TW201122062A - Dust-repellent nanoparticle surfaces - Google Patents

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201122062 六、發明說明： c 明戶斤屬々貝】 相關申請案之交互引述 本非暫准專利申請案係主張於2009年9月25日提出申 凊之第61/246,069號美國暫准專利申請案及於2〇1〇年5月3 曰提出申請之第61/330,711號美國暫准專利申請案之利 益，其中各者在此完整地併入本案以為參考資料。 領域 本揭露内容係有關於用於製造物件及尤其是傢具物件 上的抗塵塗層與犧牲性抗塵塗層之組成物及方法，其中在 需要抗塵與抗塵性質之該物件表面施用一種奈米尺度的疏 水性組成物，因此產生供粉塵接觸的表面積較少之一種工 程表面。

【先前技術:J 相關技藝之說明 因為包括潔淨、美觀目的、健康相關目的及避免污染 性污垢散佈至自己與他人在内之眾多原因，自人類所用的 物件移除污垢係重要的。不意外地，該項工作耗費大量的 時間與勞力。以水或其他一些液體清洗係移除該污垢之一 種方式，然而即使在清洗後，污垢可能仍留置在物件表面。 藉由特徵在於所附的申請專利範圍中之實施例，提供 對於該技術問題的解決辦法。 L 明内J 發明概要 3 s 201122062 在一實施例中，本揭露内容提供包含分散於至少一種 溶劑中的一種疏水性奈米顆粒之一種抗塵組成物，其中該 組成物係不含至少一種黏合劑。就一方面而言，該疏水性 奈米顆粒包含經六曱基矽氮烷後處理的燻二氧化矽。就一 方面而言，該至少一種溶劑包含一種非極性溶劑。就一方 面而言，該至少一種溶劑包含一種極性溶劑。就一方面而 言，該至少一種溶劑包含一種極性非質子性溶劑。就一方 面而言，該至少一種溶劑包含乙醇。 在一實施例中，本揭露内容提供具有疏水性表面結構 之一抗塵表面，該抗塵表面包含一種疏水性奈米顆粒。就 一方面而言，該疏水性奈米顆粒包含經六甲基矽氮烷後處 理的燒二氧化石夕。就一方面而言，該抗塵表面係一種犧牲 性抗塵表面。就一方面而言，該抗塵表面上的粉塵之減少 係約60%至約70%。 在一實施例中，本揭露内容係提供用於製造具有疏水 性表面結構的抗塵表面之一種方法，該方法包括：將一種 疏水性奈米顆粒分散於至少一種溶劑中，其中所產生的分 散液係不含至少一種黏合劑；將分散於至少一種溶劑中之 該疏水性奈米顆粒施用至待處理的一表面；讓該至少一種 溶劑蒸發；藉此製造具有疏水性表面結構之一抗塵表面。 就一方面而言，所製造的抗塵表面係一種犧牲性抗塵表 面。就一方面而言，該疏水性奈米顆粒包含經六曱基石夕氮 烷後處理的燻二氧化矽。就一方面而言，該至少一種溶劑 包含一種非極性溶劑。就一方面而言，該至少一種溶劑包 201122062 a種極性浴劑。就一方面而言，該至少一種溶劑包含— 種極性非質子性溶劑。就—方面而言該至少—種溶劑不 二银刻待處理的表面。就—方面而言該溶劑包含乙醇。 就方面而言，該抗塵表面上的粉塵之減少係約60%至 70%。 、'Ί 本揭路内容的其他實施例、特性及優點，以及本揭露 内容的不同實_之結構與祕，係參照所_式詳述於下。 圖式簡單說明 為進一步瞭解本揭露内容的性質、目標及優點，應連 同下列圖式參考下列詳細說明，其中圖式中的同類參考數 符係指同類元件。 第1Α與1Β圖係各顯示放大4〇倍之一風扇葉片表面。