谷部、以及周围被所述谷部包围的多个岛部，所述岛部具有形成于其顶面的凹坑状的凹陷部。
根据本发明，除了在涂布基材表面形成了由网纹状的谷部以及多个岛部所构成的凹凸形状以外，还通过凹坑状凹陷部在岛部顶面形成了凹凸形状，因此当在涂布基材表面施加涂层时，位于凸起于凹陷部周围的堤坝部分的内侧(凹陷部侧)及外侧的涂布材料通过本身固化时的收缩应力，以抓住所述堤坝部分的内侧及外侧的方式密合。由此，可进一步提高涂布基材表面与涂布材料的密合强度，因此可提高涂布的耐久性，而与底层的密合强度无关。
在所述涂布基材中，优选的是，所述凹陷部的深度为所述谷部的深度的1/5以上。在这种情况下，可使涂布材料适宜地密合在凹陷部周围的堤坝部分，因此可进一步提高涂层的耐久性。
在所述涂布基材中，优选的是，所述谷部及所述岛部是通过激光照射所述表面而形成的，所述凹陷部是通过所述激光照射从所述表面熔化了的部分凸起于所述顶面的周缘部而形成的。在这种情况下，当通过激光照射形成谷部及岛部时，也可同时形成凹陷部，因此可有效地制作涂布基材。
在所述涂布基材中，优选的是，所述凹陷部的深度为所述谷部的深度的1/5以上且3/5以下。在这种情况下，可使涂布材料适宜地密合在凹陷部周围的堤坝部分，并且可抑制涂布膜产生气泡，因此可进一步提高涂布的耐久性。
发明的效果
根据本发明的涂布基材，在与底层的密合强度无关的情况下，可提高涂布的耐久性。
附图简要说明
[图1]为显示从正面对根据本发明一个实施方式的涂布基材表面进行拍摄而得的显微镜照片的用于代替附图的照片。
[图2]为显示涂布基材表面的立体形状的用于代替附图的照片。
[图3]为显示对涂布基材表面施加了涂布后的状态的放大截面图。
[图4]为显示剥离试验的试验结果的表。
[图5]为用于耐腐蚀试验的试验仪器的截面图。
[图6]为显示耐腐蚀试验的试验结果的曲线图。
[图7]为显示耐腐蚀试验结束时样品a的涂布膜状态的用于代替附图的照片。
[图8]为显示耐腐蚀试验结束时样品b的涂布膜状态的用于代替附图的照片。
[图9]为显示耐腐蚀试验结束时样品c的涂布膜状态的用于代替附图的照片。
[图10]为显示耐腐蚀试验结束时样品d的涂布膜状态的用于代替附图的照片。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的优选实施方式。
图1为显示从正面对根据本发明一个实施方式的涂布基材表面进行拍摄而得的显微镜照片的用于代替附图的照片。图2为显示其涂布基材表面的立体形状的用于代替附图的照片。涂布基材是通过在其表面施加涂层而形成的。
本实施方式的涂布基材可用作(例如)半导体或液晶的制造装置所具有的泵的一个部件，该泵内的药液所直接接触的表面被施以耐化学品性的氟涂层。需要说明的是，涂布基材的表面也可以被施以氟涂层以外的其他涂层。
在图1及图2中，涂布基材1(以下也简称为“基材1”)由(例如)金属制的部件构成，在基材1的整个表面上，通过激光加工而形成了微细的凹凸形状。具体而言，在基材1的表面，通过激光照射，该表面的一部分熔化，形成了微细网纹状的谷部2(图1中用黑色显示的部分)，并且同时形成了整个周围被该谷部2所包围的多个微细的岛部3。
多个岛部3是在基材1的表面上未被激光照射而残留的部分，本实施方式的岛部3例如在前视图中形成为四边形。在各岛部3的整个顶面形成有凹坑状凹陷部4。本实施方式的凹陷部4是通过该激光照射从基材1的表面熔化了的部分凸起于岛部3顶面的周缘部而形成的。因此，在凹陷部4的整个周围，通过从基材1的表面熔化了的部分，从而形成了在前视图中其外形大致成四边形的堤坝部分5。
图3为显示已对基材1表面施加了涂布后的状态的放大截面图。如该图所示，使堤坝部分5的外侧面5a成为相对于垂直方向仅倾斜θ1角度的倾斜面。同样地，使堤坝部分5的内侧面5b成为相对于垂直方向仅倾斜θ2角度的倾斜面。堤坝部分5的外侧面5a及内侧面5b以θ2≠θ1即成为θ2＞θ1或θ2＜θ1的关系的方式形成。本实施方式中堤坝部分5的外侧面5a及内侧面5b以成为θ2＞θ1的关系的方式形成。
