TW201311597A - 用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件 - Google Patents

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Abstract

一種用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件，其中，該基板元件可提高該簡易清洗塗層之疏水性、疏油性及耐久性。該基板元件包括由玻璃或玻璃陶瓷構成的載體材料以及一助黏劑層，該助黏劑層可與簡易清洗塗層進行相互作用，該助黏劑層包含混氧化物，特別是混氧化矽。

Description

用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件
本發明係有關於一種用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件，該基板元件包括載板及佈置於該載板上的助黏劑層，該助黏劑層適用於與簡易清洗塗層進行相互作用。本發明亦有關於一種製造此種基板元件的方法以及此種基板元件的應用。
對表面，特別是玻璃或玻璃陶瓷等透明材料的表面進行調質具有愈來愈重要的意義，例如在帶互動輸入的觸控面板應用領域，對觸控屏幕(Touchscreen)的市場需求在迅速增加。此等接觸表面必須符合在多點觸控領域不斷提高的透明度及功能性方面的要求。舉例而言，觸控屏幕可用作智能手機、取款機的操作面板，或可用作在鐵路車站上提供時刻表資訊之資訊屏幕。此外，觸控屏幕亦可例如用在賭博機上抑或用於控制工業機器(工業電腦)。對所有防護面板、特別是對移動電子產品(例如，筆記型電腦、膝上型電腦、手錶或移動電話的顯示器)的防護面板而言，對透明的玻璃或玻璃陶瓷表面實施調質係關鍵所在。此外，對(例如)製冷設備、櫥窗、吧台或陳列櫃之玻璃或玻璃陶瓷表面實施表面調質亦愈加重要。所有上述應用之目的皆在於，在良好而衛生的功能性條件下以清洗難度不高的方式實現良好透明度及較佳 美學效果，但例如會受到髒物及殘留指紋的影響。
表面調質係例如對防眩光面板(即antiglare screen)之玻璃表面實施蝕刻。但此舉會嚴重影響透明度及圖像解析度，因為結構化表面會使顯示面板上觀察用的設備成像光受到阻礙或發生散射。因此，需要找到其他為表面塗佈簡易清洗塗層的解決方案以提高圖像解析度。
為觸控屏幕實現上述性能之首要之處在於，應用於多點觸控領域的平滑接觸表面所具有的觸覺感知性。此處主要涉及使用者的觸感，而非可測粗糙度。其他重要參數為，反射特性較低時的高透明度、高防塵度及便於清洗性、簡易清洗塗層經使用及多次清洗循環後的耐久性、(例如)應用手寫筆時的耐刮及耐磨性、針對手指汗跡所含鹽分及油脂之化學作用的耐腐蝕性，以及塗層在氣候及紫外線影響下的耐久性。簡易清洗效果的作用在於，環境或日常使用對表面所造成的污染能夠被輕易去除抑或不再黏附於表面上。此時，該簡易清洗表面的特徵在於，(例如)指紋所造成的污染基本不再可見，使用表面即使未經清洗亦能呈明淨狀。作為簡易清洗表面之特例，此種狀況亦稱防指紋表面。使用者在使用過程中會產生殘留指紋，並導致水沈積、鹽分沈積及油脂沈積，接觸表面必須對此具有耐受性。接觸表面必須具有某種既疏水又疏油的潤濕特性。
多數習知簡易清洗塗層係具有較大水接觸角之基本為有 機氟的化合物。例如，DE 19848591描述一種製造此類防護層的方法，此方法應用了分子式為Rf-V的有機氟化合物，此化合物實施為處於運載液體中之該化合物的液態成分系統，分子式Rf-V中，Rf表示部分或完全氟化且可實施為直鏈、支鏈或環狀之脂族烴基，此烴基可被一或多個氧原子、氮原子或硫原子中斷。V表示選自-COOR、-COR、-COF、-CH2OR、-OCOR、-CONR2、-CN、-CONH-NR2、-CON=C(NH2)2、-CH=NOR、-NRCONR2、-NR2COR、NRW、-SO3R、-OSO2R、-OH、-SH、≡B、-OP(OH)2、-OPO(OH)2、-OP(ONH4)2、-OPO(ONH4)2、-CO-CH=CH2的極性基或偶極基，其中，R在V族中可相同或不同，R表示可部分或完全氟化或氯氟化且包含最大12個、較佳最大8個碳原子的氫、苯基抑或直鏈或支鏈的烷基或烷基醚，w為2或3，抑或表示-Rv-V-。分子式-Rv-V-中，V表示前述極性基或偶極基，Rv表示可部分或完全氟化或氯氟化且包含1至12個、較佳最大8個碳原子之直鏈或支鏈的烷基。
EP 0 844 265描述一種含矽有機氯聚合物，用於塗佈由金屬、玻璃及塑膠等材料構成的基板表面，其目的在於為基板賦予長期有效的防腐性、足夠的全天候性、滑動性、抗黏性、疏水性以及抗油脂污染及防指紋性。該案的表面處理方法中提供一種處理液，該處理液包含含矽有機氯化合物、含氯有機溶劑及矽氫化合物。該案未列舉用於塗佈此類氟聚合物之 基板表面的適用範圍。
US 2010/0279068描述一種用作防指紋塗層的氟聚合物或氟矽烷。US 2010/0279068指出，僅塗佈此種塗層不足以達到防指紋塗層在表面性能方面的要求。為解決此難題，US 2010/0279068提出，往玻璃物品表面壓印某種結構抑或壓入相應顆粒。此種為了塗佈防指紋塗層而實施的表面製備工序極為複雜且成本高昂，該工序所導致的熱過程會在玻璃物品中形成非期望應力。
US 2010/0285272描述一種用作防指紋塗層之含較小表面應力的聚合物抑或寡聚物(如氟聚合物或氟矽烷)。為塗佈防指紋塗層而實施表面製備時，對玻璃表面進行噴砂並利用物理或化學氣相沈積在該表面上鍍覆金屬或金屬氧化物，例如，氧化錫、氧化鋅、氧化鈰、鋁或鋯。為塗佈防指紋塗層而實施表面製備時，還對濺鍍的金屬氧化物膜進行蝕刻抑或對汽化滲鍍的金屬膜進行陽極處理。其目的在於產生具有兩拓撲平面之分級表面結構。此時，該防指紋塗層包含另一分級拓撲結構。此工藝同樣既複雜又成本高昂，其僅透過表面結構化處理形成一對聚合物加以機械結合之疏水且疏油的表面，而未對其他必要性能加以足夠重視。
US 2009/0197048描述一種位於玻璃罩上的防指紋且簡易清洗塗層，其實施為外塗層，包含相應氟基，例如，賦予玻璃罩一定疏水性及疏油性的全氟碳基或含全氟碳的基團，以 便將玻璃表面與水及油的潤濕特性降至最低。為將此層鍍覆至玻璃表面上，先利用離子交換對該表面實施化學硬化處理，其中，嵌入特別是鉀離子以取代鈉離子及/或鋰離子。此外，位於防指紋且簡易清洗之塗層下方的玻璃罩還可包含由二氧化矽、石英玻璃、氟摻雜二氧化矽、氟摻雜石英玻璃、MgF2、HfO2、TiO2、ZrO2、Y2O3或Gd2O3構成的防反射層。該案亦在藉由離子交換之硬化處理完畢後並在塗佈防指紋塗層前對玻璃表面進行酸處理。此工藝同樣很複雜且無法獲得滿足在性能方面所有要求的簡易清洗塗層。
上述基於先前技術之簡易清洗層的主要缺點在於，此等層的耐久性有限，其簡易清洗性能會因化學或物理侵蝕作用而迅速下降。此項缺點除與簡易清洗塗層之類型相關以外，亦與該塗層所鍍覆之基板表面的類型相關。
