TWI356102B - - Google Patents
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- TWI356102B TWI356102B TW096149834A TW96149834A TWI356102B TW I356102 B TWI356102 B TW I356102B TW 096149834 A TW096149834 A TW 096149834A TW 96149834 A TW96149834 A TW 96149834A TW I356102 B TWI356102 B TW I356102B
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Description
1356102 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及-種複合膜的形成方法及其裝置,尤其是一種具有 夕孔塗層之複合膜的形成方法及其裝置。 【先前技術】 . 帛膜分離為—省能源且又經濟之分離技術,因此薄膜分離程序 •已經逐漸成為化學工業、水處理、食品加工、生醫科技及電子產單 .等方面的重要分離過程。在薄膜分離程序中,薄膜的材料可分為有 .機薄膜、無機薄臈和有機\無機混合薄膜,其中,無機材料的轨釋定 性、機械穩定性和化學穩定性都相當好,因此無機薄膜在分離程序 上有相當廣泛的應用,不論是在微_、超猶到氣體分離技術甚 至疋薄膜反應器上都扮演重要角色。 • 域薄膜依其表面層的形態可大致分為緻密膜和多孔膜兩種, 多孔膜由於其渗透量較緻密膜高,因此在工業上的使用比較廣泛, 且多孔無機薄膜使用上的功能亦較多,例如氣體分離,固液分離中 的微贼、超職,甚至是奈米猶,都是其應用範圍。 在多孔無機賴的製備方法中,—般常見的有溶豕凝膠法 (s〇l-gel)> m vapor deposition, CVD)等’但上賴程之程序繁複、製備触冗長、祕種類受限等 缺,、’i P艮制其於工業上之應用。有鐵於此,仍有必要開發新的薄膜 6 裝置與錄’轉;4具有乡孔塗狀複合膜,並降财產成本。 【發明内容】 黎於上述之發明背景中’為了符合產業上之需求,本發明提供 -種具有多孔塗層之複合膜_成方法及其裝置,可㈣解決上述 傳統技術未能達成之標的。 本發明之—目的在於藉由㈣受熱汽化之顧,赠備多孔無 機薄膜。首先,將熔融液滴喷塗至充填有液體之多孔基板表面,藉 由液滴之高溫統纽基板孔时讀體並形絲汽,蒸汽貫穿液 滴’使液滴濺射成不同的區塊,冷卻固化後形成不規則且分散狀的 扁平粒子,持續形成與堆疊扁平粒子,藉此形成—具有多孔塗層之 複合膜。 θ 本發明之另一目的在於使用有機高分子原料且/或無機原料以形 成有機/無機塗層,傳統技術如溶膠_凝膠法、固態粒子燒結法與化學 氣相沉積法,僅能製備無機多孔薄膜,並不適有機多孔薄膜或 有機/無機複合多孔薄膜之形成。據此,本發明可符合經濟上之效益 與產業上的利用性。 【實施方式】 本發明在此所探討的方向為一種具有多孔塗層之複合膜的形成 方法及其裝置。為了能徹底地瞭解本發明,將在下列的描述中提出 1356102 絆盡的裝置及_ i然地,本發賴施行並未限定於該領域之 技藝者所熟習的特殊細節。另—方面,糾周知的步驟錄置並未 描述於細料,纖她辦,。姻的較佳實 施例會詳細描述如下,然猶了這些詳細描述之外,本發明還可以 廣泛地施行在其他的實施财,且本發明的範圍不受限定,其以之 後的專利範圍為準。 