TW400392B - Method of preparing water-repellent coatings on optical substrates - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（5 ) 依本發明之方法以製備防水塗餍於光學基質，可以用 高真空汽塗層工廠正如一般常用以生產光學塗層，特別是 抗反射塗層或改良塗層以硬化表面。於此情形，化學式I 之化合物，以適當形式及方式，可被代用其它汽塗層物質 而介入該儀器中。這是相當合算的若能進行_汽塗層步驟以 化學式I之化合物直接在前一步汽塗層之後，比方說覆了 抗反射層後，因爲在此例中基質已經在生產場了。經覆以 改良塗層設於真空藉蒸發以塗層前基質不需再作任何前處 理。 一特別合算的方式以將化學式I之化合物導入汽塗層 儀器是將此化合物導入多孔、無機氧化物基質。此類物質 是爲了製備防水塗靨於光學基質以汽塗層於高真空，因此 該光學基質由一含有化學式I化合物之多孔、無機氧化物 基質所構成。此多孔、無機氧化物基質較隹由二氧化矽、 二氧化鈦、二氧化锆、氧化鎂、三氟化二鋁或由彼之混合 物所組成。此物質因而也是本發明之一部分。其製備，比 如，藉錠化基質材料，彼通常是非常紙又分散之顆粒大小 爲介於5微米至2 0微米，之後再置此錠以燒結以相對常 用於各物質之方式· 對上述之物質此燒結步騾典型地進行於溫度90 0至140 〇eC歷時1至10小時•取決於原始顆粒之大小、於密集度 及於燒結條件，所得之多孔性燒結物具孔隙度爲4 0至60% 。燒結物由多孔、無機氧化物基質形成，而可接著載以化 學式I之化合物。藉使燒結物浸漬以化學式I化合物或逐 滴將後者滴至燒結物，其中道些化合物爲液體，或進行相 同之操作但使用化學式I化合物之溶液。爲了合算可使燒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I-------------裝-------Ί 訂--— II--1·線 <請先閲讀背面之注意事'寫本頁> 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本發明有關用以製備在光學基質上防水塗層之材料及 方法。 廣存已知技藝提供光學成分之表面以薄塗層以保護之 或欲得特定作用之性質。此類光學成分於本發明之內容基 本上是光學鏡片、眼鏡片及照像機之鏡片、小型雙眼望遠 鏡或其它光學儀器、分光器、稜鏡、鏡子、窗戶之單塊玻 璃等。另一方面，塗層的目的是提高光學基質表面品質， 如此藉硬化及或增加化學抗性，可避免由機械、化學或環 境影響所造成之傷害。當基質含塑膠物質時此效果特別顯 著。另外表面塗層被採用爲了降低反射，特別是在眼鏡片 及其它鏡片。於此是可能給予適當選擇之塗層物質、塗層 厚度、單或多層結構包含，若適當，不同物質具不同折射 係數以達降低反射至少於1 %之涵概整個可見光譜之輻射 Ο 這類改良或抗反射塗層可被造以數種氧化物質，例如 二氧化矽、二氧化鈦、二氧化鉻、氧化鎂、三氧化三鋁及 氧化物如二氧化鎂及此類物質之混合物。光學基質通常塗 層以高眞空汽沈積技術。於此製法基質與將用於汽沈積之 帶電物質置於適當之高眞空汽沈積儀器內，再抽眞空該物 質因加熱或電子束使之汽化而沈積於基質表面爲一薄塗層 。適用之儀器及方法對已知技藝是很普通的。 此類改良之塗層，然而，特別是抗反射塗層，對雜質 特別敏感，例如潮溼或帶油脂之指印。雜質引起强烈增加 之反射：因此，指印可清楚看見。有效地清潔以重建原始 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 T I J— . 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 __B7 五、發明説明（2 ) 之反射度被證實是極難的。爲此，它成爲被建立之實施法 以提供光學成分，再加上厭水處理比如防水塗層。 爲厭水處理光學基質之表面有一系列物質可用，特別 是由有機矽化合物類。這些物質例如矽烷類、矽氧烷類、 矽酮類及矽酮油類（矽酮流體類）。一般而言，此物質可 用以浸入或旋轉覆於基質表面以處理之，此物質用以純形 式或以液賭。接著表面處理後，若適當，揮發溶劑，通常 進行處理後加熱，而防水塗層可被强化並附著於基質物質 上。通常如此可給予基質令人滿意之特性如厭水性、耐久 性及長期附著性。 