带有碳基涂层的织物基材及其制造方法技术

本发明专利技术涉及带有碳基涂层的织物基材并且涉及用于将疏水性碳基涂层沉积在织物基材上的空心阴极等离子体增强化学气相沉积方法。在某些实施例中，本发明专利技术在织物基材上提供了耐磨疏水性碳基涂层。疏水性碳基涂层。疏水性碳基涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有碳基涂层的织物基材及其制造方法


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[0001]本专利技术涉及带有碳基涂层的织物基材并且涉及用于将疏水性碳基涂层沉积在织物基材上的空心阴极等离子体增强化学气相沉积方法。
[0002]碳基疏水性涂层可以使织物基材防水，从而减少或甚至消除织物基材对水的吸收或芯吸。这些涂层还可以为涂覆的织物基材提供耐机械磨损性。

技术介绍

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[0003]众所周知，基于氟化烃的疏水性涂层可用于防水织物基材，但从生态学的角度来看，这些涂层存在问题。
[0004]已经开发出也提供一定水平的疏水性的碳基涂层。为了产生碳基涂层，可以使用所谓的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法。对于各种涂层材料，当涂覆某些织物基材时，可以使用这些方法。织物基材的涂覆在涂覆织物基材的整个三维结构方面存在额外的困难。当涂覆织物基材时，经常遇到的问题是织物基材温度的升高和织物纤维的熔化或燃烧。这可能会使某些涂覆技术的适用性限于某些具有足够耐高温性的纤维且/或这可能导致在涂覆期间需要额外的冷却。
[0005]涂覆织物基材，特别是基于合成、聚合物纤维的基材的一个普遍问题是功能性涂层诸如疏水性涂层例如在这些纤维上的低粘附性。已经描述了通过湿化学或等离子体技术进行的预处理或表面活化方法。尽管在许多方面有效，但这些处理可能会在结构上削弱纺织纤维，或者在等离子体处理的情况下，会导致纤维熔化或燃烧。此外，碳基涂层的粘附性，特别是当这些涂层含有大量的sp3杂化的碳时，特别具有挑战性。