〃 、本發明之第-實施例揭露一種具有多孔塗層之複合膜的形成方 法首先提供夕孔基板’此多孔基板係為孔徑小於或等於1〇〇微 米之陶枝金屬多孔基板,對多孔基板進行填充程序,使—液體充 滿於多孔基板孔隙卜其中,上述之㈣可為水、類或其 組合’此填充程序可為加壓式填充、噴淋式填充、真空吸 或浸入式填充。接著,進行一熔融程序,利用一熱源(例如:火焰、 電弧或電衆)將一原料轉換成炫融或半溶融液滴,再將液滴喷塗於 充滿有液體之多孔基㈣表面,並完成程序。於上述嘴塗程 序中,錢縣於乡絲絲面後向四職散並形辭坦化之液 滴’藉由液滴之高溫(即大於該液體之彿點溫度)氣化該多孔基板 孔隙中的液魅形錢汽’蒸汽貫穿平坦化之麵峨薄處,使液 滴前成不_區塊,冷卻固化後形衫規則且分散狀的扁平粒 子’重複進行數次嘴塗程序,以持續形成與堆疊扁平粒子,藉此形 成-具有多孔塗層之複合膜。於多孔塗層之複合膜製程後,若欲增 8 加塗層厚度’可重新進行·、舰射塗程序。除此之外,上述 之無機材料係為下列鱗巾之—者或其組合:驗金屬、驗土金屬、 此口的驗金屬及驗土金屬石夕酸鹽类員、石夕酸賴、石夕酸鋪、經水合 的石夕酸鹽類、峨鹽類、氧化物類、氮化物類、氧氮化物類、碳化 物類、氧碳化物類、硼酸鹽、鈦酸鹽、磷酸鹽、鹵素化合物,及其 何生物。於本實施例之一較佳範例,係為將熔融程序與噴塗程序合 併為熱熔射製程或大氣電漿熔射製程。 本發明之第二實施例揭露一種用以形成具有多孔塗層之複合膜 的裝置,其包含-熱魅生裝置,-雜觀裝置,—充填裝置與 一噴塗裝置。上述之原料輸送裝置偏以將—原料送人熱源產生裝 置中’並藉由-熱源(例如:火焰、電弧或電漿)使原料轉換成溶 融或半縣狀液滴;另外,充填裝置用以使—多孔基板之孔隙充填 一液體,此多孔基板之材質可為陶瓷或金屬,液體可為水、醇類、 酮類或其混合物,喷塗裝置用以將液滴喷塗至充填有液體之多孔基 板表面。藉由液滴之高溫(即大於液體之沸點溫度)氣化多孔基板 孔隙中之液體並形成蒸》又,蒸汽貫穿液滴,使液滴濺射成不同的區 塊,冷卻固化後形成不規則且分散狀的扁平粒子,持續形成與堆疊 扁平粒子’藉此形成一具有多孔塗層之複合膜。其中,上述之充填 裝置可為加壓式充填裝置、喷淋式充填裝置、真空吸引式充填裝置 或浸入式充填裝置。除此之外’上述之熱源產生裝置依據一第一訊 1356102 號調整電能供應與熱源溫度,原料輸送裝置依據一第二訊號調整原 料輸送速度,喷塗裝置依據一第三訊號調整喷塗速度,第一訊號、 第二訊號與第三訊號係由一控制裝置所產生。 本發明之第三實施例揭露一種用以形成具有多孔塗層之複合膜 的大氣電漿熔射製程裝置,其包含一電源產生器,一高頻產生器, 一電漿噴搶’一送粉機與一充填裝置。上述之高頻產生器利用電源 鲁 產生益所&供之電能產生尚頻火花並引燃電弧,而電弧能量則由電 衆噴槍利用,並用以離子化一惰性氣體,且在搶體内產生一電漿射 _流’送粉機則將一粉體送入該電漿喷槍中,利用電漿射流的溫度將 粉體轉換成熔融或半炫融液滴,充填裝置係用以使一多孔基板之孔 隙充填一液體,其中,電漿射流將液滴喷塗至充填有液體之多孔基 板表面,並藉由電漿射流與液滴之高溫(即大於液體之沸點溫度) ^ 氣化多孔基板孔隙中之液體並形成蒸汽,蒸汽貫穿液滴,使得液滴 濺射成不同的區塊,冷卻固化後形成不規則且分散狀的扁平粒子, 持續形成與堆疊扁平粒子,藉此形成一具有多孔塗層之複合膜。上 述之多孔基板材質、液體種類與充填裝置類型以第二實施例所提及 者為主。除此之外,電源產生器依據一第一訊號調整電源供應,高 頻產生器依據一第二訊號調整起動點火,電漿喷搶依據一第三訊號 調整嘴搶速度,送粉機依據一第四訊號調整粉體輸送速度,第一訊 號、第二訊號、第三訊號與第四訊號係由一控制器所產生。 10 !3561〇2 熱熔射法是近年來最新的製膜技術,目前常用以製備緻密無機 薄膜’而傳統的大氣電漿熔射技術是指在大氣環境下進行溶射製 裎’所形成的塗層孔隙率較高,所以對於利用電漿熔射喷塗保護表 層的應用者來說’大氣電漿熔射的緻密度是不足的,因此才陸續研 發出不同製程的電漿熔射技術。