CN111321583A - 镀膜方法及镀膜件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镀膜方法。包括以下步骤：步骤S100、将基体置于镀膜室内，基体由具有透气孔的透气材料制成；步骤S200、对所述镀膜室抽真空使压强降低到15pa以下；步骤S300、向所述镀膜室通入工艺气体，并保持压强为10pa～50pa；步骤S400、在所述镀膜室内施加射频交流电，并保持一段时间；步骤S500、关闭所述射频交流电、停止通入所述工艺气体，并对所述镀膜室抽真空使压强降低至15pa以下；步骤S600、向所述镀膜室通入空气使压强大于或等于1个大气压，取出表面形成有疏水层的所述基体。一种镀膜件，包括：基体，基体为具有透气孔的透气材料制成；以及疏水层，至少附着于所述基体的一个表面，疏水层由四氟甲烷、六氟丙烯、八氟环丁烷和对二甲苯的一种或多种制成。

Description

镀膜方法及镀膜件

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种镀膜方法及镀膜件。

背景技术

KN95/N95口罩中的医用和非医用型口罩主要区别在于，医用类型口罩外表面经过疏水处理，GB19083-2010和YY0469-2011的医用外科口罩清楚提出了“合成血液穿透”的要求，“表面抗湿性”的参数指标，明确了医用防护口罩对血液体液等液体的防护效果。通俗讲就像水滴落在荷叶上会滚落一样，液体在口罩表面无法浸透，这就能将医护人员经常碰触到的酒精、血液(血液中常含细菌、病毒等)等挡住，不让它快速渗透；而非医用类型的KN95/N95口罩则不会经过这一特殊的疏水处理。

现有的一些口罩处理方法虽然能够满足疏水性的要求，但是有可能提高呼吸阻力，从而影响口罩的透气性。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种镀膜方法，提高基体的疏水性且保证工件具有良好的透气性，特别是针对特殊时期，当基体为普通口罩时，可以快速且高标准的在普通口罩上形成疏水层。

一种镀膜方法，包括以下步骤：

步骤S100、将基体置于镀膜室内，所述基体由具有透气孔的透气材料制成；

步骤S200、对所述镀膜室抽真空使压强降低到15pa以下；

步骤S300、向所述镀膜室通入工艺气体，并保持压强为10pa～50pa；

步骤S400、在所述镀膜室内施加射频交流电，并保持一段时间；

步骤S500、关闭所述射频交流电、停止通入所述工艺气体，并对所述镀膜室抽真空使压强降低至15pa以下；

步骤S600、向所述镀膜室通入空气使压强大于或等于1个大气压，取出表面形成有疏水层的所述基体。

在其中一个实施例中，在步骤S200和步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S210、将氧气或氩气通入所述镀膜室，并控制所述镀膜室内的压强为10pa～50pa，并在所述镀膜室内施加射频交流电，并保持一段时间。

在其中一个实施例中，在步骤S200和步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S210、将氧气和氩气的混合气体通入所述镀膜室，并控制所述镀膜室内的压强为10pa～50pa，并在所述镀膜室内施加射频交流电，并保持一段时间，所述氩气的体积占比为10％-90％。

在其中一个实施例中，在步骤S210与步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S220、对所述镀膜室抽真空使压强降低到15pa以下。

在其中一个实施例中，所述工艺气体为四氟甲烷、六氟丙烯、八氟环丁烷和对二甲苯中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述疏水层的厚度为10nm～100nm。

在其中一个实施例中，所述疏水层附着于所述基体的整个表面。

一种镀膜件，包括：

基体，所述基体为具有透气孔的透气材料制成；以及

疏水层，至少附着于所述基体的一个表面，所述疏水层由四氟甲烷、六氟丙烯、八氟环丁烷和对二甲苯的一种或多种制成。

在其中一个实施例中，所述疏水层的厚度为10nm～100nm。

在其中一个实施例中，所述基体为口罩。

有益效果：通过射频交流电使工艺气体形成等离子体，形成的等离子体附着在基体表面形成疏水层，以降低基体的表面能，当水滴附着到疏水层上时，疏水层不具有亲水性，水滴在表面张力的作用下形成球状，若通气孔的直径小于水滴的直径，这些水滴就不能通过通气孔；

例如基体为口罩时，口罩通常由织物制成，织物上实际上存在通气孔，这些通气孔的大小通常较小，当基体上设置有若干通气孔时，后续步骤中形成的疏水层至少还附着在这些通气孔的侧壁上，但是疏水层通常较薄，并不会封闭或堵塞通气孔，因此，不但提高了口罩的疏水性能，而且不会降低口罩的透气性；

