TWI747543B

TWI747543B - 離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法

Info

Publication number: TWI747543B
Application number: TW109134593A
Authority: TW
Inventors: 鄭榮茂; 曹建美
Original assignee: 仲呈材料有限公司
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2021-11-21
Also published as: TW202214536A

Abstract

本發明提供一種離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其包括塗佈步驟、燒結步驟及離子交換步驟。塗佈步驟係於玻璃本體之第一表面塗佈抗菌組合物；燒結步驟係將塗佈有抗菌組合物的玻璃本體進行燒結，以使抗菌組合物附著於第一表面；離子交換步驟係將燒結後的玻璃本體以離子交換方式在玻璃本體第一表面朝第二表面方向延伸一定深度，以形成抗微生物層，其中，抗微生物層之成分可以為有機抗菌離子、無機抗菌離子或者兩者的結合。藉此，使本發明玻璃基板能夠具有抗微生物的能力。

Description

離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法

本發明係有關於一種玻璃基板，特別是指一種離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法及其玻璃基板。

隨著玻璃基板廣泛地被運用於各種電子產品當中(如智慧型手機、車載顯示器及行動電腦等)，玻璃基板除了作為顯示面側的防護物件之外，玻璃基板的表面是否具備抗菌及抗微生物的能力也逐漸地被重視及注意。

然而，常見的玻璃基板是以噴塗或蒸鍍方法於其表面上形成抗菌層，讓玻璃基板具有抗菌能力，而由於抗菌玻璃的產品通常使用於觸控面板上，經常會受到外物以外力接觸而有磨擦，因此，抗菌層是否可牢固於玻璃基板，為抗菌玻璃之抗菌耐久度的重點因素。除此之外，抗菌層是否影響玻璃基板的光學性質，例如透光度、色差等，皆為產品品質的重要考量因素。

為解決上述課題，本發明揭露一種離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法及其玻璃基板，其以離子交換方式於玻璃本體形成抗微生物層，以使玻璃本體具有抗微生物的功效。

為達上述目的，本發明一項實施例中提供一種離子燒結式抗微生物玻璃基板，其包括一玻璃本體及一抗微生物層。玻璃本體具有一第一表面及一相反設置的第二表面；以及抗微生物層經由離子燒結滲透形成於該玻璃本體，且自第一表面朝第二表面方向延伸。

於本發明另一實施例中，所述抗微生物層為選自於由無機抗菌離子、有機抗菌離子及其組合所組成之群組。

於本發明另一實施例中，所述無機抗菌離子選自銀、鋅、銅所組成之群組的至少一種離子。

於本發明另一實施例中，所述無機抗菌離子為鋅。

於本發明另一實施例中提供一種離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其包括塗佈步驟、燒結步驟及離子交換步驟。塗佈步驟係於玻璃本體之第一表面塗佈一抗菌組合物；燒結步驟係將塗佈有抗菌組合物的玻璃本體進行燒結，以使抗菌組合物附著於第一表面；以及離子交換步驟係將燒結後的玻璃本體以離子交換方式在第一表面朝第二表面方向延伸，以形成抗微生物層。