有鑒於此，本發明之目的在於提供一種具有特殊表面之基板元件，該表面適用於與多個簡易清洗塗層進行相互作用，從而改良簡易清洗塗層之性能並使得該接觸表面具有足夠的必要性能，其中，該基板易於製造且成本低廉。
本發明用以達成上述目的之解決方案為申請專利範圍第1項、第15項、第20項以及第22至24項之特徵，本發明以特別簡單的方式達成上述目的。本發明的其他有利設計方案參閱附屬項第2至14項、第16至19項及第21項。
發明人發現，為獲得滿足所有性能方面要求的簡易清洗塗層，就必須在該待塗佈基板元件上設置特殊助黏劑層，該助黏劑層佈置在載體基板上且由混氧化物構成，該助黏劑層具有以下性能：可與未來將鍍覆之簡易清洗塗層進行相互作用。
該相互作用指本發明基板之助黏劑層與未來將鍍覆之簡易清洗塗層發生化學、特別是共價結合，從而提高簡易清洗塗層之耐久性。
“簡易清洗(ETC)塗層”(特別是“防指紋(AFP)塗層”)指具有較強防污性能、便於清洗且亦可具耐刮效果之塗層。此種簡易清洗塗層之材料表面具有防止指紋(例如，液體、鹽分、油脂、髒物及其他物質)沈積的能力。此種防沈積能力既指防沈積之耐化學性又指防沈積之較低潤濕特性。此種防沈積能力亦指當被使用者接觸時抑制、避免或減少指紋的產生。指紋中主要包含鹽分、氨基酸及油脂、滑石及汗跡等物質、死亡皮膚細胞殘餘、化妝品、洗劑以及各種液態或顆粒狀髒物。
因此，此種簡易清洗塗層必須既能防含鹽水又能防止油脂及油沈積，還要具有針對二者之較低潤濕特性。此處尤其需要關注鹽霧試驗中的高耐受性。包含簡易清洗塗層之表面必須具有某種潤濕特性，使得該表面既疏水(亦即，該表面與水的接觸角大於90°)又疏油(亦即，該表面與油的接觸角大 於50°)。
特定言之，先前技術中的解決方案利用所謂“蓮花效應”來增大接觸角。其中，相應表面具有雙重結構，藉此大幅減小表面與表面上的顆粒及水滴的接觸面從而降低二者間的黏著力。此雙重結構由一約10至20微米之具特有形狀的表面結構及一鍍覆於其上的簡易清洗塗層構成。經粗化處理之固體表面上之液體的潤濕特性例如可參閱US 2010/0285272，其中，Wenzel模型描述了接觸角較小的情形，Cassie-Baxter模型描述了接觸角較大的情形。與此結構效應不同，本發明的解決方案透過化學途徑達到上述目的。
根據一種較佳實施方式，該助黏劑層為液相塗層，特別是熱加固溶膠-凝膠層。該助黏劑層亦可為CVD塗層(透過電漿輔助化學氣相沈積實施層鍍覆)，該CVD塗層例如利用PECVD、PICVD、低壓CVD或大氣壓力條件下的化學氣相沈積製成。該助黏劑層亦可為PVD塗層(透過電漿輔助物理氣相沈積實施層鍍覆)，該PVD塗層例如利用濺鍍、熱蒸發、雷射束蒸發、電子束蒸發或電弧蒸發製成。該助黏劑層亦可為火焰裂解層。
根據一種較佳實施方式，該助黏劑層為混氧化矽層，其中，較佳混有鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼等元素中至少一元素的氧化物及/或氟化鎂，其中，元素鋁的較佳至少一氧化物包含在內。採用矽鋁混氧化 物層時，該混氧化物中鋁與矽之莫耳比約為3%至30%，較佳約為5%至20%，尤佳約為7%至12%。
本發明中的氧化矽既指一氧化矽又指二氧化矽。本發明中的矽既指金屬又指半金屬。混氧化矽係氧化矽與至少另一元素之氧化物的混合物，該混合物可為均勻或非均勻混合物、化學計量或非化學計量混合物。
此種助黏劑層之層厚大於1 nm，較佳大於10 nm，尤佳大於20 nm。該層厚取決於以下因素：在考慮到與簡易清洗塗層之相互作用之深度的情況下能夠充分利用該層之助黏劑功能。
此種助黏劑層之折射率為1.35至1.7，較佳1.35至1.6，尤佳1.35至1.56(參考波長為588 nm時)。
本發明之助黏劑層較佳可採用溶膠-凝膠法鍍覆而成，抑或採用化學或物理氣相沈積法(特別是濺鍍)鍍覆而成。
本發明之明顯優勢在於，在基板由玻璃構成或包含玻璃的情況下，基板即使在塗佈結束後亦可受到熱韌化及熱硬化處理而不會使塗層明顯受損。較佳透過以下方式進行熱硬化處理：在例如約2至6分鐘(較佳4分鐘)的時間段內將玻璃之至少需要硬化的區域加熱至約600℃至約750℃(較佳加熱至約670℃)的溫度，具體視玻璃厚度而定。
本發明的另一明顯優勢在於，在該助黏劑層的製造過程中可利用液相塗佈(特別是溶膠-凝膠塗佈)對塗層進行熱加固 並就地對基板進行熱韌化處理。此點可降低製造成本。
在鍍覆助黏劑層(特別是溶膠-凝膠層)前對載體材料之表面進行活化處理可改良所鍍覆層之黏著特性。較佳可藉由清洗過程實施該處理，亦可透過電暈放電、火焰處理、紫外處理、電漿活化及/或機械法(如粗化、噴砂)及/或化學法(如蝕刻)實施活化處理。
根據一種實施方式，該防反射層與該載體材料之間設有至少一障壁層，其中，該障壁層尤指鹼性障壁層，特別是鈉障壁層。該障壁層之厚度為3 nm至100 nm，較佳5 nm至50 nm，尤佳10 nm至35 nm。該障壁層較佳包含金屬氧化物及/或半金屬氧化物。特定言之，該障壁層主要由氧化矽及/或氧化鈦及/或氧化錫構成。利用火焰裂解、物理法(PVD)或化學氣相沈積法(CVD)鍍覆該障壁層。該障壁層較佳主要實施為玻璃層。
本發明亦有關於一種被一或多個極薄中間層分隔為多個分層的助黏劑層。此方案之主要目的在於防止在層內出現壓力。舉例而言，該助黏劑層可被一或多個純氧化矽中間層分開。此種中間層的厚度為0.3 nm至10 nm，較佳為1 nm至3 nm，尤佳為1.5 nm至2.5 nm。
根據一種實施方式，該助黏劑層上可設有一覆蓋層。該覆蓋層必須採用某種設計方案，使得該助黏劑層與簡易清洗層足以穿透該覆蓋層進行相互作用，亦即，該助黏劑層與未來 將鍍覆之簡易清洗塗層進行化學、特別是共價結合。此種層例如為多孔溶膠-凝膠層抑或部分透明且藉由火焰裂解法鍍覆而成之薄氧化物層。該層亦可有助於為未來可鍍覆之簡易清洗塗層提供結構。該覆蓋層可實施為顆粒層或多孔層。用氧化矽製造該覆蓋層特別有利，其中，該氧化矽亦可採用混氧化矽，特別是混有鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼等元素中至少一元素的氧化物及/或混有氟化鎂的氧化矽。舉例而言，可透過火焰裂解塗佈、其他熱塗佈法、冷氣噴塗或(例如)濺鍍來製造該覆蓋層。
用於鍍覆本發明之助黏劑層之載體材料原則上可採用所有適用材料，如金屬、塑膠、晶體、陶瓷或複合材料。較佳採用玻璃或玻璃陶瓷。尤佳採用可在使用時經強化處理之玻璃。此種玻璃可藉由離子交換受到過化學強化處理抑或受到過熱韌化處理。尤佳採用(例如)利用拉伸工藝(如上拉法或下拉法)、溢流熔融、浮法工藝製成抑或自鑄製玻璃或軋製玻璃中獲取之低鐵的鈣鈉玻璃、硼矽玻璃、鋁矽玻璃、鋰-鋁矽玻璃或玻璃陶瓷。特別在採用鑄製法或紮執法抑或採用浮法玻璃時，可透過拋光工藝來為表面實現(例如)對顯示器附屬面板而言必要的光學特性。
有利者可採用低鐵或無鐵玻璃，特別是Fe2O3含量低於0.05%重量百分比，較佳低於0.03%重量百分比的低鐵或無鐵玻璃，因為上述玻璃之吸收性較低，故而可提高透明度。 在其他應用中亦可較佳採用粗玻璃或染色玻璃。載體材料(特別是玻璃)可透明、半透明或遮光。該載體材料(例如)用作所謂“White Boards”(白板紙)時，較佳應用Schott AG,Mainz公司之產品名稱Opalika®下的奶色玻璃。
