TWI415961B - 抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法 - Google Patents

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Description

抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法
本發明是有關於一種抗汙薄膜之製造方法，且特別是有關於一種利用常壓蒸鍍(atmospheric evaporation)方式製造抗汙薄膜的方法。
隨著可攜式電子裝置的普及，為了維持其外觀，對於這類可攜式電子裝置之外層表面的保護要求也日益提高。目前，為了保護這些電子裝置的外層表面，通常會在電子裝置的外層表面上塗佈抗汙薄膜，例如抗指紋膜。舉例而言，現在相當流行之觸控式電子裝置的觸控螢幕表面通常均設有一層抗指紋膜，以使螢幕表面在歷經使用者的多次碰觸摩擦後，仍保有良好的顯示品質與操作敏感度。
一般而言，抗汙薄膜的表面大都具有良好之抗汙性、可防止指紋沾黏、觸感平滑、可防水排油與透明等特性。此外，抗汙薄膜對其所覆蓋之裝置的外層表面需具有高附著力，以延長抗汙薄膜之使用壽命。
目前，塗佈抗汙薄膜之方式主要有四種。第一種方式係真空蒸鍍方式，其係在真空環境下，於基材之下方加熱抗汙塗料，使抗汙塗料氣化而上升附著在基材之下表面上進而在基材之下表面上形成一層抗汙薄膜。此種方式之優點為可單面塗佈，避免塗料的浪費。然而，此種塗佈方式需對蒸鍍反應室抽真空，因此不僅設備造價昂貴、製程時間增加，產能不佳，而且也不適宜在連續性的待蒸鍍表面上進行。
第二種方式係浸潤塗佈(dipping coating)方式，其係將待處理基材浸入塗料溶液中，再將待處理基材自塗料溶液中取出，藉此使塗料塗覆在待處理基材之表面上。然而，此種塗佈方式之缺點係會對待處理基材進行多面塗佈，造成塗料的浪費。此外，針對連續性待處理基材的塗佈，此種方式所需之設備體積相當龐大，因此也不適宜應用在連續性待處理基材上。
第三種方式為噴霧式塗佈(spray coating)方式，其係以噴霧裝置直接朝待處理基材之表面噴射，而將塗料噴塗在待處理基材之表面上，藉以在待處理基材之表面上形成抗汙薄膜。然而，噴霧裝置所噴出之塗料大都在尚未氣化前便已接觸到待處理基材之表面，因而噴霧裝置所噴出之霧滴會滴在基材之待塗佈之表面上。如此一來，將導致所形成之抗汙薄膜的均勻性不佳。
第四種方式為刷塗(brush coating)法，其係以刷子直接將抗汙塗料塗設在待處理基材之表面上。然而，這樣的塗佈方式常會在相鄰之二塗刷區域之相鄰處上產生重覆塗佈的現象，導致所形成之抗汙薄膜不均勻。
因此，本發明之一態樣就是在提供一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其採用常壓蒸鍍方式來進行抗汙薄膜的塗佈，因此可大幅增加抗汙薄膜之產能。
本發明之另一態樣是在提供一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其可有效率地進行連續性待處理基材之抗汙薄膜的塗佈。
本發明之又一態樣是在提供一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其可大量快速並有效地將抗汙塗料均勻地塗佈在待處理基材之表面上。
根據本發明之上述目的，提出一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其包含下列步驟。提供一基材。對一抗汙塗料溶液進行一氣化步驟，以形成複數個抗汙蒸氣分子。沉積這些抗汙蒸氣分子於前述基材之一表面上，以形成抗汙薄膜。
依據本發明之一實施例，上述之抗汙塗料溶液包含一抗汙塗料與一溶劑，且此溶劑包含一高揮發性液體及/或水。
依據本發明之另一實施例，上述之抗汙塗料之材料包含氟碳矽烴類化合物、全氟碳矽烴類化合物、氟碳矽烷烴類化合物、全氟矽烷烴類化合物、或全氟矽烷烴醚類化合物。
依據本發明之又一實施例，上述之高揮發性液體在常溫下之蒸氣壓比水的蒸氣壓大，且此高揮發性液體係選自於由醇類、醚類、烷類、酮類、苯類、含氟基醇類、含氟基醚類、含氟基烷類、含氟基酮類、含氟基苯類所組成之一族群。
依據本發明之再一實施例，上述氣化步驟包含利用一霧化元件，此霧化元件可包含一超音波霧化元件、一加熱蒸鍍霧化元件、一高壓氣體噴射元件、或一噴嘴霧化元件。