於本發明另一實施例中，玻璃本體的燒結溫度介於150℃至200℃之間，其所需時間為15分鐘至30分鐘；所述離子交換方式係將玻璃本體浸於硝酸鉀溶液中進行。

於本發明另一實施例中，於所述的塗佈步驟之前，玻璃本體先進行一化學強化步驟。

於本發明另一實施例中，於離子交換步驟之後更包括一去除步驟，以將玻璃本體之第一表面的殘餘物去除。

於本發明另一實施例中，抗菌組合物的成分含有二氧化矽、醇醚類溶劑及抗菌離子。

藉此，本發明能夠製作出具有抗微生物功能的玻璃基板，且玻璃基板的抗微生物層係經由離子交換形成，具有較佳的耐刮性與耐候性。

100:玻璃基板

10:玻璃本體

11:第一表面

12:第一表面

13:抗微生物層

20:抗菌組合物

S01、S1~S4:步驟

[圖1]係為本發明離子燒結式抗微生物玻璃基板外觀示意圖。

[圖2]係為本發明第一實施例之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法之流程示意圖。

[圖3]係為本發明第一實施例之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法之剖面示意圖。

[圖4]係為本發明第二實施例之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法之流程示意圖。

以下參照各附圖詳細描述本發明的示例性實施例，且不意圖將本發明的技術原理限制於特定公開的實施例，而本發明的範圍僅由申請專利範圍限制，涵蓋了替代、修改和等同物。

請參閱圖1至圖3所示，圖1為本發明離子燒結式抗微生物玻璃基板的外觀示意圖，圖2至圖3係為本發明第一實施例離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法之流程示意圖及剖面示意圖，其用以製造出具有抗微生物能力的一玻璃基板100。其中，玻璃基板100具有一玻璃本體10，其具有一第一表面11及一相反設置的第二表面12，玻璃基板100的製造方法包括下列步驟：

塗佈步驟S1，係於玻璃本體10之第一表面11塗佈一抗菌組合物20，如圖2a所示。於本發明實施例中，抗菌組合物20的成分含有二氧化矽、醇醚類溶劑及抗菌離子，而抗菌離子可以為無機抗菌離子為選自於由具有無機抗菌離子、有機抗菌離子及其組合所組成之群組，進一步的，無機抗菌離子可選自銀、鋅、銅所組成之群組的至少一種離子，亦可為含有前述離子成分的組合。

燒結步驟S2，其將塗佈有抗菌組合物20的玻璃本體10進行燒結，以使抗菌組合物20附著於第一表面11。於燒結後，玻璃本體10之第一表面11大致上僅留存有抗菌離子，其餘則因高溫而被去除。於本發明實施例中，玻璃本體10的燒結溫度介於150℃至200℃之間，其所需時間為15分鐘至30分鐘。

離子交換步驟S3，將燒結後的玻璃本體10以離子交換方式在第一表面11朝第二表面12方向延伸一定深度，而形成一抗微生物層13。所述的離子交換方式係將玻璃本體10浸於硝酸鉀溶液中進行，以使玻璃本體10表面或表面附近的鈉離子與硝酸鉀溶液中的鉀離子進行離子交換，同時在離子交換過程中，玻璃本體10之第一表面11的抗菌離子也會與鉀離子一同與鈉離子交換，以便使抗菌離子自第一表面11朝第二表面12方向延伸一定深度，據以沉積於玻璃本體10的第一表面11下方，以構成抗微生物層13。

去除步驟S4，係於離子交換步驟S1之後，利用物理或化學的去除手段將玻璃本體10之第一表面11的殘餘物去除，以完成本發明玻璃基板100的製作。由於鈉離子會在離子交換過程中被析出，因此會於玻璃基板100的表面殘留，連同原先附著於第一表面11之抗菌離子將作為殘餘物而被除去。結果將如圖1及圖2d所示，玻璃基板100藉由抗微生物層13之設置而具有抗微生物的能力，能夠避免細菌或病菌於其上存活。

由於本發明的玻璃基板100採用離子交換方法形成抗微生物層13，其具有較佳的抗刮性及耐候性。且無機抗菌離子若選用鋅離子者，更具有無毒性，以及透明度較好的功效。

以下，係以實施例及比較例做具體說明本發明，但本發明不限於該等。所述的實施例，係指依前述第一實施例的製造方法進行離子交換所得之抗微生物膜層，而比較例1為玻璃上以高溫烘烤形成抗微生物膜層，比較例2為玻璃上以噴塗形成抗微生物膜層。實施例與比較例1、2經由不同的製造方法，而得出不同的數值與結果，如表1所示(抗微生物膜層塗佈厚度/透過率/CIE LAB)分析結果。