然而，所需塗層技藝因習用之厭水劑之特性結果是不 利的。 例如，以浸入及旋轉覆塗層彼之操作必需於極度乾淨 之室內狀態下進行爲了要除掉對品質之相反效果，導因爲 :如灰塵顆粒。再者，這些技藝需多加的操作因應相關儀 器及廠房。 J P 0 5 - 2 1 5 9 0 5揭示一製法以製備防水 塗層於光學基質上，彼包括應用fluoroalkylsnazane化 合物藉高眞空汽沈積技藝著於基質表面。此製法較優於傳 統之浸入再旋轉覆塗層技藝是它可輕易地於已存在之高眞 空汽沈積儀中進行，例如直接於汽塗層於基質後具抗反射 或其它改良塗層。過氟化烷基silazane化合物較宜導入 以一形式於此具多孔金屬性燒結物質是飽合以此物質。 然而，據發現使用多氟烷基silazane化合物於此種 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、tT 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（3 ) 高眞空汽沈稹製程是不利的。此物質本身已不安定，更以 特有氣氣味表示出來。它會分解且於儲存中不安定。在汽 茨塗層當中，此化合物示至少部分分解，而氨氣被放出。 這引起腐蝕於儀器及相關高眞空泵且可能包含於光學基質 上；再加上，氨氣有可能與存於高空泵中之泵油反應。 本發明之目的爲發現較適合物質以製備防水塗層於髙 眞空覆塗層法。

現已發現化合物具化學式I C n F 2n*i - ( C Η 2 ) π,- S i ( R 1 R 2 R 3 ) ( I ) 於彼R1爲烷氧基具1至3碳原子或爲 C n F 2n*i - ( C Η 2 ) m-s i ( R 2 R 3 ) - 0- R2 及 R3是烷基或氧化物具1至3碳原子，n是1至1 2，m 是1至6是理想地適用爲製備防水塗層物於光學基質，藉 高眞空熟汽覆塗。 本發明因此有關於一方法以製備防水塗層於光學基質 藉熱汽覆以有機矽烷化合物於高眞空狀，彼之特徵爲以蒸 汽覆塗行以化合物具化學式I。 本發明更有關於使用化學式I之化合物以製備防水塗 層於光學基質上。 於化學式I之有機矽酮化合物，其一基爲多氟烷基包 含終端過氟烷基具1至12碳原子彼是接連於矽酮原子位 —烯烴基具1至6碳原子。其它與矽酮原子相連之基R 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0'〆297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *?τ A7 B7 五、發明説明（4 ) 、尺2及1?3 ，至少其一基（R1 )爲烷氧基具1至3碳 原子。其它基（R2及R3 )可以是烷基或烷氧基各具1 至3碳原子。R1基亦可爲矽氧基於彼一基爲多氟烷基述 於上。其它二基連於矽酮原子（R2及R3 )可能，交替 以烷基或烷氧基已定義過。化學式I典型化合物之實例爲 三乙氧（3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7 --1--氟庚基）_砍燒 三乙氧（3，3，4，4，5，5，6，6，7,7，8 ，8，8—十三氟辛基）矽烷 三乙氧（3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8 ，8，9，9，10，10，10 —十七氟癸基）矽烷 二乙氧甲基（3，3，4，4，5，5，6，6，7，7 ，8 ，8，9，9 ，10，10，10 —十七氟癸基）矽 烷 雙〔乙氧甲基（3，3，4，4，5，5，6，6，7, 7 ，8，8，一十三氟辛基）〕矽烷乙醚 經濟部中央梂準局員工消費合作社印笨 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 化學式I之化合物類已知其本身且多數可得於商品。 其餘的也可依已知製備法得到。 化學式I之化合物類極安定，特別是於儲存中安定。 已知這類化合物於高度眞空溫度於3 0 0 — 5 0 0 °C 間可輕易地蒸發而沈積於基質表面形成薄的塗層。於此過 程，化學式I之化合物既不具分解傾向亦無裂解產且不具 侵略性或腐蝕性於光學基質或對高眞空汽塗層工廠之構成 物、眞空泵、及泵油。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（5 ) 依本發明之方法以製備防水塗餍於光學基質，可以用 高真空汽塗層工廠正如一般常用以生產光學塗層，特別是 抗反射塗層或改良塗層以硬化表面。