依據本發明之再一實施例，上述抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法於氣化步驟前，更包含利用一電漿在上述基材之表面進行清潔及處理，藉以在基材之表面上形成複數個官能基，這些官能基可包含複數個氫氧官能基、複數個氮氫官能基、及/或複數個空懸鍵。
依據本發明之再一實施例，上述抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法於氣化步驟前，更包含利用一保護罩罩覆住基材，且氣化步驟係在此保護罩中進行。
依據本發明之再一實施例，上述抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法於沉積抗汙蒸氣分子之步驟前，更包含使這些抗汙蒸氣分子在保護罩內對流。
請參照第1圖與第2A圖至第2C圖，其中第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法的流程圖，而第2A圖至第2C圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法的製程剖面圖。如第1圖所示，在本實施方式之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法100中，可先步驟102所述，提供基材200。基材200可例如為保護玻璃、塑膠基材、強化玻璃或金屬基材。
在一實施例中，進行步驟102以提供基材200時，可將一或多個基材200設置在傳輸裝置202上。在第2A圖所示之實施例中，傳輸裝置202係由輸送帶204與滾輪206所構成，且基材200係排列在輸送帶204上。在另一些實施例中，基材可為連續性基材，且傳輸裝置可為帶動此連續性基材的傳送裝置，例如在塗佈裝置前後二側支撐且帶動連續性基材前進之二滾輪，此時基材無需透過輸送帶來承載。
在本實施方式中，進行抗汙薄膜228(請先參照第2C圖)的塗佈時，可根據製程需求，而如第1圖之步驟104所述，先選擇性地利用電漿裝置208來產生電漿210，並利用電漿210對基材200之表面220進行清潔與表面改質處理，藉以活化基材200之表面220。在一實施例中，基材200之表面220經電漿210活化後，可在基材200之表面220上形成數個官能基。在一例子中，可利用氮氣、氬氣、氧氣或空氣等工作氣體，來產生電漿210。其中，經電漿210表面處理後，基材200之表面220上所產生之官能基較佳係可以與抗汙蒸氣分子226形成鍵結之官能基，例如包含氫氧官能基及/或氮氫官能基。在一實施例中，材200之表面220上所產生之官能基更包含空懸鍵，其中這些空懸鍵可以與抗汙蒸氣分子226形成鍵結。
在一實施例中，可利用大氣電漿或低壓電漿來對基材200之表面220進行表面改質處理。其中，大氣電漿可例如為常壓噴射電漿(plasma jet或plasma torch)或寬幅常壓電漿(dielectric barrier discharge；DBD或atmospheric glow discharge)等，而低壓電漿則可例如為真空電漿。此外，電漿裝置208可例如為大氣電漿裝置、低壓電漿裝置或電磁耦合式電漿裝置等。然，值得注意的一點是，配合後續之常壓蒸鍍的作業一貫性，本實施方式較佳係採用大氣電漿來進行基材200之表面220的清潔與活化處理，以縮短製程時間。
完成基材200之表面處理步驟104後，隨即進行步驟106。在一實施例中，進行步驟106時，可先將霧化裝置218設置在基材200之表面220上方，並利用保護罩212罩覆住基材200，藉以使保護罩212與傳輸裝置202之輸送帶204定義出反應腔室234。接著，如第2B圖所示，在大氣環境下，利用霧化裝置218於反應腔室234內部的基材200之表面220上方霧化抗汙塗料溶液232，以在基材200之表面220上方形成抗汙塗料霧氣224。
霧化抗汙塗料溶液232時可利用一霧化元件，此霧化元件可例如為超音波霧化元件、加熱蒸鍍霧化元件、高壓氣體噴射元件、或噴嘴霧化元件。在第2B圖所示之實施例中，霧化裝置218可包含塗料承接裝置216、超音波霧化震片214與塗料傳導構件222。也就是說，第2B圖之實施例所採用之霧化元件即為超音波霧化震片214。