第 1Α圖係顯示來自下列第1表之2號風扇的2號對照組葉片；第 1B圖係顯示來自下列第i表之2號風扇之2號處理組葉片。隨 機選擇第认與阔中各者之圓形區域，及人工計數各圓: 内的顆粒。 第2圖係第1表的數據之一圖解，顯示二個風扇（風扇！ 與風扇2)的各風扇葉片（二個對照組葉片、三個處理組葉片） 之平均塵粒計數。誤差槓係代表標準偏差。 第3圖係第1表的數據之一圖解，顯示風扇丨與2中之各 者之對照組風扇葉片與處理組風扇葉片之平均塵粒計數。 誤差槓係代表標準偏差。 第4A至4D圖係顯示塗佈（第4八與4(：圖）或未塗佈（第 與4 D圖）本揭露内容的組成物然後暴露於粉塵之風扇葉片 201122062 的顯微照片。 第5A至50圖顯示塗佈氣相氧化物(Aeroxide)® LE 1(第 5A與5C圖）或氣相二氧化矽(Aerosil) R 8200®(第5B與5D圖） 然後暴露於粉塵之風扇葉片的顯微照片。 第6圖係以示意方式顯示如何使用一輥筒將抗塵組成 物施用至一表面。 第7A圖係顯示藉由在一固態基質（如汽車車輪)施用本 揭露内容的犧牲性抗塵組成物而產生一犧牲性抗塵表面， 及一層污垢（如剎車器粉塵）已累積在該犧牲性抗塵表面 上。第7B圖係顯示第7A圖的污垢層連同一部份(但非全部) 的犧牲性抗塵表面之促進性移除作用，該移除作用係藉由 先前在該固態基質施用犧牲性抗塵組成物所促進。 第8A圖係塗佈本組成物的一表面之放大5〇,〇〇〇倍的掃 描式電子酿照片；第卿絲塗佈本組成物之_等效表 面在相_放大率水平之掃描式電子顯微照片。 【實施方式J 較佳實施例之詳細說明 圍確定 4…棵的揭―、刖，㈣解揭露内容不 1限於如下所述之揭露内容的特定實_，可⑽定實施 ^订變化及仍位於賴巾請專利之範如。亦應瞭 ^用的術語料了說明狀實施社目的，及並非意欲 :限制。反之’本揭露内容的範料由所时請專利範 在本說明書與所附中請專利範圍中，單數形式的“一 201122062 ⑷，，、“-㈣”及“該”係包括複數㈣，除非上下文中清楚 地顯示n在此㈣的所有技術與科學術語，係盘在本 揭露内容所屬技術中具一般技藝者—般所瞭解的意義相 同，除非另外界定之。 “粉塵’’係直徑約小於50嶋的微細難之通稱，及可 來自不同的來源包括土壤、火山爆發、污染及其他人類活 動（如燃燒縣㈣、汽車_“_車碟之間的摩擦 等)、皮膚細胞、植物花粉、紡織纖維、動物毛髮、來自土 壌的礦物質、節肢動物屍體等。“污垢，，—詞係指—種污機、 不潔或染污物質（如泥、塵或塵垢）。“粉塵，，與“污垢，，等詞在 此係以可互換方式使用。 抗塵理論係與三種關鍵因素有關：低摩擦係數、低表 面能及抗靜電性質。摩擦係數低的材料通常騎常平順、 “光滑”的疏水性表面。遺憾地，該等表面非常易於積累靜 電荷。低表面能一般係由具有低極性的官能基所賦予，及 抗靜電性質-般係由可傳導電荷的材料所產生。然而，低 表面忐性質及抗靜電性質傾向於相互獨立。此外，設計用 以耗散靜電之配方傾向於水合水，產生一高度親水性表 面一而水係一種極好的粉塵黏著劑。因此，製造一抗塵表 面需要在不同的不利選項中進行選擇。 蓮花效應係可製造超疏水性表面之一種眾所周知的技 術。有趣地，該等表面係由並非本為疏水性的奈米顆粒所 組成。疏水性質係奈米尺度的結果。重要地，奈米顆粒使 付一種超疏水性表面之製造成為可能。同等重要地，奈米 7