凹陷部4的深度h(参照图3)在本发明中没有特别的限定，但优选为20μm以上且500μm以下。从抑制施加在基材1表面上的涂层中产生气泡(水泡)的观点考虑，该深度h期望为20μm以上。另外，从涂布材料容易渗透到凹陷部4内、以及有效地形成凹陷部4的观点考虑，该深度h期望为500μm以下。
谷部2的深度H(参照图3)在本发明中也没有特别的限定，但优选为100μm以上且500μm以下。从抑制施加在基材1表面上的涂层中产生气泡的观点考虑，该深度H期望为100μm以上。另外，从涂布材料容易渗透到谷部2内、以及有效地形成谷部2的观点考虑，该深度H期望为500μm以下。
在此，优选将凹陷部4的深度h设定为谷部2的深度H的1/5以上，且使深度h与深度H的差减小，更优选将凹陷部4的深度h设定为接近于谷部2的深度H的值。另外，在如本实施方式这样地通过激光照射而形成的情况下，优选将凹陷部4的深度h设定为谷部2的深度H的1/5以上且3/5以下。
谷部2的宽度W(参照图3)在本发明中没有特别的限定，但优选为20μm以上且300μm以下。通过将涂布材料充分地填充于谷部2内，以避免产生空隙，从不产生气泡的观点考虑，该宽度W期望为20μm以上。另外，从进行激光加工的观点考虑，该宽度W期望为300μm以下。需要说明的是，在本实施方式中，谷部2的宽度W设定为(例如)93μm。
谷部2的间距P(参照图3)在本发明中没有特别的限定，但优选为100μm以上且500μm以下。从将凹陷部4设定为预定深度h的观点考虑，该间距P期望为100μm以上。另外，从抑制施加在基材1表面上的涂层中产生气泡的观点考虑，该间距P期望为500μm以下。需要说明的是，在本实施方式中，谷部2的间距P设定为(例如)304μm。
另外，通过激光加工所形成的岛部3的侧面3a的表面粗糙度被设定成比谷部2(底面)的表面粗糙度或凹陷部4的底面4a的表面粗糙度更高。如此地，在本实施方式中，由于谷部2及岛部3中面积极大的岛部3的侧面3a的表面粗糙度被设定成比面积狭窄的谷部2的表面粗糙度、或凹陷部4的底面4a的表面粗糙度更高，因而侧面3a与涂布材料的密合力变高，可提高涂布膜10的耐久性。
施加于基材1表面的涂布膜10是底层11、中间层12及顶层13依次层叠于基材1表面而形成的。底层11使用(例如)聚合物成分的底层作为其涂布材料，薄薄地形成于基材1表面，而残留有谷部2、岛部3及凹陷部4的凹凸形状。需要说明的是，关于底层11，只要其环境负载小，则也可使用聚合物成分以外的底层。
中间层12使用含填充剂的氟树脂作为其涂布材料，并形成于底层11的上侧。中间层12的上面上形成有与基材1的表面的凹凸形状不同的微细的凹凸形状12a。需要说明的是，中间层12也可反复进行多次涂布及烘烤步骤，在这种情况下，中间层12呈层叠状态。
顶层13使用高纯度的氟树脂作为其涂布材料，并形成于中间层12的上侧。
接下来，为了验证采用本实施方式的涂布基材1所获得的效果，对于本发明人所进行的剥离试验(peel test)及耐腐蚀试验进行说明。
在剥离试验中，针对以下五种基材A至E，在对各基材A至E的表面施加包含聚合物成分的底层的涂布后，利用通用的拉力试验仪器剥离该涂布膜，分别进行5次测定其剥离负载亦即密合强度(剥离强度)的试验，并计算其平均值。
基材A：表面未处理的基材
基材B：表面已常规喷砂处理过的基材
基材C：表面经本实施方式的激光加工过的基材，其中谷部的宽度W＝100μm，谷部的间距P＝900μm，谷部的深度H＝160μm，凹陷部的深度h＝50μm(＝0.31H)
基材D：表面经本实施方式的激光加工过的基材，其中谷部的宽度W＝100μm，谷部的间距P＝600μm，谷部的深度H＝160μm，凹陷部的深度h＝50μm(＝0.31H)
基材E：表面经本实施方式的激光加工过的基材，其中谷部的宽度W＝100μm，谷部的间距P＝300μm，谷部的深度H＝160μm，凹陷部的深度h＝50μm(＝0.31H)
图4为显示上述剥离试验的试验结果的表。如图4所示，关于未处理的基材A以及喷砂处理的基材B，在涂布膜处，中间层相对于底层而发生剥离，或者底层相对于基材表面而发生剥离，从而产生层间剥离。该层间剥离是涂布膜的密合强度低于涂膜强度时所发生的现象，发生层间剥离时基材A及B与涂布膜的密合强度的平均值分别为4.8kgf/cm及4.9kgf/cm。