於此情形，化學式I 之化合物，以適當形式及方式，可被代用其它汽塗層物質 而介入該儀器中。這是相當合算的若能進行_汽塗層步驟以 化學式I之化合物直接在前一步汽塗層之後，比方說覆了 抗反射層後，因爲在此例中基質已經在生產場了。經覆以 改良塗層設於真空藉蒸發以塗層前基質不需再作任何前處 理。 一特別合算的方式以將化學式I之化合物導入汽塗層 儀器是將此化合物導入多孔、無機氧化物基質。此類物質 是爲了製備防水塗靨於光學基質以汽塗層於高真空，因此 該光學基質由一含有化學式I化合物之多孔、無機氧化物 基質所構成。此多孔、無機氧化物基質較隹由二氧化矽、 二氧化鈦、二氧化锆、氧化鎂、三氟化二鋁或由彼之混合 物所組成。此物質因而也是本發明之一部分。其製備，比 如，藉錠化基質材料，彼通常是非常紙又分散之顆粒大小 爲介於5微米至2 0微米，之後再置此錠以燒結以相對常 用於各物質之方式· 對上述之物質此燒結步騾典型地進行於溫度90 0至140 〇eC歷時1至10小時•取決於原始顆粒之大小、於密集度 及於燒結條件，所得之多孔性燒結物具孔隙度爲4 0至60% 。燒結物由多孔、無機氧化物基質形成，而可接著載以化 學式I之化合物。藉使燒結物浸漬以化學式I化合物或逐 滴將後者滴至燒結物，其中道些化合物爲液體，或進行相 同之操作但使用化學式I化合物之溶液。爲了合算可使燒 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I-------------裝-------Ί 訂--— II--1·線 <請先閲讀背面之注意事'寫本頁> 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（6 ) 結物載以預測定量之化學式I化合物，因由定量決定每一 如此載物之含董，可輕易地預定塗層之光學基質其塗層之 厚度。 爲了製備防水塗層於光學基質，裝通用型的高眞空汽 塗層場即足夠，於彼將要塗層之基質已經導入，具化學式 I之化合物，較佳爲此化合物載於已成形之無機氧化物體 中。當達安定最終眞空時，例如在1 〇-3至1 〇_5毫巴（ bar )之間，化學式I之化合物之蒸發是藉加熱溫度至 3 0 0°至5 0 0 °C。在此過程中，此化合物沈積於光學 基質之表面以形成薄塗層。爲了加强附著該塗層可以合算 的加熱基質至溫度5 0到3 0 0 °C之間。所得塗層厚度決 定於製程的時間或當定量蒸發時，決定於導入之化學式I 化合物之量。塗層厚度介於2至2 0 0毫微米是通常用爲 此類之防水塗層。 以化學式I化合物所製之防水塗層顯示一系列之未先 見之優點當比較與至今爲此目的所用之物質而製之塗層。 同時事實上此塗層給予具代表性的防水性質，彼被視爲較 具抗性於機械及化學的影響。彼是相當地更固定的附著且 較耐久；被較耐擦拭及抓且其安定於溫溼空氣、生理食鹽 液、升高溫度或紫外殘輻射作用，是相當地高於依已知技 藝之物質及方法所得之塗層。 依本發明之法具化學式I化合物之防水塗層可應用於 各樣之光學基質。彼之用途特別有利於光學基質彼已經先 行於表面覆以改良且或反射減少之薄塗層。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A7 B7 五、發明説明（7 ) 實例1 一混合物含2 0%重之二氧化矽及8 0%重之三氧化 二鋁具顆粒大小1至10微米及水壓機用以製錠具直徑 1 0毫米及高8毫米。此錠苒燒結經1 4小時於1 2 0 0 °C。燒結過具形狀物體具孔度爲大約4 實例2 寊例1之具形物體浸入溶液具1毫升之三乙氧一（3 ，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7--1--氟庚 基）矽烷於1〇毫升之異丙醇直到完全飽合。經由此液取 出且蒸發掉溶劑，各錠含大約2 %重量之矽烷化合物。 窗例3 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依實例2之錠置於以鉬片製成之船中，再將之放入汽 化器爲商用高眞空汽化單元（A700Q, Leybold)。欲塗層 之玻璃片大小爲5 X 5公分，繫緊於單元之基質載體。單 元之後抽眞空低至存留壓爲2X1 0_5毫巴。基質加熱大 約8 0 °C。汽化器加熱至大約3 5 0 °C。於此條件下，存 於錠中之物質蒸發且沈積於玻璃片上，形成一塗層。經 3 0秒後，進行冷卻且使單元通風。於基質之塗層厚度經 測定爲5毫微米。此塗層爲防水的；滴水於其上不使塗層 變溼且狀如珠滚落。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 10 -

