CN112111712A - 大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大气常压低温(非平衡)等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其步骤包含：将一物体表面进行大气常压低温等离子体表面预处理；通入一压缩空气于一等离子体头中，通过该等离子体头的该压缩空气经常压等离子体源产生等离子体喷流并通入一有机含氟的气体或液体及/或一有机含碳硅烷的气体或液体，使抗刮疏水层形成于该物体表面；再以大气常压低温等离子体进行后处理加工；本发明利用大气常压低温等离子体处理使抗刮疏水层得牢固地附着于物体表面不易被刮除或损坏，且大气常压低温等离子体技术可大幅降低制造成本，搭配控制抗刮疏水层的化学键结成分，产生具有紧密的有机化学键结，达到可挠曲特性，不易产生龟裂或裂痕，适用于需要可挠曲特性的产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种镀制抗刮疏水层的方法，尤其涉及一种利用大气常压低温等离子体将抗刮疏水层镀制于物体表面的方法。
背景技术
为了使产品更为耐用与延长使用寿命，业者会在产品表面镀制能抗刮耐磨的镀层，例如厨房用具为了达到不沾、避免金属生锈或是在反复使用的过程中造成物体表面刮损等目的，通常会在物体表面涂制不沾、防锈或防刮涂层。
目前已发展出利用等离子体产生镀层的技术，多数采用低气压真空镀膜制程，但所制得镀膜的抗刮疏水性普遍不佳，且低气压等离子体制造成本较高，而抽真空产生低气压状态则极为费时。
再者，上述低气压真空镀膜制程的镀膜不仅抗刮疏水性不佳外，并较不具备可挠曲特性，弯折后容易出现龟裂或裂痕，多数仅能使用于玻璃或金属等不具备挠曲性的硬质基板，应用性相对不足，因此有必要发展出另一种镀层技术来改善前揭既有技术的缺陷。
发明内容
为了解决目前低气压真空镀膜制程的缺点，本发明提供一种大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其步骤包含：将一物体表面以大气常压低温等离子体进行表面预处理，预处理使用的该等离子体以通入0.11-10MPa压缩空气、等离子体头至该物体表面距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、工作时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz进行；通入0.11-10MPa的一压缩空气于一等离子体头中，通过该等离子体头的该压缩空气经常压等离子体源产生等离子体喷流，并通入一有机含氟的气体或液体及/或一有机含碳硅烷的气体或液体，使一抗刮疏水层形成于该物体表面，其中：该等离子体头至该物体表面的距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、沉积时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz；以及将沉积该抗刮疏水层的该物体表面以大气常压低温等离子体或烤箱烘烤进行后处理加工。
作为本发明的进一步改进，该物体表面包含金属或碳纤维板片材。
进一步地，该金属包含铝。
作为本发明的进一步改进，该有机含氟的气体或液体包含有机含氟气态单体或溶液态单体。
该有机含碳硅烷的气体或液体进一步包含氧为有机含碳硅氧烷的气体或液体。
作为本发明的进一步改进，该溶液态单体为氟素溶剂及全氟聚醚硅化合物所形成的溶液。
作为本发明的进一步改进，该压缩空气通入该等离子体头前，预先一步去除其所含湿气水分。
作为本发明的进一步改进，沉积该抗刮疏水层时该等离子体头与该物体表面的距离为0.1-10cm。
作为本发明的进一步改进，该大气常压低温等离子体后加工处理包含通入0.11-10MPa的该压缩空气、等离子体头至该物体表面距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、工作时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz。
作为本发明的进一步改进，该烤箱烘烤后处理以温度≧50℃下以及时间≧0.5分钟进行。
通过上述说明可知，本发明具有以下优点：
1.本发明利用大气常压低温等离子体进行表面处理与镀制，使得沉积的抗刮疏水层得以牢固地附着于物体表面，不易被刮除或损坏，且本发明运用大气常压低温等离子体的镀层技术，可大幅降低制造成本，因此克服公知技术的缺失；
2.本发明通过控制抗刮疏水层的化学键结成分，使其沉积时可产生紧密的有机化学键结，使得该抗刮疏水层具有可挠曲特性，不易产生龟裂或裂痕，适用于需要可挠曲特性的产品，例如碳纤维板片材所制的3C电子产品外壳，增加本发明的应用范畴。
附图说明
图1为本发明抗刮疏水层镀制于物体表面示意图；
图2为本发明的步骤流程图；
图3为本发明沉积抗刮疏水层较佳实施例示意图。
符号说明：
M 物体表面
L 抗刮疏水层
G 压缩空气
10 等离子体头
具体实施方式
如图1～3所示，本发明提供一种大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其步骤包含：
等离子体预处理：将一物体表面M以大气常压低温等离子体(Atmosphericpressure cold plasma)进行表面预处理。预处理使用的该等离子体以通入0.11-10MPa压缩空气、等离子体头至该物体表面距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、工作时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz进行。
抗刮疏水层沉积：将大气常压低温等离子体预处理后的该物体表面M，同样以大气常压低温等离子体形式将一抗刮疏水层L沉积于该物体表面M表面。请进一步参考图3，本发明所提供的沉积方法较佳首先通入一压缩(高压)空气G于一等离子体头10中，通过该等离子体头10的该压缩空气G经常压等离子体源产生等离子体喷流(plasma jet)，并同时通入一有机含氟的气体或液体(较佳溶液态)及/或一有机含碳硅烷的气体或液体，使该抗刮疏水层L形成于该物体表面M。该压缩空气G较佳去除其空气中所含湿度后再通入该等离子体头10中能避免湿度水气与后续沉积的单体或气体产生反应而影响沉积效果。