S 201122062 顆粒提供-種奈米結構的表面，其大幅減少粉塵可接觸到 ㈣面積。藉由將統計粉塵顆粒的表面接觸自约5〇%減少至 約执，而大幅減少粉塵附著在如所揭露的方法處理之表面。 、面對前述的困難，本案申請者轉而在非習知方式中尋 求解決辦法。在試驗3〇種以上的不同塗料配方或方法後， 才獲致一成功的配方。試驗過的塗料配方與方法包括：具 有或不具有黏合劑之抗靜電塗料（如靜電防護漆 (Staticide)、里克隆(Lycron )聚合物、鐵氟龍(Tefl〇n<a)分散 液、ssk聚合性塗料、維克多（Vecd〇r)奈米塗料及二氧化^ 奈米顆粒）；抗靜電基材(如導電性聚碳_、靜電帶(施。 String™)、鋁、經鐵氟龍(Tefl〇n®)帶處理的材邊）；及帶高靜 電的基材(如聚丙稀）。除了下列所揭露者之外，僅—方法產 生可察知程度之效用，但需要多次施用該配方。 在一貫她例中 不揭路内各的組成物與方法係提供物 件上的抗塵塗層及/或犧牲性抗塵塗層藉此促進自該物件 移除叙塵iUt，將本減内容的組成物細至物件以提 供塗層其促進移除日後累積在該塗層本身之任何粉塵。 錯由使用所揭露的組成物與方法，可減少或甚至免除 日件所f之並料繁重的清潔工作。 抗塵組餘。=:關於製造包含疏水性奈米顆粒之一種 酸鹽、燻二氧化”錢财，該疏水性奈米顆粒包含石夕 一产類及更：降二氧切’特別是氧相二⑽ 塵組成物可進1二乳相—魏雜R 8200。抗 匕3 /谷劑。在一些實施例中，該溶劑 201122062 係一種醇類，尤其是曱醇、乙醇或異丙醇。在一些實施例 中，奈米顆粒：溶劑的重量比係約0.1至約100、約0.5至約 100、約1至約100、約2至約100或約5至約100。該比例較佳 為1至100。在一些實施例中，該疏水性奈米顆粒係在高剪 力、高速混合作用下添加至一溶劑中，藉此產生該疏水性 奈米顆粒於該溶劑中之一分散液。在一些實施例中，該抗 塵組成物可以一分散液、浸料、塗料、氣霧劑或喷霧劑之 形式供應。重要地，本揭露内容的組成物不含任何黏合劑； 在本組成物添加至少一種黏合劑將損及其抗塵效能。 本揭露内容亦有關於提供具有疏水性表面結構之抗塵 表面與犧牲性抗塵表面。在一些實施例中，該疏水性表面 結構包含由奈米顆粒所形成的隆起與凹處。在一些實施例 中，該奈米顆粒具有一種具有奈米範圍的隆起及/或凹處之 紋理結構。在一些實施例中，該奈米顆粒提供一奈米結構 的表面，其大幅減少粉塵可接觸到的表面積。在一些實施 例中，粉塵可接觸到的表面積約為總表面積之0.5%以下、 約1 %以下、約2%以下、約3%以下、約4%以下、約5%以下、 約6%以下、約7%以下、約8%以下、約9%以下、約10%以 下、約15%以下、約20%以下、約25%以下或約30%以下。 粉塵可接觸到的表面積較佳約為0.5%至約10%、約2%至約 8%、約3%至約7%、約4%至約6%或更佳約4.5至約5.5%。 在一些實施例中，抗塵表面的厚度約為〇·〇1微米至約50微 米、約0.01微米至約40微米、約0.01微米至約30微米、約0.01 微米至約20微米、約0.01微米至約10微米、約1微米至約10 9 201122062 微米、約2微米至約10微米、約3微米至約10微米、約4微米 至約10微米及較佳為約5微米至約10微米。 在一些實施例中，在一表面施用該抗塵組成物，藉此 產生一抗塵表面，其減少所累積的粉塵達到約10%以上、 達到約20%以上、達到約30%以上、達到約40%以上、達到 約50%以上、達到約60%以上、達到約63%以上、達到約65% 以上、達到約68。/。以上、達到或約70%以上，相較於未施用 該抗塵組成物之該表面而言。 