採用石英玻璃為該載體材料可在紫外光譜範圍內達到上佳光學特性。該載體材料亦可採用光學玻璃，例如，重火石玻璃、重鑭火石玻璃、火石玻璃、輕火石玻璃、冕牌玻璃、硼矽冕牌玻璃、鋇冕牌玻璃、重冕牌玻璃或含氟冕牌玻璃。
較佳採用以下玻璃成分之鋰-鋁矽玻璃為該載體材料(以%重量百分比計)： 視情況添加0-1%重量百分比之染色的氧化物(例如，Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、氧化稀土)以及0-2%重量百分比的精製劑(例如，As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2)。
較佳亦可採用以下玻璃成分之鈣鈉矽玻璃為該載體材料 (以%重量百分比計)： 視情況添加0-5%重量百分比(涉及“黑色玻璃”時添加0-15%重量百分比)之染色的氧化物(例如，Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、氧化稀土)以及0-2%重量百分比的精製劑(例如，As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2)。
較佳亦可採用以下玻璃成分之硼矽玻璃為該載體材料(以%重量百分比計)： 視情況添加0-5%重量百分比(涉及“黑色玻璃”時添加0-15%重量百分比)之染色的氧化物(例如，Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、氧化稀土)以及0-2%重量百分比的精製劑(例如，As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2)。
較佳亦可採用以下玻璃成分之鹼性鋁矽玻璃為該載體材料(以%重量百分比計)： 視情況添加0-5%重量百分比(涉及“黑色玻璃”時添加0-15%重量百分比)之染色的氧化物(例如，Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、氧化稀土)以及0-2%重量百分比的精製劑(例如，As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2)。
較佳亦可採用以下玻璃成分之無鹼鋁矽玻璃為該載體材料(以%重量百分比計)： 視情況添加0-5%重量百分比(涉及“黑色玻璃”時添加0-15%重量百分比)之染色的氧化物(例如，Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、氧化稀土)以及0-2%重量百分比的精製劑(例如，As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2)。
較佳亦可採用以下玻璃成分之低鹼鋁矽玻璃為該載體材料(以%重量百分比計)： 視情況添加0-5%重量百分比(涉及“黑色玻璃”時添加0-15%重量百分比)之染色的氧化物(例如，Nd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、氧化稀土)以及0-2%重量百分比的精製劑(例如，As2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2)。
在應用於較小格式之顯示器玻璃，特別是觸控面板或觸控屏幕的情況下，較佳採用厚度1 mm的基板，特別是超薄基板。尤佳採用(例如)薄玻璃及Schott AG，Mainz之產品名稱為D263、B270、Borofloat、Xensation Cover或Xensation cover 3D的超薄玻璃。超薄玻璃之厚度為0.02 mm至1.3 mm。較佳厚度為0.03 mm、0.05 mm、0.07 mm、0.1 mm、0.145 mm、0.175 mm、0.21 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.55 mm、0.7 mm、0.9 mm、1.1 mm、1.2 mm或1.3 mm。
在應用於顯示器之防護面板的情況下，即應用於大面積(如大於1m2)觸控面板或觸控屏幕的情況下，較佳採用厚度為3 mm至6 mm的載體材料，以便同時承擔對顯示器之機械防護功能。
該等載體材料可實施為單面板或複合面板。複合面板(例如)包含第一面板及第二面板，該二面板(例如)皆與PVB薄 膜連接在一起。該複合面板之外表面係至少一設有本發明助黏劑層之表面。尤佳應用於(例如)對顯示器之偏光鏡進行直接層壓。
該等載體材料的表面可經拋光或結構化處理(如蝕刻)，以便滿足在良好觸感方面的需要，具體情況視所要求的表面特性而定。根據一種實施方式，可將該防反射層與防眩光層結合起來使用。該防反射層及鍍覆於其上的簡易清洗層在保持簡易清洗性能、防指紋性能、防反射性能及(特別是)耐久性的同時亦獲得防眩光層之粗糙度。
亦可採用部分反射表面或全反射表面為該載體材料。此舉在實現簡易清洗塗層或防指紋塗層之耐久性方面的優點尤為明顯。
該載體材料的表面亦可具有耐刮塗層，如氮化矽塗層。
該載體材料(特別是其表面)亦可具有導電塗層，導電塗層有利於(例如)在電容式觸控屏幕上等多種應用。此種導電塗層尤指包含一或多個金屬氧化物(例如，ZnO：Al、ZnO：B、ZnO：Ga、ZnO：F、SnOx：F、SnOx：Sb及ITO(In2O3：SnO2))的塗層。亦可將一或多個薄金屬層作為導電塗層塗佈於載體材料上，該金屬例如為鋁、銀、金、鎳或鉻。
本發明亦有關於一種製造用於塗佈簡易清洗塗層之基板的方法。該方法包括以下步驟：先(特定言之)用玻璃或玻璃陶瓷製備載體材料。亦可製備 金屬、塑膠或符合塗佈過程相應要求的任一材料。對待塗佈表面或表面進行清洗。用液體清洗玻璃基板的方式已為吾人所知。其中，可採用去礦物質水、稀釋鹼液(pH>9)及稀釋酸液等水性系統、洗滌液抑或非水性溶劑(如醇或酮)等多種清洗液。
根據本發明的另一設計方案，亦可於塗佈前對該載體材料進行活化處理。該活化工藝包括氧化處理、電暈放電、火焰處理、紫外處理、電漿活化及/或機械法(如粗化、噴砂)，以及電漿處理抑或用酸及/或鹼液對待活化基板表面進行處理。
利用物理氣相沈積法、化學氣相沈積法、火焰裂解或溶膠-凝膠法鍍覆該助黏劑層。採用溶膠-凝膠法時，可利用浸漬、蒸汽塗佈、噴塗、壓印、輥子鍍覆、刮刷法、塗抹或輥壓法，以及/或者刮擦法或其他相應方法來將該助黏劑層鍍覆於該表面上。較佳採用浸入及噴塗。
採用較佳溶膠-凝膠法時，利用金屬有機基本材料在溶解狀態下進行反應來產生層。透過該等金屬有機基本材料之受控的水解及縮合反應以及分離反應產物(如醇及水)來產生金屬氧化物網狀結構，即金屬原子被氧原子連接在一起的結構。其中，加入催化劑可加快水解反應。
根據一種較佳實施方式，實施溶膠-凝膠塗佈過程中以約200 mm/分鐘至約900 mm/分鐘、較佳約300 mm/分鐘的拉 伸速度將該載體材料自溶液抽出，其中，氛圍之水分含量約為4 g/m3至12 g/m3，較佳約為8 g/m3。