与此相对，关于激光加工的基材C～E，则发生了涂膜破裂，即涂布膜在层叠方向上发生破裂。这种涂膜破裂是涂布膜的密合强度超出涂膜强度时所发生的现象，发生涂膜破裂时基材C～E与涂布膜的密合强度的平均值分别为6.2kgf/cm、6.6kgf/cm以及6.9kgf/cm。
从上述剥离试验结果可知，涂布膜对于本实施方式中进行过激光加工的基材C～E的密合强度，相比于进行过以往的喷砂处理的基材B，其密合强度更高。另外，从上述剥离试验结果也可知，基材C、D、E的凹陷部的深度h设定为0.31H，因此，如上所述，通过将上述深度h设定为谷部深度H的1/5以上，从而使得密合强度变高。另外，从上述剥离试验结果也可知，依照基材C、D、E的顺序，随着谷部的间距P变短，涂布膜的密合强度的平均值增大。
关于耐腐蚀试验(lining test)，针对以下五种样品a、a’、b、c、d，使用专用试验仪器，对在这些样品的涂布膜中产生气泡的情形进行比较。
样品a：由于对基材表面施加了本实施方式的激光加工以及施加了包含聚合物成分底层的涂布，因而谷部的深度H＝300μm，凹陷部的深度h＝160μm(＝0.53H)
样品a’：由于对基材表面施加了本实施方式的激光加工以及施加了包含聚合物成分底层的涂布，因而谷部的深度H＝200μm，凹陷部的深度h＝100μm(＝0.50H)
样品b：由于对基材表面施加了本实施方式的激光加工以及施加了包含聚合物成分底层的涂布，因而谷部的深度H＝150μm，凹陷部的深度h＝50μm(＝0.33H)
样品c：由于对基材表面施加了本实施方式的激光加工以及施加了包含聚合物成分底层的涂布，因而谷部的深度H＝75μm，凹陷部的深度h＝50μm(＝0.67H)
样品d：对基材表面施加了以往的喷砂处理以及施加了包含聚合物成分底层的涂布
图5为用于耐腐蚀试验的试验仪器50的截面图。该试验仪器50具备：形成为筒状的玻璃筒51、配置于玻璃筒51的轴向两侧(图中的左右两侧)的一对外板52、配置于玻璃筒51内部的加热器53、以及连通至玻璃筒51内部的空气配管54。作为上述样品a～d中的任一个样品的试验片55隔着垫圈56而配置于玻璃筒51的轴向两侧。各试验片55被配置成其表面所施加的涂布膜朝向内侧(玻璃筒51侧)的状态，在经由一对外板52夹持的状态下，通过多根螺栓57等加以固定。
在玻璃筒51的内部封入有浓度10％的盐水58，该盐水58的温度通过加热器53而维持在100℃。另外，从空气配管54的下端部供应空气至盐水58内。由此，在盐水58内产生气泡，促进盐水58渗透至试验片55的涂布膜。在本试验中，在这种状态下每经过1周就从试验仪器50中取出试验片55，测定试验片55的重量，并且同时观察在涂布膜内产生气泡的情形，这种操作一直进行到第12周。
图6为显示上述耐腐蚀试验的试验结果的曲线图。另外，图7～图10为显示耐腐蚀试验结束时各样品a、b、c、d的涂布膜状态的用于代替附图的照片。图6所示的曲线图显示了随着试验期间的经过，各样品a、a’、b、c、d的试验片的重量变化。
如图6所示，对于经喷砂处理的样品d，其从耐腐蚀试验开始到结束为止，重量持续增加。据认为，这是由于在涂布膜中产生气泡70(参照图9等)，盐水58渗入到该气泡70内，使得重量增加。如图10所示，实际上，观察样品d的涂布膜，其从第1周开始就产生了多个气泡70。而且，若将试验结束时图7～图10的各样品a～d的涂布膜进行比较，则在图10的样品d的涂布膜中，气泡70的个数最多，且各气泡70的尺寸也变大。
相对于此，对于经激光加工的样品a、a’、b，其从耐腐蚀试验开始到结束，重量并未持续增加。实际上，观察样品a、b的涂布膜，如图7及图8所示，到试验结束为止，在涂布膜中并未产生气泡70。需要说明的是，由于样品a’的涂布膜是与样品a同样的状态，因此省略了用于代替附图的照片。
另外，经激光加工的样品c如图6所示，其从耐腐蚀试验开始到结束，重量持续增加。据认为，这是与经喷砂处理的样品d同样地，在样品c的涂布膜中产生气泡70，盐水58渗入到该气泡70内，使得重量增加。然而，试验结束时，样品c的重量比样品d的重量轻，据认为，这是由于样品c未进行喷砂处理，从而相比于样品d，更能抑制气泡70的产生。
