涂层方法及含硅涂层技术

本发明专利技术涉及一种用于涂层基底(2)的方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涂层方法及含硅涂层
[0001]本专利技术涉及一种涂层方法，其中借助于激光辐射将材料从载体箔转印到基底上。本专利技术还涉及一种多孔的含硅涂层。
[0002]DE 10 2018 109 337 A1公开了一种用于制造透明导电氧化物涂层，特别是氧化铟锡涂层的方法。在该方法中，将涂覆锡等多层的透明载体物体放置在基底上，以便随后将材料从载体物体转印到基底上。由此在基底上产生的氧化铟锡层(ITO层)具有疏液特性，即使在涂层受到机械应力时也能保持这种特性。
[0003]WO 2016/055166 A2中描述的用于涂覆基底的方法，其也借助于激光工作，提供由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的载体箔的涂覆。在激光转印之前的方法步骤中，通过物理气相沉积将要通过激光引导转印到基底上的涂层材料沉积在载体箔上。激光辐射以涂层材料仅部分地从载体箔转印到基底上的方式进行。
[0004]在US 2002/0098614 A1中描述的用于激光引导材料转印的方法中，激光器位于发生激光转印的腔室的外部。所述腔室可以是真空容器或充满惰性气体的容器。
[0005]WO 03/080334 A1中详细描述了一种用于永久刻写组件的多层激光转印膜。在这种情况下，除了粘合剂层之外，在载体层上存在至少两个颜料层，其中一个颜料层包含玻璃熔剂颜料而第二个颜料层包含激光敏感颜料。可能的载体材料尤其是PVC薄膜和PET薄膜。
[0006]EP 1 954 507 B1涉及安全特征的激光转印。在这种情况下，建议将不可复制的安全特征加工入层系统中用于标记具有防伪特征的产品，并通过激光辐射将它们转印到产品上。在激光传输范围内，激光能量被激光敏感物质吸收，其例如涉及碳或金属氧化物。
[0007]EP 1 942 961 B1描述了一种生产用于植入物的开孔生物相容性表面层的方法。在该方法中，钛颗粒上用烧结助剂进行涂层，其可以涉及硅或钴。
[0008]本专利技术的任务在于，相比现有技术进一步发展，提供用多孔含硅材料进行基底涂层的可能性，其特征在于高的工艺可靠性和产品质量以及各种可能的应用。
[0009]根据本专利技术，所述任务通过根据权利要求1的用于基底涂层的方法来完成。该任务还通过根据权利要求20的完全或部分覆盖基底的涂层来完成。下文结合装置即涂层，解释的构造和本专利技术的优点，也比照适用于涂层方法，反之亦然。
[0010]所述涂层方法包括以下步骤：
[0011]‑
提供用硅涂层的透明载体箔，
[0012]‑
将载体箔的用硅涂层的一侧定位在基底的表面上，
[0013]‑
用激光辐射对经涂层的载体箔进行光栅化撞击，由此硅从载体箔点状脱离并在基底上沉积为多孔的、粗糙的、超亲水层。
[0014]该层的超亲水性意味着施加到该层上的滴水立即分散流走，即接触角为0
°
。特别地，接触角可以是虚数。例如，当将一滴水滴到超亲水层上时，会产生6
°
的假想接触角。关于在超亲水表面上产生的假想接触角，参考文件WO 2013/087073 A2作为背景信息。
[0015]如从现有技术原则上已知的那样，物理气相沉积(PVD＝physical vapour deposition)特别适合作为用于在载体箔上沉积硅的方法。纯硅靶或在溅射的情况下例如掺杂有少量铝的靶可用作溅射或汽化渗镀的起始材料。不管含硅起始层以何种方式沉积在
载体箔上，形成在基底上的激光转印层比起始层更具粘附性和多孔性。
[0016]PET薄膜尤其可以用作载体箔。或者，可以考虑使用由另一种塑料制成的载体箔，例如PVC、PMMA或PE，以及使用玻璃载体板。载体物体，特别是以载体箔的形式，通常为数μm或数10μm至数100μm厚。例如，透明PET载体箔的厚度在6μm至125μm的范围内。载体箔尤其可以是卷材形式，其中使用卷对卷涂布机，即使用卷对卷技术施加涂层。就卷对卷涂布法而言，例如参考文件EP 2 527 048 B1、DE 10 2010 048 984 A1和DE 10 2015 109 809 A1。
[0017]由玻璃制成的载体板通常具有一毫米至几毫米的厚度。位于刚性或柔性载体材料上的硅例如具有在从300nm到2μm或3μm范围内的厚度，尤其是大约700nm的厚度。
[0018]超亲水含硅层可以具有肉眼无法识别的微观结构，这是通过将激光辐射以单个光栅点的形式定向于载体箔而产生的。在这种情况下，激光辐射的每个光栅点都具有归一化直径，其定义为68.27％的入射功率位于具有归一化直径的圆内。两个相邻光栅点之间的平均距离优选为归一化直径的至少125％且至多250％。
[0019]通过光栅化激光辐射在基底上产生的层具有不均匀的厚度，其中在激光辐射以最大强度入射的地方意外地发现了低厚度区域。这意味着由低厚度区域所描述的图案对应于由近似点状作用的激光辐射(即光栅点)描述的图案。在光栅点图案所呈现的低厚度区域之间，形成了涂层的中间区域，其中也有硅沉积在基底上。在中间区域，涂层不仅比前述区域更厚，而且更粗糙，通常形成规则的点图案。特别地，中间区域可以包括多个单独的针，这些针以单独尖端的方式位于基底上。在极端情况下，整个网状中间区域完全由这种针构成。所述针状物可以解释为材料飞溅，其完全或主要在由更强烈的激光辐射所产生的低粗糙度和厚度的相对密集的区域之外附着在基底上。