若需長期使用或儲存該溶膠-凝膠塗佈溶液，則較佳透過添加一或多種絡合劑來對該溶液起穩定作用。該等絡合劑必須可溶於該浸漬溶液並較佳與該浸漬溶液之溶劑相關。較佳採用同時具絡合性能之有機溶劑，如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙醯丙酮、乙醯乙酸乙酯、甲基乙基酮、丙酮及類似化合物。將該等穩定劑以1 ml/l至1.5 ml/l的量加入溶液。
根據一種如圖1所示的較佳實施方案，製造基板元件11時採用浸漬塗佈並基於溶膠-凝膠原理來鍍覆此種助黏劑層3。其中，為例如在玻璃片之所製備之經清洗載體材料2的至少一表面20上製造用作助黏劑層3之混氧化矽層，將該載體材料浸入含有可水解矽化合物之有機溶液。再均勻地自該溶液抽出並置於含水分氛圍中。所形成混氧化矽助黏劑前驅層的層厚取決於該矽-主導化合物在浸漬溶液中的濃度及抽出速度。可於鍍覆操作完畢後對該層進行乾燥處理，使其在送入高溫爐過程中具備高機械強度。可在另一溫度範圍內實施此項乾燥處理。在200℃溫度條件下，乾燥時間通常需要數分鐘。溫度更低時乾燥時間更長。亦可於層鍍覆完畢後立即在高溫爐內實施熱加固處理步驟。在此情況下，乾燥步驟對該塗層起機械穩定作用。
在高溫步驟中由所鍍覆的凝膠膜形成該主要為氧化物之 助黏劑層，其中，將凝膠之有機組分燃盡。隨後在低於該載體材料之軟化溫度的溫度條件下(較佳在低於550℃溫度條件下，特別是350℃至500℃溫度條件下，尤佳於400℃至500℃基板表面溫度條件下)對該助黏劑前驅層進行燒製，以便產生作為助黏劑層之最終混氧化矽層或混氧化物層。上述溫度亦可能高於550℃，具體視毛玻璃之軟化溫度而定。但此種溫度無助於進一步提高黏著性。
利用有機溶液來產生薄氧化物層的方法已出現很多年，可參閱H.Schröder,Physics of Thin Films 5,Academic Press New York and London(1967,87-141頁)，抑或US-PS 4,568,578。
用於製造該溶膠-凝膠層之有機溶膠-凝膠材料較佳係縮合物，特定言之包含(較佳)Si、Ti、Zr、Al、Nb、Hf及/或Ge之一或多個可水解以及可縮合或經縮合的矽烷及/或金屬醇鹽。該等於溶膠-凝膠過程中透過有機水解及/或縮合而潤濕的基團較佳例如可為以下官能基：TiR4、ZrR4、SiR4、AlR3、TiR3(OR)、TiR2(OR)2、ZrR2(OR)2、ZrR3(OR)、SiR3(OR)、SiR2(OR)2、TiR(OR)3、ZrR(OR)3、AlR2(OR)、AlR1(OR)2、Ti(OR)4、Zr(OR)4、Al(OR)3、Si(OR)4、SiR(OR)3及/或Si2(OR)6，以及/或者以下包含OR的物質或物質組中的一種物質或物質組：烷氧，較佳為甲氧基、乙氧基、n-丙氧基、i-丙氧基、丁氧基、異丙氧基乙氧基、甲氧基丙氧 基、苯氧基、乙醯氧基、丙醯氧基、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、甲基丙烯醯氧基丙基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙醯丙酮、乙酸乙酯醋酸乙酯、乙氧基乙酸、甲氧基乙酸、甲氧基乙氧基乙酸及/或甲氧基乙氧基乙氧基乙酸，以及/或者以下包含R的物質或物質組中的一種物質或物質組：Cl、Br、F、甲基、乙基、苯基、n-丙基、丁基、烯丙基、乙烯基、縮水甘油丙氧基、甲基丙烯醯氧基丙基、氨丙基及/或氟辛基。
所有溶膠-凝膠反應之共同之處在於，分子分散前驅物透過水解反應、縮合反應或聚合反應首先反應成為顆粒分散或膠體狀系統。首先形成的“初始顆粒”可進一步生長、聚集成團或形成直鏈，具體情況視所選條件而定。透過上述方式產生的單元於去除溶劑後會形成微結構。該材料於理想狀況下可能完全被熱壓縮，但實際上經常會留下(甚至較為)嚴重的殘餘孔隙度。因此，實施額定生產過程中的化學條件對溶膠-凝膠塗層的性能具有決定作用，參閱P.Löbmann在德國玻璃工業冶金協會的培訓班“玻璃表面精整”(2003)所發表的“溶膠-凝膠塗層”一文。
迄今為止之最佳方式係對Si基本材料進行檢驗，參閱C.Brinker，G.Scherer“Sol-Gel-Science-The Physic and Chemistry of Sol-Gel Processing”(Academic Press,Boston 1990)；R.Iller,“The Chemistry of Silica”(Willey,New York,1979)。常用Si基本材料係分子式為Si(OR)4的矽醇鹽，其在添加水後會發生水解。在酸性條件下較佳產生直線連接。矽醇鹽在基本條件下會反應成為高潤濕度之“球形”顆粒。該等溶膠-凝膠塗層含有預縮合顆粒及團簇。
通常採用矽酸四乙酯或矽酸甲酯為主導化合物來製造氧化矽浸漬溶液。以規定次序往該混合物中滲入有機溶劑(如乙醇)、水解水及用作催化劑的酸並予以充分攪拌。較佳往該水解水中加入無機酸(例如，HNO3、HCl、H2SO4)或有機酸(例如，乙酸、乙氧基乙酸、甲氧基乙酸、聚醚羧酸(如乙氧基乙氧基乙酸)檸檬酸、對甲苯磺酸、乳酸、甲基丙烯酸或丙烯酸)。
根據一種特別實施方式，完全或部分在鹼性的(如採用)NH4OH及/或四甲基氫氧化銨及/或NaOH中實施水解。
製造應用於本發明之基板的助黏劑層時，採用以下方式製成浸漬溶液：將矽-主導化合物溶於一種有機溶劑。該溶劑可採用任何將矽-主導化合物溶解的有機溶劑，該有機溶劑還能夠將足量的用於水解該矽-主導化合物的水溶解。此種溶劑例如為甲苯、環己烷或丙酮，特別是C1-C6-醇，例如，甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、已醇或上述成分之異構體。
通常採用較低的醇，特別是甲醇和乙醇，因其便於操作且蒸汽壓力相對較低。
特定言之，該矽-主導化合物採用矽酸C1-C4烷基酯，即 矽酸甲酯、矽酸乙酯、矽酸丙酯或矽酸丁酯。較佳採用矽酸甲酯。
該矽-主導化合物在該有機溶劑中的濃度通常約為0.05-1 mol/升。為對該矽-主導化合物進行水解，往該溶液中加入0.05%-12%重量百分比的水(較佳蒸餾水)及0.01%-7%重量百分比的酸性催化劑。其中，較佳加入有機酸(例如，乙酸、乙氧基乙酸、甲氧基乙酸、聚醚羧酸(如乙氧基乙氧基乙酸)檸檬酸、對甲苯磺酸、乳酸、甲基丙烯酸或丙烯酸)抑或加入無機酸(例如，HNO3、HCl、H2SO4)。
該溶液之pH值應大致介於0.5及3之間。若該溶液之酸性不足(pH值>3)，則存在縮聚產物/多聚產物增大的危險。該溶液酸度過大，則該溶液存在膠化的危險。
根據另一實施方式，可透過兩步驟製造該溶液。第一步驟如前所述。此時，將該溶液予以靜置(培養)。採用某種培養時間，使得該培養溶液被另一溶劑稀釋且培養過程因該溶液之pH值移至強酸性範圍而停止。較佳移至1.5至2.5的pH範圍。較佳透過加入某種無機酸(特別是鹽酸、硝酸、硫酸、磷酸)或有機酸(如草酸)來使pH值移至強酸性範圍。較佳將強酸加入某種有機溶劑，特別是溶有該矽-主導化合物的溶劑。亦可將酸加入大量溶劑(特別是醇溶液)，如此便能將稀釋主導溶液與停止放在一個步驟中進行。
