TWI404627B - 具遠紅外線放射的結構及其製造方法 - Google Patents

Description

具遠紅外線放射的結構及其製造方法

本案係關於遠紅外線放射，尤指一種運用複合材料的遠紅外線放射結構。

由於近年來對於遠紅外線的功效已經廣為醫療專業所確認，而各種具有遠紅外線釋放功能的產品也廣泛的運用在各式醫療器材上，故而各種遠紅外線釋放物質及其製造方法亦如雨後春筍般的發展出來。然而就目前現有的產品而言，均具有一些缺點，以下就舉出幾個較具代表性的遠紅外線放射(釋放)物質、結構、設備、製造方法的習用技術，作說明。

首先是我國專利第200916593號，是一種製備遠紅外線基材的方法。使用捲鍍式真空電子束蒸鍍設備，以高能電子束融溶遠紅外線陶瓷粉末，使陶瓷粉末蒸發形成蒸氣，並使其沉積在該基材之表面，以形成一薄層。然而其缺點是由於使用了捲鍍設備，故而此方法必須使用軟式基材；還有一缺點是鍍層與軟式基材的附著性不佳，易因鍍膜剝離而喪失功能；另一個附帶的缺點是通常利用這種設備製造的具遠紅外線釋放效果的產品，僅具有此單一功能，用途太少。

另一習用技術是我國專利第00503174號，是一種具遠紅外線放射性薄膜之製法及產品。其大致上是將遠紅外線基礦石粉末與樹脂、觸媒混合經揉合製成顆粒狀的膠粒，經押出熱熔融或用溶劑等塗佈加工，而製成薄膜或接著糊。但其缺點是鍍膜以樹脂成分為主，厚度控制、硬度及耐溫性較差。

還有一習用技術是我國第200500317號，其是一種具遠紅外線照射作用之奈米釉料。其是由熔劑、助熔劑、耐火劑、黏劑、遠紅外線粉材以及奈米材料所混合而成，再加水研磨成濃度為350±10g/200cc，細度200～325目之釉料，並披覆於陶磁生胚或素胚之表面以1120℃～1300℃之溫度燒結成具有遠紅外線照射作用以及具奈米特性之陶瓷製品。缺點就是釉料尚必須經過高溫處理，僅能使用在陶瓷底材。

尚有一習用技術是美國專利第20090098307號，其為將具有放射遠紅外線的陶瓷粉末製成靶材，以濺鍍法直接將陶瓷靶材濺鍍至工件上，使形成具有放射遠紅外線的薄膜。然而這個技術完全未提到其與工件之間的關係，故可想見此技術對於遠紅外線陶瓷粉末於製造後的實質運用完全沒有提示或建議，且以放射遠紅外線的陶瓷材料直接與底材接合，可推測此陶瓷粉末與底材的附著性不佳，以現今的技術之發展進程而言，僅具有放射遠紅外線的單一功能也至為明顯。可見此專利已近乎失去參考價值。

由此可見，上述各習用技術應用限制甚多，有的只能使用在軟性材料、有的不耐高溫、有的卻只能用於耐高溫材料，此外，也有鍍膜厚度控制不易的問題，可見，在遠紅外線釋放物質與製造，必須發明創新，才可以解決以上諸缺失。

爰是之故，申請人有鑑於習知技術之缺失，發明出本案「具遠紅外線放射的結構及其製造方法」，用以改善上述習用手段之缺失。

本發明之目的是使遠紅外線釋放物質在實際運用上更經久耐用，與不同底材(金屬、非金屬)皆有優異的附著性，且耐用度可以大幅提昇，對於遠紅外線應用的領域極具有啟發性的意義。

為了達到上述之目的，本發明提供一種具遠紅外線放射的結構，包括一基材；一金屬膜，形成於該基材上；以及一複合材料膜，形成於該金屬膜上，該複合材料膜包括一遠紅外線釋放物質與一金屬材料。

如上述實施例的結構，其中該複合材料膜內更包括一光觸媒材料。

如上述實施例的結構，其中更在該複合材料膜上形成一光觸媒膜。

如上述實施例的結構，其中更於該複合材料膜上形成一耐磨層。

如上述實施例的結構，其中更於該複合材料膜上形成一裝飾層。

為了達到上述之目的，本發明提供另一種具遠紅外線放射的結構，包括一基材；一遠紅外線釋放物質膜，形成於該基材上；以及一附著力增強媒介，形成於該基材與該遠紅外線釋放物質膜之間，以增強其間之附著力。

如前述的結構之較佳者，其中該附著力增強媒介為金屬材料。

如前述的結構之較佳者，其中該附著力增強媒介亦與該遠紅外線釋放物質混合。

為了達到上述之目的，本發明還提供一種具遠紅外線放射的結構，包括一基材；一遠紅外線釋放物質膜，形成於該基材上；以及一改質媒介，摻入該遠紅外線釋放物質膜，以增強其與該基材間之附著力。

如上述的結構，其中該改質媒介是一金屬材料。

為了達到上述之目的，本發明提供一種具遠紅外線放射的結構之製造方法，該方法包含下列步驟，提供一基材；形成一遠紅外線釋放物質膜於該基材上；以及將一改質媒介摻入該遠紅外線釋放物質膜。