在一些實施例中，該抗塵表面包含實質上附著於其所 施用的物件上之一抗塵塗層（因此產生一抗塵表面），及在清 潔該物件（如以一種布、刷子、以水或其他溶劑、超音波或 一些其他形式的能量）時，極少或全無塗層被移除或移位。 在一些實施例中，該物件的清潔作用移除約〇%、約1%以 下、約2%以下、約3%以下、約4%以下、約5%以下、約6% 以下、約7%以下、約8%以下、約9%以下或約10%以下之該 抗塵塗層。 在一些實施例中，該犧牲性抗塵表面包含鬆散地附著 於其所施用的物件上之一犧牲性抗塵塗層（因此產生一犧 牲性抗塵表面），在清潔該物件（如以一種布、刷子、以水或 其他溶劑、超音波或一些其他形式的能量）時，至少部份的 該塗層被移除或移位（亦即“犧牲”）。在一些實施例中，該物 件的清潔作用移除約5%以上、約10%以上、約25%以上、 約50%以上、約75%以上、約85%以上、約90%以上、約95% 以上、約97%以上、約99%以上或約100%之該犧牲性抗塵 10 201122062 塗層。在一些實施例中，該犧牲性抗塵表面的厚度為約0.01 微米至約50微米、約0.01微米至約40微米、約0.01微米至約 30微米、約0.01微米至約20微米、約0.01微米至約10微米、 約1微米至約10微米、約2微米至約10微米 '約3微米至約10 微米、約4微米至約10微米及較佳為約5微米至約10微米。 揭露内容之抗塵表面與犧牲性抗塵表面、用於製造該 表面之組成物及用於製造該表面之方法係藉由下列實例說 明，但並無意圖將該揭露内容之表面、用於製造該表面之 組成物或該揭露内容之方法侷限於所例示的實施例。 本揭露内容提供用於產生抗塵表面及/或犧牲性抗塵 表面之一種抗塵組成物，該組成物包含疏水性奈米顆粒。 奈米顆粒的平均尺寸較佳介於約5奈米與50奈米之間。更佳 地，該奈米顆粒所具有的平均粒徑較佳介於約10奈米與約 20奈米之間，及最佳其等所具有的平均粒徑係介於約11奈 米與約13奈米之間。該奈米顆粒所具有的BET表面積較佳 自約20至約1，000平方公尺/克。該奈米顆粒所具有的BET表 面積更佳自約50至約200平方公尺/克，及該奈米顆粒所具 有的BET表面積最佳自約135至約185平方公尺/克。依據 DIN ENISO 787/11之奈米顆粒的振實密度係自約20至約 230克/公升，較佳自約90至約200克/公升，及最佳自約130 至約150克/公升。 所用的奈米顆粒可由來自多種化學領域或來自自然界 的多種化合物構成。奈米顆粒較佳具有選自矽酸鹽、摻雜 型矽酸鹽、礦物質、金屬氧化物、二氧化矽、聚合物及經 Λ 11 201122062 塗覆的金屬粉末之至少一種材料。顆粒本身可為疏水性(如 包含PTFE之顆粒）或所用的顆粒可能業已疏水化。可依嫻熟 工作者所知之一方式將顆粒疏水化。奈米顆粒較佳因選自 由烷基矽烷、氟烷基矽烷、全氟烷基矽烷、石蠟、蠟、脂 肪酯、功能化長鏈貌烴衍生物' 二矽氮、及炫基二矽氮所 組成之群組之至少一種化合物處理之結果，而具有疏水性 質。特別適宜的奈米顆粒係係稱作氧相二氧化矽(Aerosil) 類之疏水化燻二氧化矽。奈米顆粒最佳為氧相二氧化矽 (Aerosil)®R82〇〇(CAS編號689〇9_2〇_6，在歐洲以氣相氧化 物（AeroxidefLE 1銷售及可自贏創德固薩(Ev〇nik Degussa) 公司取得）。 έ玄抗塵組成物進一步包含至少一種溶劑。該至少一種 溶劑較佳係疏水性奈米顆粒可分散（如經由機械或超音波 方式)於其中之一者。