根據一種特別實施方式，完全或部分在鹼性的(如採 用)NH4OH及/或四甲基氫氧化銨及/或NaOH中實施水解。
該等溶劑-凝膠塗層包含可具有不同結構的預縮合顆粒及團簇。在實踐中可利用散射光測出上述結構。可利用溫度、配料速率、攪拌速度，特別是pH值等過程參數在溶膠中製成上述結構。實驗表明，可利用較小(直徑小於等於20 nm，較佳小於等於4 nm，尤佳1 nm至2 nm)的氧化矽-縮聚產物/多聚產物製成密集程度大於傳統氧化矽層的浸漬層。僅憑此點即可提高耐化學性。
可透過以下方式進一步提高耐化學性及改良助黏劑層功能：往該溶液中滲入少量摻合劑，該摻合劑在溶液中均勻分佈且在未來的層中同樣均勻分佈並形成混氧化物。適用於該摻合劑的為錫、鋁、磷、硼、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮或鎂的可水解或可分解的無機(視情況含結晶水的)鹽，例如，SnCl4、SnCl2、AlCl3、Al(NO3)3、Mg(NO3)2、MgCl2、MgSO4、TiCl4、ZrCl4、CeCl3、Ce(NO3)3等等。該等無機鹽可含水或含結晶水。該等無機鹽價格低廉，故而倍受青睞。
根據本發明的另一實施方式，該摻合劑可採用錫、鋁、磷、硼、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮或鎂(較佳鈦、鋯、鋁或鈮)的金屬醇鹽中的一或多種金屬醇鹽。
亦可採用磷酸酯(如磷酸甲酯或甲酯)、磷鹵化物(如鹵化物及溴化物)、硼酸酯(如乙酯、甲酯、丁酯或丙酯)、硼酸酐、BBr3、BCl3、甲醇鎂或乙醇鎂等諸如此類。
以該溶液之矽含量(作為SiO')為參照，將該一或多種摻合劑作為氧化物例如以約0.5%-20%重量百分比實施添加。
亦可以任意組合將該等摻合劑結合起來使用。
若需長期使用或儲存該浸漬溶液，則較佳透過添加一或多種絡合劑來對該溶液起穩定作用。該等絡合劑必須可溶於該浸漬溶液並較佳與該浸漬溶液之溶劑相關。
該等絡合劑例如可為乙醯乙酸乙酯、2,4-戊二酮(乙醯丙酮)、3,5-庚二酮、4,6-壬二酮、3-甲基-2,4-戊二酮、2-甲基乙醯丙酮、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、1,3-丙二醇、1,5-戊二酮、羧酸(例如，乙酸、丙酸、乙氧基乙酸、甲氧基乙酸、聚醚羧酸(如乙氧基乙氧基乙酸)檸檬酸、乳酸、甲基丙烯酸、丙烯酸)。
絡合劑與半金屬氧化物前驅物及/或金屬氧化物前驅物之莫耳比為0.1至5。
實例：
透過以下方式製成最終層：將在清洗過程中仔細清潔的10×20 cm浮法玻璃浸入相應浸漬溶液。再以6 mm/秒的速度重新取出該玻璃片，其中，環境氛圍之水分含量為4 g/m3至12 g/m3，較佳約為8 g/m3。隨後在90至100℃條件下使該溶劑蒸發再在450℃溫度條件下將該層燒製20分鐘。透過此種方式製成之層的層厚約為90 nm。
製造示範溶液： 第1浸漬溶液
準備125 ml乙醇。往其中邊攪拌邊加入45 ml矽酸甲酯、48 ml蒸餾水及6 ml冰醋酸。加入水及醋酸後攪拌該溶液4小時，在此過程中溫度不得超過40℃。視情況必須對該溶液加以冷卻。隨後用675 ml乙醇稀釋該反應溶液並滲入1 ml鹽酸。再往該溶液中加入10克溶於95 ml乙醇的SnCl4×6 H2O以及5 ml乙醯丙酮。
第2浸漬溶液
準備125 ml乙醇。往其中邊攪拌邊加入45 ml矽酸甲酯、48 ml蒸餾水及1.7克37%的鹽酸。加入水及鹽酸後攪拌該溶液10分鐘，在此過程中溫度不得超過40℃。視情況必須對該溶液加以冷卻。隨後用675 ml乙醇稀釋該反應溶液。再往該溶液中加入10克溶於95 ml乙醇的SnCl4×6 H2O以及5 ml乙醯丙酮。
第3浸漬溶液
往125 ml乙醇中邊攪拌邊加入60.5 ml矽酸四乙酯、30 ml蒸餾水及11.5克1 N硝酸。加入水及硝酸後攪拌該溶液10分鐘，在此過程中溫度不得超過40℃。視情況必須對該溶液加以冷卻。隨後用675 ml乙醇稀釋該溶液。24小時後往該溶液中加入10.9克溶於95 ml乙醇的Al(NO3)3×9H2O以及5 ml乙醯丙酮。
第4浸漬溶液
往125 ml乙醇中邊攪拌邊加入60.5 ml矽酸四乙酯、30 ml蒸餾水及11.5克1 N硝酸。加入水及硝酸後攪拌該溶液10分鐘，在此過程中溫度不得超過40℃。視情況必須對該溶液加以冷卻。隨後用675 ml乙醇稀釋該溶液。再往該溶液中加入9.9克溶於95 ml乙醇的鈦酸四丁酯以及4克乙酸乙酯。
根據另一較佳實施方式，將一由混氧化矽構成的溶液鍍覆至載體基板上並於熱韌化過程中予以熱加固。在高於500℃的基板表面溫度條件下對溶膠-凝膠層進行熱加固並隨後就地對基板進行熱韌化處理。如此可大幅降低製造成本，因為對該助黏劑層的熱韌化及熱加固均於同一處理過程中進行。此時的爐溫約為650℃，具體視溫度時間曲線而定。該熱處理完畢後實施驟冷處理。
透過上述解決方案可獲得耐化學且機械穩定的混氧化物層作為助黏劑層，在使用摻合劑來形成鋁-矽混氧化物層的情況下，該混氧化物中鋁與矽之莫耳比約為3%至30%，較佳約為5%至20%，尤佳約為7%至12%。
根據本發明製造基板元件12的另一實施方案，除圖1所示實施例外還往該助黏劑層3上鍍覆實施為顆粒層或多孔層之覆蓋層4(參閱圖2)。特別是利用火焰裂解塗佈、熱塗佈法、冷氣噴塗或濺鍍來實施此點，其中，覆蓋層4較佳由 氧化矽構成。該覆蓋層亦可由混氧化矽構成。適用於該摻合劑的例如為鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼等元素中至少一元素的氧化物抑或氟化鎂。
由於覆蓋層4具有足夠大的孔隙度，故而當應用基板元件12時，簡易清洗塗層的分子可能在層鍍覆過程中與該助黏劑層發生相互作用，從而提高該簡易清洗塗層之耐久性。
本發明亦有關於一種本發明之用於塗佈簡易清洗塗層(特別是有機氟化合物)之基板元件的應用。該基板元件包括特定言之由玻璃或玻璃陶瓷構成的載板以及一助黏劑層，該助黏劑層包含混氧化物，較佳包含混氧化矽，尤佳包含混有鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼等元素中至少一元素的氧化物及/或混有氟化鎂的氧化矽，其中，元素鋁的較佳至少一氧化物包含在內。
根據本發明之用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件的應用的一種實施方案，該助黏劑層上佈置有覆蓋層。該覆蓋層為顆粒層或多孔層，特定言之由氧化矽構成，其中，該氧化矽亦可為混氧化矽。
此種本發明的基板可應用於塗佈簡易清洗塗層。特定言之，該簡易清洗塗層可為防指紋塗層或抗黏塗層。用作抗黏塗層的層非常平滑，從而達到機械表面防護效果。下文將列舉的各層通常具有選自以下範圍中的多種性能：簡易清洗、抗黏性、防指紋、防眩光抑或平滑表面。其中，每種產品在 正確選取了簡易清洗塗層之類型並與本發明之基板元件結合後皆可獲得具最佳簡易清洗性能且耐久性極佳的產品。