大气常压低温等离子体后处理：将沉积有抗刮疏水层L的该物体表面M利用大气常压低温等离子体进行后处理。该后加工处理包含通入0.11-10MPa的该压缩空气、等离子体头至该物体表面距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、工作时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz。此大气常压低温等离子体后处理也可改用烤箱烘烤后处理处置，烤箱烘烤的参数包含温度≧50℃下以及时间≧0.5分钟。
其中，本发明该抗刮疏水层L的材质除了上述的有机含碳硅烷的气体或液体外，也可进一步包含氧成为有机含碳硅氧烷的气体或液体，一较佳实施例可例如四甲基二硅氧烷(tetramethyldisiloxane,TMDSO)；而该有机含氟的气体或液体较佳可以是有机含氟气态单体或溶液态单体(F-containing liquid solution)，例如氟素溶剂及全氟聚醚硅化合物所形成的溶液；本发明可单将有机含碳硅烷的气体作为该抗刮疏水层L沉积于该物体表面M，也可同时将有机含氟的气体或液体及有机含碳硅烷的气体或液体一起沉积于该物体表面M，可达到更佳的疏水性。该物体表面M的材质可以是金属(例如铝)或是碳纤维编织板。
本发明于大气常压低温等离子体预处理的步骤以及沉积抗刮疏水层的步骤使用的等离子体处理温度以大气常压低温制程，在维持沉积抗刮疏水层高附着度，不易脱落或刮除的功效外，也相对节省能源。另外，本发明所形成的该抗刮疏水层L因产生有机化学键结成分，具有可挠曲的特性，能随着该物体表面M的弯曲或挠折不产生龟裂或裂痕。
请参考表1，其为本发明就沉积抗刮疏水层L与后处理步骤提供数个实施例，此些实施例仅为本发明较佳数据的呈现，并非用以限定本发明仅包含该些实施例，上述所指的数据范围皆已经实验证明其确效性。
表1
取本发明三种沉积抗刮疏水层L的实施例，并对应测试其表面硬度(Surfacehardness)、抗刮强度(Scratch resistance)以及疏水性(Hydrophobic surface)，如下表2。
表2
自表2测试结果可知，本发明的抗刮疏水层具有优异的表面硬度与抗刮强度，且表面能测试数据证实本发明具有疏水特性，特别适用于金属，特别是铝制的厨房用具，包含锅具、刀具、夹取或盛装用具，也适用于具有可挠曲特性的碳纤维板片材，可应用于3C电子产品，例如计算机或手机壳等镀层，更可应用于碳纤维板片制的加热垫。
上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明主张的权利范围，凡其它未脱离本发明所揭示的精神所完成的等效改变或修饰，均应包括在本发明的主张范围内。
Claims (10)
1.一种大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，其步骤包含：
将一物体表面以大气常压低温等离子体进行表面预处理，预处理使用的该等离子体以通入0.11-10MPa压缩空气、等离子体头至该物体表面距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、工作时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz进行；
通入0.11-10MPa的一压缩空气于一等离子体头中，通过该等离子体头的该压缩空气经常压等离子体源产生等离子体喷流，并通入一有机含氟的气体或液体及/或一有机含碳硅烷的气体或液体，使一抗刮疏水层形成于该物体表面，其中：该等离子体头至该物体表面的距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、沉积时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz；以及
将沉积该抗刮疏水层的该物体表面以大气常压低温等离子体或烤箱烘烤进行后处理加工。
2.如权利要求1所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该物体表面包含金属或碳纤维板片材。
3.如权利要求2所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该金属包含铝。
4.如权利要求1所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该有机含氟的气体或液体包含有机含氟气态单体或溶液态单体。
5.如权利要求1所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该有机含碳硅烷的气体或液体进一步包含氧为有机含碳硅氧烷的气体或液体。
6.如权利要求4所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该溶液态单体为氟素溶剂及全氟聚醚硅化合物所形成的溶液。
7.如权利要求1所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该压缩空气通入该等离子体头前，预先一步去除其所含湿气水分。
8.如权利要求1所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，沉积该抗刮疏水层时该等离子体头与该物体表面的距离为0.1-10cm。
9.如权利要求1所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该大气常压低温等离子体后加工处理包含通入0.11-10MPa的该压缩空气、等离子体头至该物体表面距离为0.1-10cm、该物体表面相对于该等离子体头的移动速度为≧0.01cm/s、工作时间为≧1s、功率为5-5000watts、频率为5-5000kHz。
10.如权利要求1所述的大气常压低温等离子体镀制抗刮疏水层的方法，其特征在于，该烤箱烘烤后处理以温度≧50℃下以及时间≧0.5分钟进行。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
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| TW202100773A (zh) | 2021-01-01 |
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