為了達到上述之目的，本發明提供另一種具遠紅外線放射的結構之製造方法，該方法包含下列步驟，提供一基材；提供一遠紅外線釋放物質；將一改質媒介摻入該遠紅外線釋放物質；以及將已摻雜有該改質媒介的該遠紅外線釋放物質於該基材上形成一膜。

較佳者，其中該遠紅外線釋放物質與該改質媒介係混合製成一複合靶材。

較佳者，其中該膜係由該複合靶材以濺鍍方式形成於該基材上。

以下針對本案之具遠紅外線放射的結構及其製造方法的各實施例進行描述，請參考附圖，但實際之配置及所採行的方法並不必須完全符合所描述的內容，熟習本技藝者當能在不脫離本案之實際精神及範圍的情況下，做出種種變化及修改。

請參閱圖1，為本發明具遠紅外線放射結構的實施例示意圖。其中揭示了一基材1，而在基材1上形成了一複合材料膜2，此複合材料膜2具有兩種物質，其一是遠紅外線釋放物質，另一則是金屬材料，通常以鈦、鈦合金為主。由此觀之，透過金屬材料本身的高機械強度的特性，即可增強複合材料膜2的耐用度，因為遠紅外線釋放物質本身與某些基材的附著性不佳，但是透過了摻雜了金屬材料在裡面，改善了與基材的附著性，故而透過本發明的複合材料膜即可立即且大幅度的提高耐用性，也就是說，本發明具遠紅外線放射結構在應用時，對於擠壓、摩擦、彎曲、清洗，有更高的抵抗力，譬如說若基材1是手套、內衣、繃帶等物體，這些物體的特性就是會常受到環境的影響，手套會受到手掌開合的影響、內衣則與皮膚摩擦且會受潮、繃帶則本身就必須要有適當的延展性，因為在綁紮時就會受到拉扯，且繃帶還具有包覆患部、保護患部的效果，因此就必須承受來自外界的摩擦。故而這些基材1如採用本發明的複合材料膜，即可達到提高耐用度的效果。

圖2，為本發明具遠紅外線放射結構的另一實施例示意圖。其中與圖1者不同之處在於，基材1與複合材料膜2之間，更形成一金屬膜3。優點在於可以透過金屬膜3更增加複合材料膜2本身及其內的遠紅外線釋放物質與基材1之間的附著力。因為單純的遠紅外線釋放物質與基材1的附著性可能很差，但是金屬膜3與基材1以及遠紅外線釋放物質之間的結合力都很好，因此，將金屬膜3加在基材1與複合材料膜2之間更可以提高遠紅外線釋放物質停留在基材1上而不剝離的效果。

請繼續參閱圖2，在複合材料膜2上還可以進一步的形成一非晶質碳膜4，非晶質碳膜4具有諸多特性，如高硬度、耐腐蝕性佳、表面平滑、摩擦係數小、抗磨耗性佳以及生物相容性高等。由於非晶質碳膜4的生物相容性高，且可讓4~16μm的遠紅外線穿透，因此可以利用於人體內，諸如人造骨骼等，亦即，透過此膜可以將本發明的具遠紅外線放射結構更適當的使用於人體內，此優點即在於人體的免疫系統不會將本發明的結構視為外來物而加以攻擊致使在本發明的結構上形成如結核組織、纖維組織以試圖將之包覆，或是釋放出用來攻擊本發明結構的物質卻反而使人體受到傷害。

圖3，為本發明具遠紅外線放射結構的再一實施例示意圖。其中揭示了一基材1，而在基材1上形成了一複合材料膜2，此複合材料膜2具有兩種物質，其一是遠紅外線釋放物質，另一則是金屬材料。與圖1不同之處在於，圖3的實施例在複合材料膜2上更形成了一光觸媒膜5，材質通常為二氧化鈦。由於本發明的複合材料膜2本身附著性就好，因此更簡單的就可以將具有其他功效的各式膜形成於其上。此外，光觸媒膜5的材料亦可用具有顏色的金屬化合物取代，譬如以氮化鈦為之，如此即可在複合材料膜上增添金色的色彩。

請參閱圖4，為本發明具遠紅外線放射結構的再一實施例示意圖。其中揭示一基材1，並於基材1上更形成一多功能複合材料膜2’，此多功能複合材料膜2’是在原有的遠紅外線釋放物質、金屬材料之外，更添加入具有光觸媒功能的材料如二氧化鈦，或是加入具有色彩效果的材料如氮化鈦。因此，圖4的實施例即可應用於飾品。

本發明在製造時，包含下列步驟，首先是提供一基材，由於本發明透過了複合材料膜的使用，故而實際上基材的選擇十分多元，在提供了基材之後，便於基材上形成一複合材料膜。而此複合材料膜通常是將一靶材以電子束或電漿撞擊之，使複合材料濺鍍於基材上。而複合材料靶材即是將具有遠紅外線釋放功能的材料，與不具有此功能的金屬材料先予混合，爾後燒結成塊。金屬材料具體的可以是鈦、鉻、鋯、鎳等。