在霧化裝置218中，抗汙塗料溶液232係裝載在塗料承接裝置216中。超音波霧化震片214設置在塗料承接裝置216之一側的上部。塗料傳導構件222連接在塗料承接裝置216之抗汙塗料溶液232與超音波霧化震片214之間，可將抗汙塗料溶液232從塗料承接裝置216傳送至超音波霧化震片214。經超音波霧化震片214以超音波震盪後，抗汙塗料溶液232可被霧化成抗汙塗料霧氣224，隨後因霧化溶液中之溶劑快速揮發而變成抗汙塗料蒸氣分子226。
在一些實施例中，超音波霧化震片214可放在抗汙塗料溶液232的液面上，此時霧化裝置218無需包含塗料傳導構件222。塗料傳導構件222可例如為棉條或傳導管。
抗汙塗料溶液232可包含抗汙塗料與溶劑。在一實施例中，抗汙塗料之材料可包含氟碳矽烴類化合物、全氟碳矽烴類化合物、氟碳矽烷烴類化合物、全氟矽烷烴類化合物、或全氟矽烷烴醚類化合物。此外，抗汙塗料溶液232之溶劑可例如包含高揮發性液體、水、或高揮發性液體與水所混合而成之液體。高揮發性溶劑之性質為常溫下液體狀態、具有穩定的化學結構、具有高揮發性、低沸點、透明無色、以及對生物無明顯傷害性的液體。在一較佳實施例中，高揮發性液體在常溫下之蒸氣壓比水的蒸氣壓大，且此高揮發性液體可選自於由醇類、醚類、烷類、酮類、苯類、含氟基醇類、含氟基醚類、含氟基烷類、含氟基酮類與含氟基苯類所組成之一族群。
利用超音波霧化震片214等霧化元件來霧化抗汙塗料溶液232時，藉由高揮化性溶劑可帶動分子較大之抗汙塗料，因此有利於將抗汙塗料溶液232霧化轉化成抗汙塗料霧氣224。
在另一些實施例中，更可利用一加熱器來加熱霧化裝置218所形成之抗汙塗料霧氣224，以加速抗汙塗料霧氣224轉化成抗汙塗料蒸氣分子226。舉例而言，當抗汙塗料溶液232之溶劑為水等非高揮發性液體時，及可利用加熱器來幫助抗汙塗料霧氣224轉化成抗汙塗料蒸氣分子226。
抗汙塗料溶液232在反應腔室234經霧化或氣化後，所形成之抗汙塗料霧氣224散佈在反應腔室234中。如第1圖之步驟108所述，由於抗汙塗料霧氣224中之溶劑易揮發，而抗汙塗料之分子較重，因此散佈在反應腔室234內的抗汙塗料霧氣224在溶劑揮發後便會氣化成抗汙塗料蒸氣分子226，且向下降落而沉積在基材200之表面220上，進而在基材200之表面220上形成抗汙薄膜228，如第2C圖所示。
在本發明之較佳實施例中，由於基材200表面220經活化後產生有官能基，因此抗汙塗料霧氣224中的抗汙塗料分子會以非等向性的方式附著於基材200之表面220，並與基材200表面220上之官能基產生縮合反應(Condensation Reaction)。如此一來，所形成之抗汙薄膜228對基材200之表面220具有極強之附著力。
在本發明之另一實施方式中，更可根據製程需求，而於抗汙塗料蒸氣分子226沉積前，先選擇性地將例如風扇等對流裝置設置在反應腔室234中，並利用對流裝置來使抗汙塗料蒸氣分子226更均勻地散佈於反應腔室234中。此時，若基材200之表面236及/或側面238並非完全貼設於輸送帶204時，抗汙塗料蒸氣分子226可同時沉積在基材200之表面220、表面236及/或側面238上，進而使抗汙薄膜228塗佈在基材200之表面220、表面236及/或側面238。藉由塗佈抗汙薄膜228，可使基材200之表面220、表面236及/或側面238具有疏水、疏油及抗油汙的功能。此外，如第2C圖所示，尚可在反應腔室234內設置支撐裝置230，藉以承托霧化裝置218。
在本實施方式中，可利用由多個霧化裝置218所組成之蒸鍍設備，來同時對多個基材200，例如排列成行、成列或陣列式基材，進行抗汙薄膜的蒸鍍。此外，由於本發明係在常壓下進行抗汙薄膜228之塗佈，因此可大量快速且有效地將抗汙塗料均勻地塗佈在基材200表面上。
另外，本發明之實施方式之一特徵在於，抗汙塗料溶液之霧化係在待處理基材上方進行，因此抗汙塗料溶液經霧化後的噴霧方向並非直接朝向待處理基材。如此一來，抗汙塗料溶液可在氣化更為明確後，才接觸到待處理基材表面上。因此，可避免在基材表面上產生霧滴現象，進而可提高抗汙薄膜之塗佈均勻性。
在本發明之另一些實施方式中，抗汙塗料溶液的霧化亦可在其他區域進行，而可不在待處理基材的上方進行。舉例而言，可在待處理基材之下方進行抗汙塗料溶液的霧化，再利用導管來進行抗汙塗料霧氣的導引。藉由導管，可將傳導過程中由抗汙塗料霧氣轉化成的抗汙塗料蒸氣分子導引到基材所需塗佈抗汙薄膜的區域，進而在基材所需區域形成抗汙薄膜。
由上述本發明之實施方式可知，本發明之一優點為本發明係採用常壓蒸鍍方式來進行抗汙薄膜的塗佈，因此省略降壓抽真空的程序，進而可大幅降低設備成本及增加產能。