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 _ 平月曰 4. 18 申請專利範圍 附件二A:第85112994號專利申請案 中文申請專利範圍修正本

   民國89年4月修正 1 . 一種用以在光學基質上製備防水塗層之方法，係 藉著在高真空下經熱蒸氣塗覆法塗上有機矽烷化合物，此 方法包括以下步驟： -將粉狀無機氧化物材料壓製及燒結而形成一多孔性 成形物體， -使該成形物體浸漬以式I之化合物： c nF 2n + 1- ( C Η 2) Si ( R 1 R 2R 3 ) 其中 R1是具1至3個碳原子之烷氧基，或爲 CnF2n+l_ (CH2) Si ( R 2 R 3 ) — Ο — ----------------:訂._------·!— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 R2及R3爲具1至3個碳原子之烷基或烷氧基， η是1至1 2，且 m是1至6， 一在高真空中及3 0 0至5 0 0 °C中使該有機矽化合物由 該多孔性成形物體上蒸發出，及 -對已預熱至5 0〜3 0 0°C之基質進行蒸氣塗覆。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於蒸氣 塗覆是在1 0-3至1 〇-5毫巴之壓力中進行。 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) A4规格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 _ 平月曰 4. 18 申請專利範圍 附件二A:第85112994號專利申請案 中文申請專利範圍修正本

   民國89年4月修正 1 . 一種用以在光學基質上製備防水塗層之方法，係 藉著在高真空下經熱蒸氣塗覆法塗上有機矽烷化合物，此 方法包括以下步驟： -將粉狀無機氧化物材料壓製及燒結而形成一多孔性 成形物體， -使該成形物體浸漬以式I之化合物： c nF 2n + 1- ( C Η 2) Si ( R 1 R 2R 3 ) 其中 R1是具1至3個碳原子之烷氧基，或爲 CnF2n+l_ (CH2) Si ( R 2 R 3 ) — Ο — ----------------:訂._------·!— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 R2及R3爲具1至3個碳原子之烷基或烷氧基， η是1至1 2，且 m是1至6， 一在高真空中及3 0 0至5 0 0 °C中使該有機矽化合物由 該多孔性成形物體上蒸發出，及 -對已預熱至5 0〜3 0 0°C之基質進行蒸氣塗覆。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於蒸氣 塗覆是在1 0-3至1 〇-5毫巴之壓力中進行。 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS ) A4规格（210X297公釐） A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於式I 之化合物被導入一多孔性無機氧化物基質內，其中該無機 氧化物基質選自S i 〇2，τ i 02，z r 〇2，MgO， A 1 2 0 3或其混合物中。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該基質已預 先在表面上覆有薄塗層以改良且或降低反射。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 % 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度逋用申國國家揉準（CNS ) A4規格（η〇Χ297公釐） -2 -