依表1所示，經過所述的實施例，以離子交換方式來形成抗微生物膜層，確實得到玻璃中的Na的濃度下降，據此使無機抗菌離子(如鋅)被交換而沉積於玻璃的表面中，同時達到化學強化之目的。除此之外，若使用銀離子作為抗微生物膜層，其CIE LAB呈現結果為L：96.3，A：-0.2845，B：0.2417；而由本實施例使用鋅離子作為抗微生物膜層所呈現的CIE LAB為L：96.8，A：0.01，B：0.13。其中，L代表其透明度，A代表其在綠色-紅色的色偏程度，B代表其在藍色-黃色的色偏程度，其中A、B數值越接近0表示其顏色越接近透明，而不會有色偏問題。本實施例之鋅離子在透明度的呈現上稍微優異於銀離子，而在A數值的呈現上遠優異於銀離子；在B數值的呈現上也幾乎倍數於銀離子的呈現。因此，本案之鋅離子抗微生物膜層高透明度的特點能有效降低玻璃的色偏顯示問題。

如圖4所示，為本發明離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法之第二實施例流程示意圖，於塗佈步驟S1之前，更包括一化學強化步驟S01，以使圖2中的玻璃本體10於塗佈之前，先進行化學強化處理，化學強化係將玻璃本體10浸於硝酸鉀溶液中，使玻璃本體10的鈉離子與硝酸鉀中的鉀離子交換，而達到化學強化的目的，以提升機械性能。

藉此，本發明具有以下優點：

1.本發明是以玻璃本體10之第一表面11塗佈抗菌組合物20，因此玻璃本體10不需要以含有抗菌離子的溶劑完全浸泡，而能降低使用抗菌離子的用量，以及相應的材料成本。

2.本發明製造方法可以控制玻璃本體10需要成形抗微生物層13之區域，如全部表面或是局部表面，甚至於特定區域，如此可增加適用範圍。

3.本發明製造方法係以塗佈方法配合離子交換化學強化方法而製成所需玻璃基板100，其可採用均勻且濃度較高的離子交換步驟，而得品質較佳的成品。

4.本發明不限於任何玻璃均可進行製作，而得到具有抗微生物層 13的玻璃基板100。

5.本發明更進一步採用鋅離子作為抗微生物層13之材料，相較於使用其他離子材料，更具有無毒、透明度更佳的優點。

雖然本發明是以一個最佳實施例作說明，精於此技藝者能在不脫離本發明精神與範疇下作各種不同形式的改變。以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或改變，俱屬本發明申請專利範圍。

S1~S4:步驟

Claims

一種離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其包括下列步驟：塗佈步驟，其於一玻璃本體之第一表面塗佈一抗菌組合物；燒結步驟，其將塗佈有該抗菌組合物的該玻璃本體進行燒結，以使該抗菌組合物附著於該第一表面，於燒結後該玻璃本體的第一表面具有抗菌離子，該玻璃本體的燒結溫度介於150℃至200℃之間，其所需時間為15分鐘至30分鐘；以及離子交換步驟，將燒結後的該玻璃本體浸於硝酸鉀溶液，使該玻璃本體之第一表面的抗菌離子在所述硝酸鉀溶液中的鉀離子進行離子交換過程中，在該第一表面形成一抗微生物層。
如請求項1所述之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其中，於所述的塗佈步驟之前，該玻璃本體先進行一化學強化步驟。
如請求項1或2所述之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其中，於該離子交換步驟之後更包括一去除步驟，以將該玻璃本體之第一表面的殘餘物去除。
如請求項1所述之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其中，該抗菌組合物的成分含有二氧化矽、醇醚類溶劑及所述抗菌離子。
如請求項4所述之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其中，所述抗菌離子選自銀、鋅及銅所組成之群組的至少一種離子。
如請求項4所述之離子燒結式抗微生物玻璃基板的製造方法，其中，所述抗菌離子為鋅。