综上所述，通过本申请中的镀膜方法不但能够形成疏水性好的疏水层，当基体为防尘口罩时，可以快速对防尘口罩进行镀膜以形成疏水层，进而使普通的防尘口罩满足疏水性要求，使得普通的防尘口罩也具有阻拦飞沫等液体的功能。通过该镀膜方法可以快速对基体进行处理，工艺简单，且形成的疏水层的疏水效果好。

附图说明

图1为本申请的一个实施例中的镀膜室的结构示意图；

图2为本申请的一个实施例的镀膜方法的步骤图。

附图标记：10、镀膜室；11、壳体；12、阳极板；13、阴极板；14、入气口；15、出气口；16、基体；17、通气孔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

一种镀膜方法，用于在基体16表面形成疏水层。这种基体16可以为成品口罩，所述的成品口罩为防尘口罩，该成品口罩并不具有疏水层。通过本申请一个实施例中的镀膜方法，可以将不具有疏水层的口罩进行镀膜以形成疏水层，形成的疏水层具有荷叶效应，飞沫、血液等无法浸透，从而实现用较低的成本、较快的速度迅速将只能阻拦灰尘的口罩转化成能够阻拦飞沫等液体的医用口罩。

其中，上述实施例中的镀膜方法中的基体16并非限制于成品口罩，该镀膜方法还可以直接应用于口罩的生产，例如在口罩生产过程中，运用本申请一个实施例中的镀膜方法，在口罩上形成疏水层，使口罩具有阻拦飞沫等液体的效果。

图1为一个实施例中的镀膜室10的结构示意图。为了清楚地解释镀膜方法，首先介绍一种镀膜室10，镀膜方法可以通过镀膜室10完成。应当理解的是，本申请实施例中的镀膜室10只是为了清楚地理解镀膜方法的实现方式，镀膜室10并不构成对镀膜方法的限制。如图1所示，镀膜室10包括壳体11，镀膜室10为中空结构，镀膜室10内用于放置等待镀膜的基体16。镀膜室10上设置有入气口14和出气口15，入气口14和出气口15均与镀膜室10的内部空间连通，工艺气体能够从入气口14进入镀膜室10内，工艺气体还能够从出气口15排出镀膜室10。为了使镀膜室10内的工艺气体充满镀膜室10，且工艺气体能够在镀膜室10内均匀分布，出气口15和入气口14分别设置在镀膜室10的两个相互远离的侧壁上。此外，镀膜室10内还设置有阳极板12和阴极板13，阳极板12和阴极板13间隔设置以在中部形成用于放置基体16的空间。

在其中一个实施例中，提供一种镀膜方法，用于在基体16表面形成疏水层，包括以下步骤：

步骤S100、将基体16置于镀膜室10内，所述基体16上设置有若干通气孔17；

步骤S200、对镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下；

步骤S300、向镀膜室10通入工艺气体，并保持压强为10pa～50pa；

步骤S400、在镀膜室10内施加射频交流电，并保持一段时间；

步骤S500、关闭射频交流电、停止通入工艺气体，并对镀膜室10抽真空使压强降低至15pa以下；

步骤S600、向镀膜室10内通入空气使压强大于或等于1个大气压，取出表面形成有疏水层的基体16。

上述镀膜方法，通过射频交流电使工艺气体形成等离子体，形成的等离子体附着在基体16表面形成疏水层，以降低基体16的表面能，当水滴附着到疏水层上时，疏水层不具有亲水性，水滴在表面张力的作用下形成球状，若通气孔17的直径小于水滴的直径，这些水滴就不能通过通气孔17。

在步骤S100中，镀膜室10具有舱门，舱门上设置有密封件，打开舱门可以将工件基体16放置在阳极板12和阴极板13之间的区域，其中，阳极板12和阴极板13之间设置有用于承载基体16的承载件，一个实施例中的承载件可以通过底部支撑的方式支撑基体16，一个实施例中的承载件也可以通过悬挂的方式悬挂基体16。为了使后续镀膜步骤中形成的疏水层均匀，承载件承载基体16后，基体16实际位于阳极板12和阴极板13中部。例如，如图1所示，阳极板12和阴极板13均沿水平方向延伸，基体16也沿水平方向延伸，也就是说，当基体16为口罩等织物时，基体16的厚度通常很薄，因此，后续步骤中形成的疏水层通常至少附着在基体16的上表面和下表面。例如基体16为口罩时，口罩通常由织物制成，织物上实际上存在通气孔17，这些通气孔17的大小通常较小，当基体16上设置有若干通气孔17时，后续步骤中形成的疏水层至少还附着在这些通气孔17的侧壁上，但是疏水层通常较薄，并不会封闭或堵塞通气孔17，因此，不但提高了口罩的疏水性能，而且不会降低口罩的透气性。