由上述本發明之實施方式可知，本發明之另一優點就是因為本發明係採用常壓蒸鍍方式來塗佈抗汙薄膜，因此可極有效率地進行連續性待處理基材之抗汙薄膜的塗佈。
由上述本發明之實施方式可知，本發明之又一優點就是因為本發明係在大氣環境下，進行抗汙塗料溶液的霧化、氣化，因此可大量快速並有效地將抗汙塗料均勻地塗佈在待處理基材之單一或多個表面上。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．方法
102．．．步驟
104．．．步驟
106．．．步驟
108．．．步驟
200．．．基材
202．．．傳輸裝置
204．．．輸送帶
206．．．滾輪
208．．．電漿裝置
210．．．電漿
212．．．保護罩
214．．．超音波霧化震片
216．．．塗料承接裝置
218．．．霧化裝置
220．．．表面
222．．．塗料傳導構件
224．．．抗汙塗料霧氣
226．．．抗汙塗料蒸氣分子
228．．．抗汙薄膜
230．．．支撐裝置
232．．．抗汙塗料溶液
234．．．反應腔室
236．．．表面
238．．．側面
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法的流程圖。
第2A圖至第2C圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法的製程剖面圖。
100．．．方法
102．．．步驟
104．．．步驟
106．．．步驟
108．．．步驟

Claims (10)

  1. 一種抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，包含：提供一基材；對一抗汙塗料溶液進行一氣化步驟，以形成複數個抗汙蒸氣分子；以及沉積該些抗汙蒸氣分子於該基材之一表面上，以形成該抗汙薄膜。
  2. 如請求項1所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其中該抗汙塗料溶液包含一抗汙塗料與一溶劑，且該溶劑包含一高揮發性液體及/或水。
  3. 如請求項2所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其中該抗汙塗料之材料包含氟碳矽烴類化合物、全氟碳矽烴類化合物、氟碳矽烷烴類化合物、全氟矽烷烴類化合物、或全氟矽烷烴醚類化合物。
  4. 如請求項2所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其中該高揮發性液體在常溫下之蒸氣壓比水的蒸氣壓大，且該高揮發性液體係選自於由醇類、醚類、烷類、酮類、苯類、含氟基醇類、含氟基醚類、含氟基烷類、含氟基酮類與含氟基苯類所組成之一族群。
  5. 如請求項1所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其中 該基材包含保護玻璃、塑膠基材、強化玻璃或金屬基材。
  6. 如請求項1所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其中該氣化步驟包含利用一霧化元件，該霧化元件包含一超音波霧化元件、一加熱蒸鍍霧化元件、一高壓氣體噴射元件、或一噴嘴霧化元件。
  7. 如請求項1所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，於該氣化步驟前，更包含利用一電漿於該基材之該表面進行清潔及處理，藉以在該基材之該表面上形成複數個官能基，該些官能基包含複數個氫氧官能基、複數個氮氫官能基、及/或複數個空懸鍵。
  8. 如請求項7所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，其中該電漿係大氣電漿或低壓電漿。
  9. 如請求項1所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，於該氣化步驟前，更包含利用一保護罩罩覆住該基材，且該氣化步驟係在該保護罩中進行。
  10. 如請求項9所述之抗汙薄膜之常壓蒸鍍方法，於沉積該些抗汙蒸氣分子之步驟前，更包含使該些抗汙蒸氣分子在該保護罩內對流。
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