適宜的溶劑可為極性(極性非質子性或 極性質子性）或非極性、有機或無機。在一些實施例中，該 溶劑所具有的介電常數約為5以上、約10以上、約15以上、 約20以上、約25以上、約3〇以上或約4〇以上。在一些實施 例中，該溶劑所具有的偶極距（以德拜(Debye)為單位）約為 〇·〇以上、約0.5以上、約1.0以上、1.5以上、2.〇以上、2 5 以上、3.0以上、3.5以上或約4.0。較佳地，該至少一種溶 劑的蒸>飞壓係高於在相同溫度與壓力之水蒸汽壓。適用於 本發明之非極性溶劑包括但不限於戊烷、環戊烷、己烷、 環己烷、笨、甲苯、丨，4_二噚烷、氣仿、二乙醚及其組合物。 適用於本發明之極性非質子性溶劑包括但不限於二氯曱 12 201122062 烷、四氫呋喃、乙酸乙酯、丙酮、二曱基曱醯胺、乙腈、 二甲亞砜及其組合物。適用於本發明之極性質子性溶劑包 括但不限於甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、 丙酮、甲基乙基酮、乙酸乙酯、乙腈、四氫呋喃、二甲基 甲醯胺、二甲亞砜及其組合物。該溶劑較佳為一種極性溶 劑。在一些實施例中，該極性溶劑的沸點約為200°C以下、 約175°C以下、約150°C以下、約125°C以下或約l〇〇°C以下。 該溶劑較佳為包括但不限於曱醇、乙醇及異丙醇之一醇 類。該溶劑較佳約為70%、約80%、約90°/◦、約95%、約97%、 約99%或約100%的乙醇。該溶劑更佳為100%乙醇。較佳 地，該溶劑不溶解、損壞、蝕刻或以其他方式損及待以所 揭露的抗塵組成物處理的一物件表面（如在施用本揭露内 容的抗塵組成物之前所施用的塗層及其包括但不限於清 漆、塗料、膠料、蠟、抗紫外線塗層、密封劑等），或將該 溶解作用等減至最少。 該抗塵組成物較佳不含黏合劑（如無意藉此受限之異 硬脂酸異丙酯、肉豆蔻酸異丙酯、液體羊毛脂、聚矽氧油、 乙氧基化四丙烯酸季戊四醇酯、丙烯酸寡聚醚酯、樹脂等 或其組合物），因在該抗塵組成物中添加至少一種黏合劑將 使組成物的抗塵性質失效。 依施用該抗塵組成物之表面而定，及亦依該組成物的 施用量而定，可獲致透明的抗塵表面。 本揭露内容亦提供具有一種疏水性表面結構之抗塵表 面與犧牲性抗塵表面（以本揭露内容的抗塵組成物製成）。藉

S 13 201122062 由本揭露内容的抗塵組成物所製成之疏水性表面結構係由 參差的隆起與凹處所組成，其中該參差的隆起與凹處係由 奈米顆粒所組成的顆粒形成。該參差的隆起與凹處所產生 的抗塵性質，係更傳統的塗層所無法達成的。當粉塵顆粒 落在本揭露内容之抗塵表面或犧牲性抗塵表面時，其等與 該表面的接觸點係憑藉該表面的參差不齊而受限。藉由提 供較少的粉塵接觸點，自靜電荷與標準附著作用二者之觀 點而言將吸引力降至最低。因而，粉塵有效附著之程度係 低於更傳統的塗層。成果係一種抗塵表面或犧牲性抗塵表 面。最後，因為本揭露内容之抗塵表面與犧牲性抗塵表面 具高度疏水性，而同時將濕度增強型附著作用降至最低。 揭露内容之抗塵表面與犧牲性抗塵表面，較佳係藉由 使用前述揭露内容的抗塵組成物之該揭露内容的方法製 造。揭露内容的該等方法產生具有疏水性表面結構的抗塵 表面及/或犧牲性抗塵表面。該疏水性表面結構係由隆起與 凹處所組成（如第8A圖所示），其中該隆起與凹處係由覆蓋 該表面之由奈米顆粒所組成之顆粒形成，及其特徵在於顆 粒或組成該顆粒的奈米顆粒皆非藉由物理或化學方法而固 定在該表面（相較於示於第8B圖之未塗佈的表面）。