市場上可購買的簡易清洗塗層多種多樣。尤佳選用DE 19848591所描述之有機氟化合物。習知簡易清洗塗層為基於全氟聚醚之產品名稱為“Fluorolink® PFPE”的產品(例如，Solvay Solexis公司的“Fluorolink® S10”、Daikin Industries LTD公司的“OptoolTM DSX”或“OptoolTM AES4-E”、ETC products GmbH公司的“Hymocer® EKG 6000N”)、基於氟矽烷之產品名稱為“FSD”的產品(例如，Cytonix LLC公司的“FSD 2500”或“FSD 4500”)抑或簡易清洗塗層產品“ECC”(例如，3M Deutschland GmbH公司的“ECC 3000”或“ECC 4000”)。上述產品皆為流體鍍覆層。利用物理氣相沈積法所鍍覆之例如實施為奈米層系統之防指紋塗層例如可從Cotec GmbH公司購得，產品名稱為“DURALON UltraTec”。
如下文所述，在上述產品塗佈至本發明之基板元件的情況下，塗佈有上述產品之基板具有更佳的性能、特別是耐久性。以下實例將對此予以說明。其中，在鍍覆了相應塗層後對多個試驗基板進行以下特性化試驗：
1.根據DIN EN 1096-2：2001-05進行的中性鹽霧試驗(NSS-Test)
該中性鹽霧試驗特別具有挑戰性，其中，將經塗佈玻璃樣 本於恆溫條件下置入中性的鹽水氛圍內21天。鹽霧會給塗層施加應力。玻璃樣本放置於樣本座上且與垂線形成15±5°的角度。透過以下方式製成中性鹽溶液：將純氯化鈉溶於去離子水並在(25±2)℃條件下達到(50±5)g/l的濃度。利用相應噴嘴將該鹽溶液噴成霧狀並產生鹽霧。檢測室內的工作溫度必須為35±2℃。
在試驗前、試驗開始168小時、336小時及504小時後分別量測與水的接觸角，以便評估疏水性能的耐受性，接觸角減小至60°以下時中斷試驗，因為此種情況會對疏水性能造成不利影響。
2.接觸角量測
採用量測儀PCA100實施接觸角量測，該量測儀能夠測定與不同液體的接觸角以及表面能量。
量測範圍為10至150°的接觸角及1*10-2至2*103 mN/m的表面能量。接觸角之測定精度可達1°，具體視表面特徵(表面的清潔度及單一性)而定。表面能量之精度指各接觸角在Owens-Wendt-Kaelble所算出的回歸線上所處的位置，該精度以回歸值的形式一同被給出。
此處係採用便攜式量測儀且其可放置於較大玻璃片上進行量測，故而能對任意大小的樣本進行量測。該樣本至少必須能夠容納一液滴且其邊緣不會與該液滴發生衝突。相應程序可編輯各種液滴法。其中，通常採用Sessil Drop-Method(靜滴法)並用“ellipse fitting”(橢圓擬合法)進行分析。
量測前先用乙醇清潔樣本表面。再將樣本定位、滴下量測液並量測接觸角。根據Owens-Wendt-Kaelble所算出的回歸線來算出表面能量(極性分量及分散分量)。
為獲得關於耐久性的數值，在持續時間較長的中性鹽霧試驗結束後再實施接觸角量測。為獲得相應量測結果而採用了去離子水為量測液體。量測結果的容錯為±4°。
3.指紋試驗
指紋試驗的目的在於將指印(指紋)可重複鍍覆至基板表面並對清潔度加以評估。
該試驗顯示出指紋在相應樣本表面上的強度。利用印模將模擬的可重複指紋鍍覆至基板表面，以便對指紋醒目程度加以評估。該印模包含由抗溶劑材料構成的壓印版，該印模之基面為3.5×3.9 cm2，結構為同心圓，槽間距約為1.2 mm，槽深約為0.5 mm。分別往印模表面鍍覆以下3種測試介質：採用符合BMW測試規範506的手汗溶液為該指紋介質，該介質由50克符合DIN ISO 105-E04的鹼性人工汗液、2克石蠟油、1.5克卵磷脂(位於慕尼黑的Brennnessel公司所提供的Fluidlecthin Super)以及0.3克膠凝劑(位於慕尼黑的Brennnessel公司所提供的PNC400)。
鍍覆測試介質時，用該介質浸漬培養皿中的氊子並將1 千克重的印模壓到浸漬氊子上。隨後用3千克作用力將該印模壓向需要受到壓印的基板面。該基板表面在試驗開始前必須處於無塵、無油脂及乾燥狀態。該實施為環狀指印的印模圖像不得被塗髒。試驗中壓印至少三個指紋。進行評估前先將該等指紋烘乾約12小時。
指紋分析的目的在於檢測殘留於樣本表面上的指紋介質量及其平面擴散程度。為此，在量測站用配有開口環燈具的冷光源KL1500LCD(Schott公司)照射、攝製該指紋並利用圖像分析軟體NI Vision進行圖像分析。再僅以無光方式攝製該等指紋以便進行圖像分析。藉此測出散射光被指印所散射的光的強度值，並算出平均值及散射寬度。該散射寬度應小於等於0.065。
樣本1(圖1所示本發明之基板)的製造範例
製造浸漬溶液時，往125 ml乙醇中邊攪拌邊加入60.5 ml矽酸四乙酯、30 ml蒸餾水及11.5克1 N硝酸。加入水及硝酸後攪拌該溶液10分鐘，在此過程中溫度不得超過40℃。視情況必須對該溶液加以冷卻。隨後用675 ml乙醇稀釋該溶液。24小時後往該溶液中加入10.9克溶於95 ml乙醇的Al(NO3)3×9 H2O以及5 ml乙醯丙酮。
將仔細清潔的10×20 cm硼矽-浮法玻璃片2浸入相應浸漬溶液。再以6 mm/秒的速度重新取出該玻璃片，其中，環境氛圍之水分含量為5 g/m3至12 g/m3，較佳約為8 g/m3。隨 後在90至100℃條件下使該溶劑蒸發再在450℃溫度條件下將該層燒製20分鐘。透過此種方式製成之助黏劑層3的層厚約為90 nm。
樣本2(對比樣本)的製造範例：
作為對比，此處亦列出先前技術中依照溶膠-凝膠浸漬工藝所製用作助黏劑層的矽塗層。
製造浸漬溶液時，準備125 ml乙醇。往其中邊攪拌邊加入45 ml矽酸甲酯、40 ml蒸餾水及5 ml冰醋酸。加入水及冰醋酸後攪拌此溶液4小時，在此過程中溫度不得超過40℃。視情況必須對此溶液加以冷卻。隨後用790 ml乙醇稀釋此反應溶液並滲入1 ml鹽酸。
將仔細清潔的10×20 cm硼矽-浮法玻璃片浸入相應浸漬溶液。再以6 mm/秒的速度重新取出該玻璃片，其中，環境氛圍之水分含量為5 g/m3至10 g/m3，較佳約為8 g/m3。隨後在90至100℃條件下使該溶劑蒸發再在450℃溫度條件下將該層燒製20分鐘。透過此種方式製成之層的層厚約為90 nm。
樣本3(對比樣本)的製造範例：
製備一未鍍覆助黏劑層之經清洗的硼矽-浮法玻璃片作為塗佈簡易清洗塗層用的基板。
為透過上述方式製成之基板塗佈以下簡易清洗塗層。其中，範例1所示本發明之基板承載樣本名稱1-1至1-4，對 比基板承載樣本名稱2-1至2-4或樣本3-1至3-4。
樣本1-1、2-1及3-1：
Daikin Industries LTD公司的“OptoolTM AES4-E”，含末端矽烷基的全氟醚
樣本1-2、2-2及3-2：
Solvay Solexis公司的“Fluorolink® S10”，含兩個末端矽烷基的全氟醚。
樣本1-3、2-3及3-3：