在将基体16放置到镀膜室10内之后，通过步骤S200使镀膜室10内的空气排出，排出的标准值为对镀膜室10抽真空后，使镀膜室10内的压强降低到15pa以下即可。通过步骤S200，排除镀膜室10内的空气，防止镀膜室10内的空气与后续步骤中向镀膜室10内的通入的工艺气体混合，即防止降低工艺气体的纯度，进而降低了镀膜的稳定性和形成的疏水层的一致性。

在步骤S400中，在镀膜室10施加射频交流电具体是向阳极板12和阴极板13通电，以电离镀膜室10内的工艺气体。工艺气体电离后，离子在阳极板12和阴极板13之间形成的电场中移动，由于工艺气体电离后带电荷，当离子撞击到基体16后，会附着在基体16上。离子在阳极板12和阴极板13之间的电场的作用下移动，能够穿过基体16上的通气孔17，进而便于附着在通气孔17的内壁上。因此，基体16上形成的疏水层覆盖面积大，疏水性能好。

例如，镀膜室10的阴极板13和阳极板12连接有射频(Radio frequency，缩写为RF)电源，射频电源可以产生固定频率的正弦波电压，频率在射频范围内，其中射频范围大约介于3KHz～300GHz，常见的是13.56MHz。其中，射频电源被构造为能够向阴极板13和阳极板12提供交流电。疏水层厚度与镀膜时间、工艺气体、镀膜室10内的压强和射频电源功率直接相关。为了防止疏水层厚度较厚而堵塞通气孔17，在步骤S400中，需要精确控制镀膜时间、工艺气体和镀膜压强的合理组合。

在其中一个实施例中，如图1所示，射频电源向阴极板13和阳极板12提供交流电，使从入气口14进入镀膜室10内的工艺气体电离形成等离子体，图1中水平方向的箭头为工艺气体的流动方向，图1中的大致呈竖直方向的箭头为等离子的沉积方向。由图1可以看出，等离子体在阴极板13和阳极板12之间朝向基体16的方向沉积，以使疏水层至少附着在基体16的上表面和下表面。由于等离子体可以穿过基体16上的通气孔17，引起等离子还可以附着在通气孔17的侧壁以及基体16的四周的外侧壁。因此整个基体16的表面均可以均匀的附着疏水层。增加了整个基体16的疏水效果。

在其中一个实施例中，控制整个镀膜方法中，镀膜室10的温度为18℃～50℃，并保持镀膜室10内的温度较为恒定。进而，使整个工艺过程更加稳定，形成的疏水层的厚度均匀。

在其中一个实施例中，在步骤S200与步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S210、将氩气通入镀膜室10，并控制镀膜室10内的压强为10pa～50pa，并在镀膜室10内施加射频交流电，并保持一段时间。例如，以500W的功率施加射频交流电，并保持1分钟时间。该步骤中，氩气气体分子在射频交流电产生的磁场中产生离子化进而激发生成等离子体，并利用所生成的等离子体对基体16进行清洁。由于步骤S210实现了对基体16的清洁，可以清洁基体16上的杂质和污物等，后续通过射频交流电作用于工艺气体以在基体16上形成疏水层的步骤中，疏水层更容易稳固的附着在基体16上，缩短了后续步骤的时间，提高了疏水层形成的效果。进一步地，步骤S210可以通过氩气等离子轰击基体16，增加基体16的表面能，从而使后续步骤中的疏水层能够更容易附着在基体16表面。

在一个实施例中，步骤S210可以为，将氧气通入镀膜室10，并控制镀膜室10的压强为10pa～50pa，并在镀膜室10内施加射频交流电，并保持1分钟左右的时间。例如，以200W～2000W的功率施加射频交流电。