[0020]也称为激光点的具有低粗糙度和厚度的单个圆形区域例如具有22至25μm的直径。在激光点的中心之间测得两个激光点之间的距离例如为33至43μm。相应地，两个激光点之间的最小中间区域宽度约为10μm至20μm。中间区域中的层厚例如是以光栅状排列的低粗糙度和厚度的区域中的层厚的至少两倍，特别是至少三倍。
[0021]无论哪种几何形状描述了在超亲水层内可在显微镜下识别的光栅，涂层参数都可以在该层内变化。此外，形成为多孔的、超亲水、微结构化层的基底的部分表面可以邻接基底的至少一个另外的部分表面，其中所邻接的基底的部分表面，也是在完全或主要涂覆有硅的情况下，与亲水性涂覆的部分表面相比具有较小的亲水性。同样可能的是，完全不同的涂层或未涂层的部分表面邻接超亲水性涂层的部分表面。在所有情况下，在不同子区域之间的边界处，基底表面的亲水特性可能会突然发生变化。
[0022]在典型的方法中，通过光栅化作用在载体箔上的激光辐射，硅主要以液态形式转印到基底上。对于这种材料转印，例如使用具有功率为1.0至6.0W、频率为10至200kHz、激光速度为500至4,000mm/s以及激光线间距为0.02至0.3mm的激光辐射。
[0023]在基底上作为激光转印层形成的多孔的、超亲水硅涂层可以设计成任何肉眼可见的图案形式。例如，这种图案在基底上制成条纹图案。也例如可以将激光转印层作为文本、图形或在整个表面上，即在更大的区域上均匀地施加。在所有情况下，层表面尤其可以是无光泽的或粗糙的。在许多配置中，假设透明基底，激光转印层在正面和背面均显示为棕色层。根据层的厚度、结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基底(2)的涂布方法，其具有如下步骤：
‑
提供用硅涂层的透明载体箔(21)，
‑
将载体箔(21)的用硅涂层的一侧定位在基底(2)的表面上，
‑
用激光辐射对经涂层的载体箔(21)进行光栅化撞击，由此硅从载体箔(21)点状脱离并在基底(2)上沉积为多孔的、粗糙的、超亲水层(6)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光辐射以单独的光栅点(11)的形式定向于载体箔(21)，其中每个光栅点(11)具有归一化直径(D
L
)，其如下定义：68.27％的入射功率位于具有归一化直径(D
L
)的圆内，并且两个相邻光栅点(11)之间的平均距离(d
L
)至少为归一化直径(D
L
)的125％且至多为250％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过在载体箔(21)上以光栅化图案形式产生作用的激光辐射将硅主要以液态形式转印到基底(2)上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了使形成超亲水层的材料从载体箔(21)转印到基底(2)上，使用具有功率为1.0至6.0W的、频率为10至150kHz，激光速度为500至4000mm/s、激光线间距为0.02至0.3mm的激光辐射。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在大气条件下用激光辐射照射载体箔(21)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在从载体箔(21)到基底(2)上的转印过程中，硅与空气的成分发生反应，使得在基底(2)上形成在硅基上具有氧含量为1％至10％的层(6)，以重量％表示。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，为了将激光引导的材料转印到基底(2)上，位于载体箔(21)上的涂层，即数纳米厚的金属层，特别是最大10nm厚的钛层，然后是SiO
x
N
y
层，由激光加热，其中基于硅原子数，所述SiO
x
N
y
层包含范围为0.05<x<0.3和0.05<y<0.4的氧和氮原子含量。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，用波长至少为300nm且至多为1,400nm的激光辐射照射载体箔(21)。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在涂层过程中通过调整激光参数来改变从载体箔(21)转印的层的参数。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过调整激光参数，特别是激光的计时和功率以及激光脉冲的持续时间和激光点或线的间距，在涂层过程中以几何定义的方式产生亲水性和疏水性的涂层区域。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个疏水涂层区域是用小于500mm/s的激光速度和大于0.3mm的激光线间距产生的。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，通过在相同的涂层过程中重复使用相同的载体箔(21)来重复涂覆多孔的、粗糙的、超亲水层(6)。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，使用载体箔(21)的先前未使用的区域用于重复涂覆超亲水层(6)，这意味着其层厚的增加，其中在多次重复涂覆的情况下，每一次重复涂覆过程中仅使用载体箔(21)的先前还未使用的区域。14.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫，
申请(专利权)人：拉尔夫，
类型：发明
国别省市：