長久以來,傳統大氣電漿熔射技術 所製造出之尚孔隙率塗層被認定為失敗的技術參數,並沒有使用者 • 將此一特性應用於多孔無機薄膜的製備方法中。本發明克服該所屬 技術領域中具有通常知識者長久以來根深抵固之技術偏見,而採用 .因技術偏見而被捨棄之技術,並加以改良以符合高孔隙度,佐證本 發明並非能輕易完成。 顯然地’依照上面實施例中的描述,本發明可能有許多的修正 與差異。因此需要在其附加的權利要求項之範圍内加以理解,除了 • 述詳、项恤耕’本發縣可以廣泛地在其他的實關中施行。 上述僅為本發明之健實_耐,並_雜定本發明之申請專 1圍凡其匕未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或 修飾,均應包含在下述申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 【主要元件符號說明】 11
Claims (1)
- 丄J 丄v/厶 十、申睛專利範® : >、有夕孔塗層之複合膜的形成方法,該具有多孔塗層之複合 膜的形成方法包含: 提供一多孔基板; 、’亍λ充程序’該填充程序係使一液體充滿於該多孔基板 孔隙中; 、’亍溶融程序’利用一熱源將一原料轉換成熔融或半嫁融 液滴; 對該夕孔基板進行—喷塗程序,使該液滴撞擊於該多孔基板 表β亥液滴於撞擊後向四周擴散並形成平坦化之液滴,藉由該 液滴之高溫氣化該多孔基板孔隙中之該液體並形成蒸汽,蒸汽貫 穿該平坦化之液滴馳薄處,使該液誠射成不_區塊,冷卻 固化後形成不規則且分散狀的扁平粒子;與 重複進行該噴塗程序’以持續形成與堆疊扁平粒子,藉此形 成一具有多孔塗層之複合膜。 2·如申請專利細第丨項所述之具有多孔塗層之複合膜的形成方 法,該填充程序係包含下列之一者:加壓式填充程序、噴淋式填 充程序、真空吸引式填充程序、浸入式填充程序。 3.如f請專概㈣1項所述之具有多孔塗層之複合膜的形成方 法’該多孔基板係為陶瓷或金屬。 12 .如申請專利制第〗項所述之具有多孔塗層之複合膜的方 法,該原料係為有機高分子材料與無機材料。 ^ 5.如申請專利範圍第4項所述之具有多孔塗層之複合膜的形成方 法,該無機材料係包含下列族群中之一者或其組合:驗金屬、驗 土金屬、混合的驗金屬及驗土金屬石夕酸鹽類、石夕_類、石夕酸錯 類、經水合的魏鹽類、贿鹽類、氧化物類、氮化物類、氧氣 化物類、碳化物類、氧碳化物類、猶鹽、鈦酸鹽、鱗酸鹽、齒 素化合物,及其衍生物。 6_如申請專利範圍第1項所述之具有多孔塗層之複合膜的形成方 法孩夕孔基板之孔徑係小於或等於1⑻微米。 7.如申請專利制第!項所叙具有纽塗層之複合麟形成方 法,該液體係包含下顺群中之—者或其組合:水、醇類或嗣類。 8·如申請專職圍第丨項所述之具有纽塗層之複合麟形成方 法’雜融程序所使用之熱源係包含下顺群中之一者:火焰、 電弧或電漿。 9.如申請專利細第1項所述之具有纽塗狀複合膜的形成方 法’該熔融程序與該程序係合併為緣射製程。 1〇.如申請專利第1 述之具有多孔㈣之複合膜的形成方 法’ 雜雜該噴塗料係合併為域電齡射製程。 13 1356102 11. 如申請專利範圍第丨項所述之具有多孔塗層之複合膜的形成方 法,該喷塗程序中該液滴之溫度係大於該液體之彿點溫度。 12. 如申請專利_第丨項所述之具有多孔塗層之複合膜的形成方 法’該多孔狀塗層之塗層厚度小於等於5〇微米。 