在一个实施例中，步骤S210还可以为，将氩气和氧气的混合气体通入镀膜室10，并控制镀膜室10的压强为10pa～50pa，并在镀膜室10内施加射频交流电，并保持1分钟左右的时间。例如，以200W～2000W的功率施加射频交流电。当以氩气和氧气的混合气体通入镀膜室10时，氩气和氧气的体积比例可以为1:1。在一些实施例中，氩气的体积占比可以为10％～90％，即氩气的体积占氩气和氧气的混合气体的总体积的10％～90％。

如图1所示，氩气和/或氧气可以从入气口14均匀的进入镀膜室10，并将镀膜室10内的空气从出气口15排出。待镀膜室10内充满氩气和/或氧气时，控制镀膜室10内的压强为10pa～50pa。此时可以关闭入气口14和出气口15，并在阳极板12和阴极板13上施加射频交流电。又如，可以在入气口14和出气口15上分别设置流量控制阀，流量控制阀可以分别控制从入气口14进入镀膜室10的气体的流速，以及从镀膜室10经出气口15排出的气体的流速；通过控制入气口14和出气口15的空气流速，使之保持一定的流速比，可以在不切断入气口14和出气口15时，依然保证镀膜室10内的压强在10pa～50pa。此时，入气口14可以稳定的进气，出气口15可以稳定的排气，能够保证镀膜室10内的气体密度的变化均匀，提高清洁或镀膜的稳定性。

步骤S210与步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S220、对所述镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下。也就是说，在步骤S200与步骤300之间增加了抽真空的步骤，通过抽真空的步骤，排出步骤S210中向镀膜室10内添加的氩气和/或氧气，防止氩气和/或氧气与后续步骤中向镀膜室10内添加的工艺气体混合，降低工艺气体的纯度，进而降低了镀膜的稳定性和形成的疏水层的一致性。

以下通过具体实施例介绍上述的镀膜方法。

实施例1

一种镀膜方法，包括以下步骤：

将无纺布置于镀膜室10内；

对镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下；

向镀膜室10通入四氟甲烷气体，并保持压强为20pa；

在镀膜室10内施加射频交流电，并保持1分钟；

关闭射频交流电，停止通入四氟甲烷气体，并对镀膜室10抽真空使压强降低至15pa以下；

向镀膜室10通入空气使压强接近室内大气压，取出无纺布。

通过喷水试验对无纺布进行测试，测试结果为在无纺布表面的水形成球状水滴，并不能透过无纺布。证明通过该镀膜方法，在无纺布表面形成疏水层。测量疏水层的厚度，疏水层的厚度为10nm。

实施例2

一种镀膜方法，包括以下步骤：

将普通的防尘口罩置于镀膜室10内；

对镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下；

向镀膜室10通入八氟环丁烷气体，并保持压强为25pa；

在镀膜室10内施加射频交流电，并保持1分钟；

关闭射频交流电，停止通入八氟环丁烷气体，并对镀膜室10抽真空使压强降低至15pa以下；

向镀膜室10通入空气使压强接近室内大气压，取出防尘口罩。

通过喷水试验对防尘口罩进行测试，测试结果为在防尘口罩表面的水形成球状水滴，并不能透过防尘口罩。证明通过该镀膜方法，在防尘口罩表面形成疏水层。测量疏水层的厚度，疏水层的厚度为22nm。

实施例3

一种镀膜方法，包括以下步骤：

将普通的防尘口罩置于镀膜室10内；

对镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下；

将氧气和氩气以1:1的体积比通入镀膜室10，并控制镀膜室10内的压强为25pa，并在所述镀膜室10内施加射频交流电，并保持1分钟；

对所述镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下；

向镀膜室10通入八氟环丁烷气体，并保持压强为25pa；

在镀膜室10内施加射频交流电，并保持3分钟；

关闭射频交流电，停止通入八氟环丁烷气体，并对镀膜室10抽真空使压强降低至15pa以下；

向镀膜室10通入空气使压强接近室内大气压，取出防尘口罩。

通过喷水试验对防尘口罩进行测试，测试结果为在无纺布表面的水形成球状水滴，并不能透过防尘口罩。统计和比较实施例3的防尘口罩表面的水滴与口罩表面的接触角以及实施例2的防尘口罩表面的水滴与口罩表面的接触角，得到实施例3中水滴与口罩的接触角更大证明在防尘口罩表面形成疏水层，且实施例3中的镀膜方法形成的镀膜层的疏水性更好。测量疏水层的厚度，疏水层的厚度为29nm。