在本發明用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件的試驗中，採用了名稱為“F5”的自有塗層調配物，其前驅物為Evonik公司的“Dynasylan® F 8261”。製造濃縮物時，將5克前驅物(Dynasylan® F 8261)、10克乙醇、2.5克H2O及0.24克鹽酸混合並攪拌2分鐘。利用500 ml乙醇將3.5克濃縮物混入該塗層調配物F5。
樣本1-4、2-4及3-4：
Cotec GmbH公司(Frankenstraße 19,0-63791 Karlstein)的“Duralon UltraTec”。採用該塗層時利用真空處理步驟對基板玻璃進行處理。將該等塗佈有相應助黏劑層的基板玻璃放入負壓容器，隨後將該負壓容器抽至粗真空。將該“Duralon UltraTec”以結合片劑(直徑為14 mm，高度為5 mm)的方式送入位於該負壓容器內的蒸發器。再於100℃至400℃溫度條件下在該蒸發器內將塗層材料從片劑之填料中 蒸發出來，並沈積於該基板之助黏劑層的表面。根據Cotec GmbH公司對蒸發“Duralon UltraTec”材料之片劑的相關規定來設置時間剖面及溫度剖面。
處理過程中的基板溫度略高於300K至370K的溫度範圍。
試驗結果
在中性鹽霧試驗(NSS-Test)及恆定氣候試驗(KK-Test)之試驗前、試驗過程中以及試驗結束後對樣品進行測試。其中，在中性鹽霧試驗(NSS-Test)前及試驗過程中測定樣品上的水接觸角及指紋性能。試驗結果參見圖表1至3。
名稱：樣本1-X表示助黏劑層，樣本2-X表示先前技術中的氧化矽層，樣本3-X表示未塗佈助黏劑層
名稱：樣本1-X表示助黏劑層，樣本2-X表示先前技術中的氧化矽層，樣本3-X表示未塗佈助黏劑層
名稱：樣本1-X表示助黏劑層，樣本2-X表示先前技術中的氧化矽層，樣本3-X表示未塗佈助黏劑層
當樣本採用本發明之助黏劑層為簡易清洗塗層之基底 時，該等樣本雖經504小時亦未發生明顯腐蝕(情況正常)且僅輕微變色。而採用先前技術中的溶膠-凝膠氧化矽層為簡易清洗塗層之基底時，樣本於試驗開始168小時後便會發生嚴重腐蝕(不正常)且嚴重變色。簡易清洗塗層在NSS試驗中的耐受性因鍍覆於本發明之基板上而得以提高，21天後未發生明顯腐蝕。
基板上之用作不同簡易清洗塗層之基底的本發明助黏劑層絕對會顯著提高塗層的耐久性。作為參照，未鍍覆助黏劑層之基板上的簡易清洗塗層於NSS試驗開始168小時後便會喪失疏水性能。為獲得較大接觸角以便提高實用簡易清洗性能，該接觸角應大於80°。藉此參數便可獲知負荷試驗結束後相應性能之保持情況。中性鹽霧試驗係對此類塗層之臨界試驗中的一種眾所周知的試驗。該試驗反映出(例如)指紋接觸所產生的負荷。造成層失效的一個常見原因為手指汗跡中的鹽分。耐久性係一種更具決定意義的特性。整體而言，防指紋性能較差而耐久性更佳此種情況要優於防指紋性能極佳而耐久性較差。中性鹽霧試驗真實反映出(例如)觸控面板及觸控屏幕之實際觸控應用或戶外應用情況。
將簡易清洗塗層鍍覆至本發明之助黏劑層上後，該簡易清洗塗層在中性鹽霧試驗中採用了三倍以上作用時間後的水接觸角大於不含助黏劑層的相同簡易清洗塗層在中性鹽霧試驗中的作用時間較短時的水接觸角。若水接觸角經長時間 NSS試驗後減小不到10%，則該簡易清洗塗層尚不致嚴重腐蝕，若水接觸角降至50°以下，則該簡易清洗塗層可能已不復存在或嚴重受損且失去作用。
如圖表2中的量測結果所示，塗佈於純玻璃背面或先前技術中的氧化矽塗層上的各種簡易清洗塗層於7天後便基本或完全喪失簡易清洗性能或防指紋性能，而鍍覆於本發明助黏劑層上的相同塗層於21天後仍完全保持其功效。
從上述試驗結果可知：含助黏劑層之本發明基板元件可大幅延長所有經測試有機氟化合物的耐受性。
儘管如此，各種簡易清洗系統間當然存在區別，因為除助黏劑層外，簡易清洗層之基本耐受性亦對上述耐受性有所影響。除相應有機氟化合物外亦存在某種持續性效應，該效應可顯著提高簡易清洗層之耐久性。該效應因該簡易清洗塗層與該助黏劑層進行相互作用而產生。
防指紋試驗的試驗結果確認了本發明之基板元件用作簡易清洗塗層之基底時所具有的優勢。圖表3為在17天的中性鹽霧試驗(NSS-Test)前以及試驗後對含或不含助黏劑層之樣本進行分析，其中，對所鍍覆標準指紋之散射光的強度進行分析。試驗結果表明，各種簡易清洗塗層於塗佈後皆能迅速提高防指紋性能。然而結果表明，防反射性能在長時間中性鹽霧試驗後的提高尤為明顯，亦即，與不含助黏劑層之傳統基板相比，在本發明基板元件上塗佈之簡易清洗塗層的防 指紋作用之耐久性顯著提高。
塗佈有簡易清洗塗層之本發明基板元件可用作具保護功能之覆蓋物。其中，傳統覆蓋物及保護裝置之基本材料皆可用作本發明基板元件之載體材料並鍍覆助黏劑層及簡易清洗塗層。
塗佈有簡易清洗塗層之本發明基板元件亦可用作具觸控功能之基板。其載體材料可採用金屬、塑膠、玻璃或複合材料等所有具觸控功能之材料。此處尤指具觸控功能之顯示器。此時，針對磨損及針對手指汗跡(如鹽分及油脂)之化學腐蝕作用的耐久性至關重要。
該等基板元件例如還可用作監視器的顯示面板，抑或用作包含氣隙之附屬面板或直接安裝於顯示面板上之附屬面板的顯示器附屬面板，上述面板視情況可裝有經層壓之偏光鏡。
塗佈有簡易清洗塗層之本發明基板元件可應用於所有類型的顯示器，例如，具觸控屏幕功能的單點觸控顯示器、雙點觸控顯示器、多點觸控顯示器、3D顯示器或柔性顯示器。
塗佈有簡易清洗塗層之本發明基板元件可用作特別是具觸控功能(尤佳採用電阻式、電容式、光學式、紅外式或表面聲波觸控技術)之所有類型互動輸入元件的基板。特別是利用光耦合(例如，對接觸表面上的雜質及沈積物作出敏感反應的紅外或光學式觸控技術)工作的系統，因為接觸表面上的沈積物可能造成非期望反射。將塗佈有簡易清洗塗層之 本發明基板元件應用於此特別有利。
耐久的簡易清洗或防指紋性能還可應用於建築物內部及外部區域中的盤片(例如，櫥窗、鑲玻璃圖片、陳列櫃、吧台、製冷設備或難以清潔區域)上。在建築物區域內，除良好的黏著性、耐刮性及耐久性外，簡易清洗層之抗紫外性亦具重要意義。
該基板元件還可例如用作灶台玻璃，用作廚房、浴室或實驗室等高污染區域中的裝飾性玻璃元件，抑或用作太陽能模組的蓋板。
塗佈有簡易清洗塗層且具有經蝕刻之載體材料表面的本發明基板可用作具防指紋、耐刮或防眩光性能之使用表面。
簡易清洗塗層尤其適用於在玻璃背面帶印花或具反射塗層的特殊裝飾元件。該等(例如)用作灶台玻璃或應用於其他廚房設備上的裝飾元件在日常使用中總是需要接觸指紋或油性物質。其表面很快便會不再美觀衛生。此時，該簡易清洗塗層可起到良好的視覺效果且便於清潔。在此情況下，採用本發明之基板後則可明顯提高該效果的耐久性並提高物品使用價值。
本發明並非僅限於前述特徵之組合，相關領域通常知識者在合理的情況下可對本發明的所有特徵加以任意組合。
2‧‧‧載體材料
3‧‧‧助黏劑層
4‧‧‧覆蓋層
11‧‧‧基板元件
12‧‧‧基板元件
20‧‧‧表面
圖1所示本發明之基板。
圖2所示本發明之基板，於助黏劑層3上鍍覆實施為顆粒層或多孔層之覆蓋層4。
2‧‧‧載體材料
3‧‧‧助黏劑層
11‧‧‧基板元件
20‧‧‧表面

Claims (24)