用於製造揭露内容的抗塵表面與犧牲性抗塵表面之奈 米顆粒，可由來自多種化學領域或來自自然界的多種化合 物構成。奈米顆粒較佳具有選自矽酸鹽、摻雜型矽酸鹽、 礦物質、金屬氧化物、二氧化矽、聚合物及經塗覆的金屬 粉末之至少一種材料。顆粒本身可為疏水性（如包含PTFE 14 201122062 之顆粒）或所用的顆粒可能業已疏水化。顆粒的疏水化作用 可依嫻熟工作者所知之一方式進行。 奈米顆粒較佳因選自由烷基矽烷、氟烷基矽烷、全氟 烷基矽烷、石蠟、缫、脂肪酯、功能化長鏈烷烴衍生物、 一矽氮、及烷基二矽氮所組成之群組之至少一種化合物處 理之結果，而具有疏水性質。特別適宜的奈米顆粒係稱作 氧相二氧财(Aerosu)類之疏水化燻二氧切。奈米顆粒最 佳為氧相二氧化矽（Aer〇sil)® R 82〇〇(亦稱作氣相氧化物 (Aeroxide)® LE 1及可自臝創德固薩(Ev〇nik ㈣公司 取得）。 用於製造本揭露内容的抗塵表面與犧牲性抗塵表面之 方法’較佳包括在-表面施用該揭露内容的抗塵組成物， 其中該施用作用係經由旋轉式塗佈、浸泡式(“浸潰式”)塗 佈、浸潰旋轉式塗佈、流動式塗佈、滾筒式塗佈（正向與逆 向）、喷霧式塗佈（包括習用的空氣霧化作用；無氣式霧化作 用’氣助型無氣式霧化作用；高容積低壓空氣霧化喷塗、 火焰噴塗、靜電喷塗及旋轉式霧化作用）、傾角模具式塗 佈、狹縫模具式塗佈、棒式塗佈、凹版印刷式塗佈、淋幕 式塗佈、風刀式塗佈、液面彎面式塗佈、計量棒(麥爾（Meye〇 棒）式塗佈、輥上刮刀（“間隙”)式塗佈、柔版印刷、網版印 刷、珠式塗佈或刷式塗佈。在一實施例中，可將抗塵組成 物加壓，及加壓後的組成物可噴霧至一表面上（如一氣霧劑 形式）。在另一貫細例中，抗塵組成物可以包含溶劑的一分 散液型式供應’其可依任一適宜方式施用至一表面（如經由 15 201122062 浸潰包含待處理表面的一物件、經由如以塗覆有該分散液 的刷子或一輥筒將分散液轉移至該表面、經由嘴霧待處 理的一物件表面或其組合）。 、 揭4内谷之組成物與方法提供在平面及/或非平面物 體上產生抗塵表面與犧牲性抗塵表面之極佳結果。可施用 揭露内容的組成物以產生揭露内容的抗塵表面或犧牲2抗 塵表面之平面及/或非平面物體的實例，係包知不限於: 扇葉片、檯面、書架、镟木式桌腳、鏃木式攔杆、椅背、 雕刻品等。可施用揭露内容的組成物以產生本揭露内容的 抗塵表面或犧牲性抗塵表面之物體的其他非限制性實例， 係包括：電子產品（如電視、電腦、視訊顯示器、DVD放映 機等）；傢具；百葉窗、隔熱板、窗簾；人造植物；照明器 具/枝形吊燈；廚房（如流理台、冰箱、冷凍櫃、微波爐與傳 統烤箱、其中的設備等）；浴室（如鏡子、馬桶、蓮蓬頭、澡 缸、器具、填縫劑、瓷磚等）；護壁板；硬木/疊合地版；鋪 板；煙道；HVAC系統(如管道系統，通風裝置/排氣孔等）； 固戶；垃圾桶；漆塗表面（如木、金屬、磚、塑膠等）；戶外 …、明，汽車、摩托車、ATV及其他機動車輛(如擋風玻璃、 漆塗表面 '舖墊、内裝、排氣系統、引擎、車輪、輪胎等）； 船(如漆塗表面、舖墊、内裝、發動機、帆、船殼等）；運動 用品(如高爾夫球、雪板、衝浪板、飛盤、自行車等）；鞋； 光冬器件(如處方與朴處方眼鏡、照相機及其他透鏡等）；無 水擦栻板(如白板）；搶管，書籍；工業設施與用品/其中的 设備(如製材廠、礦坑、機械工作間等）；工業運輸工具；無 16 201122062 塵室（如用於半導體製造）；聚合物表面；醫院設備等。 