13· -種肋形成具有多孔㈣之複合_裝置,_以形成具有多 孔塗層之複合膜的裝置包含: 一熱源產生裝置,· -原料輸钱置,該原料輸送裝置_以將—猶送入該熱 源產生裝置中,並藉由—熱源使該補轉換姐融或德融狀液 滴; 一充難置,該充填裝㈣肋使—纽基板之孔隙充填 一液體;與 喷塗裝置’該喷塗裝置係用以將該液滴喷塗至充填有該液 體之該多孔基板表面,其中,藉由該液滴之高溫氣化該多孔基板 孔隙中之雜體並形成航’蒸汽貫穿該液滴,使織滴麵成 不同的區塊,冷卻固化後形成不規則且分散狀的扁平粒子,持續 形成與堆疊扁平粒子,藉此形成一具有多孔塗層之複合膜。 η.如申請私細第13項所述之用鄉成具有纽塗層之複合膜 ,置該熱源產生裝置依據一第一訊號調整電能供應與熱源溫 度’該原料輸送襄置依據一第二訊號調整原料輸送速度,該喷塗 14 1356102 裝置依據一第三訊號調整喷塗迷度,該第一訊號、該第二訊號與 該第三訊號係由一控制裝置所產生。 一 15. 如申請專利範圍第13項所述之用以形成具有多孔塗層之複合膜 的裝置,該熱源產生裝置所產生之熱源係包含下列族群中之一 者:火焰、電弧或電漿。 16. 如申請專利範圍第13項所述之用以形成具有多孔塗層之複合膜 的裝置,該多孔基板材質係為陶瓷或金屬。 17. 如申請專利範圍第13項所述之用以形成具有多孔塗層之複合膜 的裝置,該液體係包含下列族群中之一者或其組合:水、醇類或 酮類。 18·如申請專利範圍第13項所述之用以形成具有多孔塗層之複合膜 的裝置,該充填裝置係包含下列族群中之一者:加壓式充填裝 置、喷淋式充填裝置、真空吸引式充填裝置、浸入式充填裝置。 19. 如申請專利範圍第13項所述之用以形成具有多孔塗層之複合膜 的裝置’該液滴之溫度係大於該液體之沸點溫度。 20. —種用以形成具有多孔塗層之複合膜的大氣電漿溶射製程裝 置,該用以形成具有多孔塗層之複合膜的大氣電漿熔射製程裝置 包含: 一電源產生器,該電源產生器係用以提供電能; 一高頻產生器,該高頻產生器係利用該電能產生高頻火花並 15 1356102 引燃電弧; 一電漿噴搶,該電漿喷搶係利用該電弧能量離子化一惰性氣 體’在搶體内產生一電毁射流; 一送粉機,該送粉機係用以將一粉體送入該電漿喷搶中,利 用電漿射流的溫度將該粉體轉換成熔融或半熔融液滴;與 一充填裝置,該充填裝置係用以使一多孔基板之孔隙充填一 液體,其中,該電漿射流將該液滴喷塗至充填有該液體之該多孔 基板表面’並藉由該液滴之高溫氣化該多孔基板孔隙中之該液體 並形成蒸汽,蒸汽貫穿該液滴,使該液滴濺射成不同的區塊,冷 卻固化後形成不規則且分散狀的扁平粒子,持續形成與堆疊扁平 粒子,藉此形成一具有多孔塗層之複合膜。 21. 如申請專利範圍第20項所述之一種用以形成具有多孔塗層之複 合膜的大氣電漿熔射製程裝置,該電源產生器依據一第一訊號調 整電源供應,該尚頻產生器依據一第二訊號調整起動點火,該電 漿喷槍依據一第三訊號調整喷搶速度,該送粉機依據一第四訊號 調整粉體輸送速度,該第一訊號、該第二訊號、該第三訊號與該 第四訊號係由一控制器所產生。 22. 如申請專利範圍第20項所述之一種用以形成具有多孔塗層之複 合膜的大氣電漿熔射製程裝置,該多孔基板材質係為陶瓷或金 屬。 16 % 23.如申請專利範圚 項所述之一種用以形成具有多孔塗層之複 、的大魏魏料轉置,該液祕包含頂鱗t之-者 或其組合:水、醇類或_貝。 24.如申明專利範圍第20項所述之-種用以形成具有多孔塗層之複 合膜的大氣電㈣㈣雜置,減狀溫度係大機液體之滞 點溫度。 25.如申請專利範圍第%項所述之用以形成具有多孔塗層之複合膜 的裝置’該充填裝置係包含下列族群中之一者:加壓式充填裳 置噴淋式充填農置、真空吸引式充填裂置、浸入式充填裝置。 17
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