  1. 一種用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件(11，12)，包括載體材料(2)及塗層(3)，其特徵在於，該塗層(3)為可與簡易清洗塗層進行相互作用的助黏劑層，該助黏劑層包含混氧化物。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)為液相塗層，特別是熱加固溶膠-凝膠層。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)為CVD塗層或火焰裂解層。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)為PVD塗層，特別是濺鍍層。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)被一或多個中間層分隔為多個分層，該等中間層的厚度為0.3 nm至10 nm，尤佳為1 nm至3 nm。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)之折射率為1.35至1.7，較佳1.35至1.6，尤佳1.35至1.56。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)為混氧化矽層，特別是混有鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼等元素中至少一元素的氧化物及/或氟化鎂的氧化矽層，其中，元素鋁的較佳至少一氧化物包含在內。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)之厚度大於1 nm，較佳大於10 nm，尤佳大於20 nm。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之基板元件，其中，該助黏劑層(3)上設有覆蓋層(4)，該覆蓋層(4)為顆粒層或多孔層。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板元件，其中，該覆蓋層(4)由氧化矽或混氧化矽構成。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項之基板元件，其中，該載體材料(2)為金屬、塑膠、晶體、陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷或複合材料。
  12. 如申請專利範圍第1至10項中任一項之基板元件，其中，該載體材料(2)為鋰-鋁矽玻璃、鈣鈉矽玻璃、硼矽玻璃、鹼性鋁矽玻璃、無鹼鋁矽玻璃或低鹼鋁矽玻璃。
  13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項之基板元件，其中，該載體材料(2)的表面(20)經結構化處理，該載體材料特定言之具有蝕刻表面。
  14. 如申請專利範圍第1至13項中任一項之基板元件，其中，將簡易清洗塗層鍍覆至該助黏劑層(3)後，該簡易清洗塗層在中性鹽霧試驗中採用了1.5倍以上(較佳兩倍以上，尤佳三倍以上)作用時間後的水接觸角大於所鍍覆之不含助黏劑層之相同簡易清洗塗層在中性鹽霧試驗中的作用時間 較短時的水接觸角。
  15. 一種製造用於塗佈簡易清洗塗層之基板元件(11，12)的方法，包括以下步驟：特定言之用玻璃或玻璃陶瓷製備具至少一表面(20)的載體材料(2)，利用溶膠-凝膠鍍覆技術為該載體材料的至少一表面(20)塗佈助黏劑前驅層，對該助黏劑前驅層進行熱加固並將該助黏劑前驅層轉化為該助黏劑層(3)，其中，該助黏劑層包含混氧化物，較佳包含混氧化矽，尤佳包含混有鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼等元素中至少一元素的氧化物及/或混有氟化鎂的氧化矽，以便利用噴塗法、浸漬法、刮刷法或壓印法往透過上述方式所獲得的基板元件(11)上鍍覆簡易清洗塗層。
  16. 如申請專利範圍第15項之製造基板元件(11，12)的方法，其中，在該載體材料(2)上並在低於該載體材料之軟化溫度的溫度條件下(較佳在低於550℃溫度條件下，特別是350℃至500℃溫度條件下，尤佳於400℃至500℃基板表面溫度條件下)對該助黏劑前驅層進行熱加固處理以及將該助黏劑前驅層轉化為該助黏劑層(3)。
  17. 如申請專利範圍第15項之製造基板元件的方法，其中，在對該助黏劑前驅層進行熱加固處理以及將該助黏劑前 驅層轉化為該助黏劑層的原處對基板進行熱韌化處理。
  18. 如申請專利範圍第15至17項中任一項之製造基板元件(11，12)的方法，其中，對該助黏劑前驅層之熱加固處理以及將該助黏劑前驅層轉化為該助黏劑層(3)皆先於對該助黏劑前驅層之乾燥處理進行，該乾燥處理較佳在低於300℃溫度條件下，尤佳在低於200℃溫度條件下進行。
  19. 如申請專利範圍第15至18項中任一項之製造基板元件(12)的方法，其中，對該助黏劑前驅層之熱加固處理以及將該助黏劑前驅層轉化為該助黏劑層(3)後，特定言之利用火焰裂解往該助黏劑層(3)上鍍覆覆蓋層(6)，其中，該覆蓋層(6)較佳由氧化矽或混氧化矽構成且該覆蓋層為顆粒層或多孔層，以便利用噴塗法、浸漬法、刮刷法或壓印法往透過上述方式所獲得的基板元件上直接鍍覆簡易清洗塗層。
  20. 一種如前述申請專利範圍中任一項之基板元件(11，12)的應用，該基板元件包括特定言之由玻璃或玻璃陶瓷構成的載板(2)以及一助黏劑層(3)，該助黏劑層包含混氧化物，較佳包含混氧化矽，尤佳包含混有鋁、錫、鎂、磷、鈰、鋯、鈦、銫、鋇、鍶、鈮、鋅、硼等元素中至少一元素的氧化物及/或混有氟化鎂的氧化矽，以便塗佈簡易清洗塗層，特別是塗佈有機氟化合物或奈米層系統。
  21. 如申請專利範圍第21項之基板元件(11，12)的應用，用於塗佈簡易清洗塗層，特別是塗佈有機氟化合物或奈米層 系統，其中，在該助黏劑層(3)上設有覆蓋層(6)，該覆蓋層為顆粒層或多孔層，該覆蓋層特定言之由氧化矽或混氧化矽構成。
  22. 如前述申請專利範圍中任一項之塗佈有簡易清洗塗層之基板元件(11，12)的應用，用作覆蓋物、用作監視器的顯示面板、用作顯示器附屬面板(較佳用作3D顯示器或柔性顯示器)、用作建築物內部及外部區域中的盤片(例如，櫥窗、鑲玻璃圖片、陳列櫃、吧台、製冷設備或難以清潔區域)、用作灶台玻璃、用作廚房、浴室或實驗室等高污染區域中的裝飾性玻璃元件，抑或用作太陽能模組的蓋板。
  23. 如前述申請專利範圍中任一項之塗佈有簡易清洗塗層之基板元件(11，12)的應用，用作特別是具觸控功能(尤佳採用電阻式、電容式、光學式、紅外式或表面聲波觸控技術)之互動輸入元件的基板，特別是用作具觸控屏幕功能的顯示面板，尤佳用作單點觸控顯示器、雙點觸控顯示器或多點觸控顯示器。
  24. 一種裝置，其顯示元件或操作元件包含申請專利範圍第1至19項中任一項之基板元件。
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