技术实现思路

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[0006]本专利技术的目的之一是通过使用低压空心阴极PECVD方法在织物基材上提供疏水性碳基涂层，对于本申请而言该压力在工艺室中在0.005与0.050托之间。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供这样一种疏水性碳基涂层，该疏水性碳基涂层显示出对织物基材的高粘附性并且具有高机械耐磨性。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供一种用于将疏水性碳基涂层(特别是显示出高粘附性、特别是显示出高耐磨损性的疏水性碳基涂层)沉积在织物基材上的简单方法。
[0009]图1示出了用于本专利技术的空心阴极类型的等离子体源，该等离子体源含有一对电极。
[0010]本专利技术涉及一种在织物基材上产生疏水性碳基涂层的方法，所述方法包括包含以下的阶段：
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提供织物基材；
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提供线性空心阴极类型的第一等离子体源，所述第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发生器的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于将所述碳基涂层沉积在所述织物基材上；
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以每延米所述第一等离子体源的等离子体1500与4500sccm之间的流量将第一等离子体生成气体注入所述第一等离子体源的电极中；
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向所述第一等离子体源施加第一电力，使得所述等离子体的第一功率密度在每延米所述第一等离子体源的等离子体4kW与15kW之间；
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以每延米所述第一等离子体源的等离子体100与500sccm之间的流量注入碳的气态前体，所述气态前体被注入到至少在所述第一等离子体源的每个电极对的所述电极之间的等离子体中；
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通过将所述织物基材暴露于所述第一等离子体源的所述等离子体将碳基涂层沉积在所述织物基材的表面上。
[0011]诸位专利技术人已发现，通过使用所述方法，可以在织物基材上获得疏水性碳基涂层。所得织物基材显示出高疏水性，即高水接触角。第一等离子体源将疏水性碳基涂层沉积在织物基材上。
[0012]“空心阴极类型的等离子体源”用于意指包括被配置用于产生空心阴极放电的一个或多个电极的等离子体源或离子源。空心阴极等离子体源的一个实例描述于美国专利号8,652,586(Maschwitz)中，该专利通过引用以其全文结合在此。图1示出了可用于本专利技术的空心阴极类型的等离子体源。第一和第二等离子体源各自包括平行排列并且经由AC电源(未示出)连接的至少一对空心阴极电极(1a)和(1b)。电绝缘材料(9)被布置在空心阴极电极周围。等离子体生成气体经由入口(5a)和(5b)供应。在使用时，前体气体经由前体气体入口(6)供应，并且被引导通过歧管(7)和电极之间的暗区中的前体注入缝隙(8)，进入等离子体帘3。AC电源向这两个电极供应变化的或交变的双极性电压。AC电力供应最初驱动第一电极至负电压，从而允许等离子体的形成，同时驱动第二电极至正电压，以将其用作电压施加电路的阳极。然后，此AC电力供应驱动第一电极至正电压，并且颠倒阴极和阳极的作用。随着这些电极之一被驱动至负(1a)，相应的腔内形成放电(2a)。然后，另一电极形成阳极，致使电子通过出口(10)避开等离子体并且行进至阳极侧，从而完成电路。因此，在基材(4)上方第一电极与第二电极之间的区域中形成具有帘形的等离子体(3)。基材(4)目前以单片织物示出，然而它例如在卷对卷类型的涂覆设备中也可以是长条带形。此种用AC电力驱动空心阴极的方法有助于形成均匀的线性等离子体，该线性等离子体横跨织物基材，垂直于织物基材的行进方向(11)。为了本专利的目的，电子发射表面也可以称为等离子体生成表面。
[0013]“闭路电子漂移”用于意指由交叉的电场和磁场所引起的电子电流。在许多常规的等离子体形成设备中，闭路电子漂移形成了封闭的环流路径或者电子流的“跑道”。
[0014]“AC电力”用于意指来自交流电源的电力，其中电压以某一频率按正弦曲线、方波、脉冲或者某一其它波形方式变化。电压变化常常是从负到正(即，相对于地)。当为双极性形式时，由两根导线递送的功率输出通常相位相差约180
°
。
[0015]“电极”在等离子体生成期间，例如，在电极连接到提供电压的电力供应时，提供自由电子。空心阴极的电子发射表面组合起来被认为是一个电极。电极可以由本领域技术人员众所周知的材料(诸如钢、不锈钢、铜或铝)制造。然而，对于每种等离子体增强的方法，必
须仔细选择这些材料，因为在操作期间不同的气体可能需要不同的电极材料来激发和维持等离子体。也可以通过为电极提供涂层来改善它们的性能和/或耐久性。
[0016]本专利技术另外涉及一种在织物基材上产生疏水性碳基涂层的方法，所述方法包括包含以下的阶段：
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提供织物基材；
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提供线性空心阴极类型的第一等离子体源，所述第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发生器的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于将所述碳基涂层沉积在所述织物基材上；
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以每延米所述第一等离子体源的等离子体1500与4500sccm之间的流量将第一等离子体生成气体注入所述第一等离子体源的电极中；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在织物基材上产生碳基涂层的方法，所述方法包括包含以下的阶段：
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提供织物基材；
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提供线性空心阴极类型的第一等离子体源，所述第一等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发生器的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于将所述碳基涂层沉积在所述织物基材上；
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以每延米所述第一等离子体源的等离子体1500与4500sccm之间的流量将第一等离子体生成气体注入所述第一等离子体源的电极中；
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向所述第一等离子体源施加第一电力，使得所述等离子体的第一功率密度在每延米所述第一等离子体源的等离子体4kW与15kW之间；
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以每延米所述第一等离子体源的等离子体100与500sccm之间的流量注入碳的气态前体，所述气态前体被注入到至少在所述第一等离子体源的每个电极对的所述电极之间的等离子体中；
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通过将所述织物基材暴露于所述第一等离子体源的所述等离子体将碳基涂层沉积在所述织物基材的表面上。2.根据权利要求1所述的用于在织物基材上产生碳基涂层的方法，所述方法进一步包括包含以下的阶段：
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提供线性空心阴极类型的第二等离子体源，所述第二等离子体源包括连接到AC、DC或脉冲DC发生器的至少一对空心阴极等离子体生成电极，用于所述织物基材的表面活化；
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以每延米所述第二等离子体源1500与4500sccm之间的流量将第二等离子体生成气体注入所述第二等离子体源的电极中；
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向所述第二等离子体源供应第二电力，使得所述等离子体的第二功率密度在每延米所述第二等离子体源的等离子体10kW与20kW之间，以及
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通过将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的所述等离子体来活化所述织物基材的表面，然后通过将所述织物基材暴露于所述第二等离子体源的所述等离子体将所述碳基涂层沉积在所述织物基材的表面上。3.根据任一项前述权利要求所述的用于在织物基材上产生碳基涂层的方法，其特征在于，所述碳前体气体选自CH4、C2H4、C2H2、C3H8和C4H
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。4.根据任一项前述权利要求所述的用于在织物基材上产生碳基涂层的方法，其特征在于，在所述第一等离子体源的每个电极对的所述电极之间注入掺杂剂前体气体。5.根据权利要求4所述的用于在织...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：旭硝子欧洲玻璃公司，
类型：发明
国别省市：