对实施例3的防尘口罩和实施例2的防尘口罩经过镀膜方法处理后，并根据GB/T4745-1997表面织物表面抗湿性测定标准进行了表面抗湿性的测定。测定结果表明，实施例3的口罩受淋后，表面几乎不沾小水珠，而实施例2的口罩在受淋后，表面会沾有一些小水珠。对比实验表明，实施例3中的镀膜方法形成的镀膜层有更好的疏水性。

实施例4和实施例5分别将基体16设置为具有透气孔的塑料板和具有透气孔的金属板，用它们模拟透气材料，并验证基体16为塑料材质或金属材质时，基体16表面是否也能够附着疏水层。

实施例4

一种镀膜方法，包括以下步骤：

将普通的具有透气孔的塑料板置于镀膜室10内；

对镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下；

向镀膜室10通入八氟环丁烷气体，并保持压强为35pa；

在镀膜室10内施加射频交流电，并保持5分钟；

关闭射频交流电，停止通入八氟环丁烷气体，并对镀膜室10抽真空使压强降低至15pa以下；

向镀膜室10通入空气使压强接近室内大气压，取出塑料板。

通过喷水试验对塑料板进行测试，测试结果为在塑料板表面的水形成球状水滴。证明通过该镀膜方法，在塑料板表面形成疏水层。测量疏水层的厚度，疏水层的厚度为47nm。

实施例5

一种镀膜方法，包括以下步骤：

将普通的具有透气孔的金属板置于镀膜室10内；

对镀膜室10抽真空使压强降低到15pa以下；

向镀膜室10通入对二甲苯气体，并保持压强为50pa；

在镀膜室10内施加射频交流电，并保持1分钟；

关闭射频交流电，停止通入对二甲苯气体，并对镀膜室10抽真空使压强降低至15pa以下；

向镀膜室10通入空气使压强接近室内大气压，取出金属板。

通过喷水试验对金属板进行测试，测试结果为在金属板表面的水形成球状水滴。证明通过该镀膜方法，在金属板表面形成疏水层。测量疏水层的厚度，疏水层的厚度为100nm。

综上所述，通过实施例1～实施例5，镀膜方法在无纺布、防尘口罩、具有透气孔的塑料板和具有透气孔的金属板上均形成有疏水层。且疏水层的厚度主要与镀膜时间、通入的工艺气体的种类以及镀膜室10内的压强有关。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100、将基体(16)置于镀膜室(10)内，所述基体(16)由具有透气孔(17)的透气材料制成；

步骤S200、对所述镀膜室(10)抽真空使压强降低到15pa以下；

步骤S300、向所述镀膜室(10)通入工艺气体，并保持压强为10pa～50pa；

步骤S400、在所述镀膜室(10)内施加射频交流电，并保持一段时间；

步骤S500、关闭所述射频交流电、停止通入所述工艺气体，并对所述镀膜室(10)抽真空使压强降低至15pa以下；

步骤S600、向所述镀膜室(10)通入空气使压强大于或等于1个大气压，取出表面形成有疏水层的所述基体(16)。

2.根据权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，在步骤S200和步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S210、将氧气或氩气通入所述镀膜室(10)，并控制所述镀膜室(10)内的压强为10pa～50pa，并在所述镀膜室(10)内施加射频交流电，并保持一段时间。

3.根据权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，在步骤S200和步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S210、将氧气和氩气的混合气体通入所述镀膜室(10)，并控制所述镀膜室(10)内的压强为10pa～50pa，并在所述镀膜室(10)内施加射频交流电，并保持一段时间，所述氩气的体积占比为10％-90％。

4.根据权利要求2或3所述的镀膜方法，其特征在于，在步骤S210与步骤S300之间，还包括以下步骤：

步骤S220、对所述镀膜室(10)抽真空使压强降低到15pa以下。

5.根据权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，所述工艺气体为四氟甲烷、六氟丙烯、八氟环丁烷和对二甲苯中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，所述疏水层的厚度为10nm～100nm。

7.根据权利要求6所述的镀膜方法，其特征在于，所述疏水层附着于所述基体(16)的整个表面。

8.一种镀膜件，其特征在于，包括：

基体(16)，所述基体(16)为具有透气孔的透气材料制成；以及

疏水层，至少附着于所述基体(16)的一个表面，所述疏水层由四氟甲烷、六氟丙烯、八氟环丁烷和对二甲苯的一种或多种制成。

9.根据权利要求8所述的镀膜件，其特征在于，所述疏水层的厚度为10nm～100nm。

10.根据权利要求8所述的镀膜件，其特征在于，所述基体(16)为口罩。

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