更細節的製造方法步驟如後，首先是混合遠紅外線釋放物質及無遠紅外線釋放功能的金屬以製成靶材；接著是將基材置放於濺鍍設備腔體中；抽真空，使腔體壓力至低於3x10^-5 torr；引入氬氣，維持使腔體壓力在1x10^-3 ~8x10^-3 torr；啟動複合靶材濺鍍電源，產生氬離子電漿撞擊靶材，同時地將遠紅外線釋放物質與金屬濺鍍在基材上而成為一複合材料膜，此膜厚度可以控制並通常介於10~1000nm。而靶材濺射電流為0.3~5安培。如此圖1所示的實施例便基本完成。此外，若有需要，可以在進行濺鍍之前，以電漿對基材作前處理，以清潔基材表面。

更進一步，如要形成一非晶質類鑽碳膜(DLC)於複合材料膜上，亦即製造圖2所示的非晶質碳膜4，則可以在前述步驟之後再增加一步驟，以氬離子撞擊石墨靶，使非晶質碳膜4濺鍍在複合材料膜2上。此時通常還引入氬氣及乙炔(C₂ H₂ )或甲烷(CH₄ )，乙炔或甲烷的流量分率在5%~70%，使壓力維持在1x10^-3 ~8x10^-3 torr。厚度在10~500nm。石墨靶靶材濺射電流為0.5~5安培。

此外，如要製造出圖4所示的多功能複合材料膜2’，則在基材上濺鍍了一複合材料膜之後，再引入氧氣，維持使壓力在1x10^-3 ~8x10^-3 torr。氧氣的流量分率在5%~70%。如此即可使複合材料膜2的鈦被氧化，就使得複合材料膜2內有了氧化鈦而變成了圖4所示的多功能複合材料膜2’。此膜同時具有TiO2、遠紅外線材料與Ti金屬。

由此可見，其實本發明是在原來的遠紅外線釋放物質之間，摻入一種改質媒介，此改質媒介是為了增加遠紅外線釋放物質的附著力，使之在基材上可以更加的耐用。故而此改質媒介就是一種附著力增強媒介，可以與遠紅外線釋放物質混合製成一靶材，然後透過濺鍍製程形成於基材上。或是可以單獨的先形成於基材上，如圖2的金屬膜3。

綜上所述，本發明透過複合材料的方式來製造出具有遠紅外線放射的複合材料膜，可以增加其與基材之間的附著力，讓使用了本發明的具遠紅外線放射的結構，可以更加的耐磨、耐彎曲、耐擠壓，簡而言之就是更耐用。對於遠紅外線的應用普遍性、實用性，本發明亦有莫大的助益。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例，雖遭熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1．．．基材

2．．．複合材料膜

2’．．．多功能複合材料膜

3．．．金屬膜

4．．．非晶質碳膜

5．．．光觸媒膜

圖1，為本發明具遠紅外線放射結構的實施例示意圖；

圖2，為本發明具遠紅外線放射結構的另一實施例示意圖；

圖3，為本發明具遠紅外線放射結構的再一實施例示意圖；以及

圖4，為本發明具遠紅外線放射結構的又一實施例示意圖。

1．．．基材

2．．．複合材料膜

Claims (13)

1. 一種具遠紅外線放射的結構，包括：一基材；一金屬膜，形成於該基材上；以及一複合材料膜，形成於該金屬膜上，該複合材料膜包括一遠紅外線釋放物質與一金屬材料。
2. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中該複合材料膜內更包括一光觸媒材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中更在該複合材料膜上形成一光觸媒膜。
4. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中更於該複合材料膜上形成一耐磨層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中更於該複合材料膜上形成一裝飾層。
6. 一種具遠紅外線放射的結構，包括：一基材；一遠紅外線釋放物質膜，形成於該基材上；以及一附著力增強媒介，形成於該基材與該遠紅外線釋放物質膜之間，以增強其間之附著力。
7. 如申請專利範圍第6項所述的結構，其中該附著力增強媒介為金屬材料。
8. 如申請專利範圍第6項所述的結構，其中該附著力增強媒介亦與該遠紅外線釋放物質混合。
9. 一種具遠紅外線放射的結構，包括：一基材；一遠紅外線釋放物質膜，形成於該基材上；以及一改質媒介，摻入該遠紅外線釋放物質膜，以增強其與該基材間之附著力。
10. 如申請專利範圍第9項所述的結構，其中該改質媒介是一金屬材料。
11. 一種具遠紅外線放射的結構之製造方法，該方法包含下列步驟：提供一基材；提供一遠紅外線釋放物質；將一改質媒介摻入該遠紅外線釋放物質；以及將已摻雜有該改質媒介的該遠紅外線釋放物質於該基材上形成一膜。
12. 如申請專利範圍第11項所述的製造方法，其中該遠紅外線釋放物質與該改質媒介係混合製成一複合靶材。
13. 如申請專利範圍第12項所述的製造方法，其中該膜係由該複合靶材以濺鍍方式形成於該基材上。