实际上，观察样品c的涂布膜，其在第5周开始产生1个气泡70，这比样品d的气泡70产生时间(第1周)慢。此外，如图9及图10所示，若将试验结束时样品c及样品d的各涂布膜进行比较，则样品c的涂布膜中所产生的气泡70的个数较少，且各气泡70的尺寸也较小。
根据上述耐腐蚀试验的结果可知，相比于进行了常规喷砂处理的样品d，进行了本实施方式的激光加工的样品a、a’、b、c可抑制气泡70的产生。另外，通过将样品a、b、c进行比较，从而可知：提高谷部的深度H可抑制气泡70的产生。此外，与将凹陷部深度h设为谷部深度H的3/5以上的样品c相比，可知将凹陷部深度h设为谷部深度H的1/5以上且3/5以下的样品a、b可抑制气泡70的产生。另外，根据图6～图8的结果可知，样品a、a’、b可确保预定的密合强度。
以上，根据本实施方式的涂布基材1，由于在其表面形成有由网纹状的谷部2及多个岛部3所构成的凹凸形状，其与通过常规的喷砂处理等所形成的凹凸形状同样地可提高涂布基材1的表面与涂布膜10的密合强度。此外，在本实施方式中，由于在岛部3的顶面也通过凹坑状凹陷部4而形成有凹凸形状，因而当在涂布基材1表面上进行涂布时，位于凸起于凹陷部4周围的堤坝部分5的内侧(凹陷部4侧)及外侧处的涂布材料通过本身固化时的收缩应力，以抓住堤坝部分5的内侧及外侧的方式密合。由此，可进一步提高涂布基材1的表面与涂布膜10的密合强度，因此在与底层的密合强度无关的情况下可提高涂布膜10的耐久性。
另外，当照射激光以在涂布基材1的表面形成谷部2及岛部3时，从该表面熔化的部分凸起于岛部3顶面的周缘部，从而也可同时形成凹陷部4，由此可有效地制作涂布基材1。
此外，由于将凹陷部4的深度h设定为谷部2深度H的1/5以上且3/5以下，因而可使涂布材料适宜地密合在凹陷部4周围的堤坝部分5，且可抑制涂布膜10中产生气泡70，因此可进一步提高涂布膜10的耐久性。
[其他]
对于上述实施方式中的凹陷部4，虽然其通过激光照射而同时形成谷部2及岛部3，但是也可通过其他方法来形成凹陷部，例如在照射上述激光以形成岛部之后，再次向岛部的顶面照射激光，以将该顶面熔化而形成凹陷部。另外，由于本发明的涂布基材通过上述方式在表面上进行涂布，因而可以是涂布前的状态，也可以是涂布后的状态。
另外，在上述实施方式中，岛部3在前视图中形成为四边形，但并非限定于这种形状。例如，岛部3也可在前视图中形成为三角形、五角形、六角形或圆形等其他形状，或者也可在前视图中形成为组合两种以上的形状(例如五角形与六角形)而成的岛部。此外，谷部2虽然设为等间隔重复的网纹状，但是也可采用不规则间隔的网纹状。
需要说明的是，本文所公开的实施方式在全部方面都应当认为是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围并不限于上述意义，而是由权利要求的范围来表示，并且意图包括在与权利要求的范围等同的意义及范围内的全部修改。
符号说明
1 涂布基材
2 谷部
3 岛部
4 凹陷部
10 涂布膜
H 谷部深度
h 凹陷部深度

Claims (3)

1.一种涂布基材，其为在表面施加涂层而得的涂布基材，具备：
形成于所述表面并呈网纹状的谷部、以及周围被所述谷部包围的多个岛部，
所述岛部具有形成于其顶面的凹坑状的凹陷部，
所述谷部是在通过激光照射所述表面从而该表面熔化了的部分处形成的，
所述岛部是在所述表面上未被所述激光照射而残留的部分处形成的，
所述凹陷部是通过所述激光照射从所述表面熔化了的部分凸起于所述岛部的顶面的周缘部而形成的，
所述凹陷部的深度小于所述谷部的深度。
2.根据权利要求1所述的涂布基材，其中，所述凹陷部的深度为所述谷部的深度的1/5以上。
3.根据权利要求1所述的涂布基材，其中，
所述凹陷部的深度为所述谷部的深度的1/5以上且3/5以下。
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