下列實例係意欲提供揭露内容的組成物、揭露内容的 表面及用於製造該等表面的方法之進一步說明，而並非將 揭露内容侷限於該等實施例。 第1例 將刀的川亞仕闌化學（Ashland Chemical) 公司之無水泰克索（Tecsol) C)添加至—容器中，及以一高剪 力混合器進行高速混合作用（約丨〇 〇〇〇 r p m )以產生一渦 流。在渦流中緩慢地添加1部份的氧相二氧化石夕R 82〇〇(氣相氧化物(Aen)xide)®LE i ;經六甲基魏驗處理 的燻二氧㈣），及混合输合物直錢得均—的分散液為 止’因此產生-種抗塵組成物。氧相二氧化石夕 8200具有附聚之傾向，因此建議使用—種高剪力混合器。 在乙醇渦流中緩慢地添加固體物，以產生最佳結果。在混 合之後，分散液呈現乳白色；將容器密封以避免蒸發及/或 巧染。料具有—般技藝者所將理解，在分散液中可添加

附加的組分。在盔♦«吐A .，，、思糟此又限之情泥下，為了品管之目的， 可在分散液h料-般技藝者所㈣量添力㈤光增白劑 (如一本乙稀、缴形酮、香豆素、味麵、二峻、三。坐、笨 f ^ _助於監測與評估塗層品質 (如在Μ燈下之塗料贿與—致 第2例 17 201122062 /、中忒槽（20)含有一種抗塵組成物（如第丨例的抗塵組成 物）°第-輥筒（10)係相對於槽(2())配置，藉此當第一親筒（1〇) :轉通過槽(20)内所含有的抗塵組成物時，第—輥筒至少部 分塗覆有抗塵組成物。在無意藉此受限之情況下，第一親 筒（10)可為塗有鉻或技藝中已知的其他適宜材料以賦予一 均勻塗層之一種鐵或非鐵金屬（或技藝中已知的其他適宜 材料）。第一輥筒（10)係相對於一個第二輥筒（30)配置，藉此 第輥筒（10)之旋轉可將足量的抗塵組成物轉移至第二輥 筒（30^第二輥筒（3〇)可由蕭氏(Sh〇re) A尺度硬度計之硬度 "於約40至約70之間之聚矽氧或胺甲酸乙酯或技藝中已知 的其他適宜材料製成。第一與第二輥筒（分別為1〇與3⑴彼此 係以相反方向旋轉(如所示分別為順時針與反時針），藉此沿 著輸达構件(5〇)運送的至少—表面㈣可與第二輥筒⑽接 觸，於是第二輥筒（30)至少部分地塗佈該至少一表面（4〇)。 依此方式塗佈之至少一表面（4〇)可選擇性地輸送至一乾燥 構件(60)，該乾燥構件可提供強制通風 '預熱空氣、真空或 其組合。若未輸送至一乾燥構件(6〇)，可容許依此方式塗佈 之至少一表面（40)在環境溫度與壓力乾燥。不論是如乾燥構 件(60)的主動式乾燥或如環境溫度與壓力之被動式乾燥，成 果係一種抗塵表面或犧牲性抗塵表面（7〇)。 第3例 藉由將第1例的分散液之一量噴霧式塗佈至一風扇葉 片的表面’該量係使得藉由噴霧式塗佈所得之抗塵表面及 後續將經完全塗佈的風扇葉片表面乾燥，並未產生如未經 201122062 過:風扇葉片之混濁外觀。在嘴霧式塗佈之後，風扇 /、片在至咖風乾2分&。該等具有—般技藝者將瞭解，依此 方式所±佈的物件亦可在_通風下、在真空中或其組合 下’在升高的溫度乾燥。 第4例 藉由將海錦刷浸泡在分散液中，然後使用該刷子將分 散液施用至葉片’而將第i例的分散液施用至—風扇葉片的 表面。該分散液的施用量係使得藉由刷式塗佈及後續乾燥 作用所得之抗齡面的厚騎約丨至約麵奈米。在刷式塗 佈該分散液之後，風扇葉片在室溫風乾2分鐘。料且有一 般技藝者將瞭解，依此方式所塗覆的物件亦可在強制通風 下、在真空中或其組合下，在升高的溫度乾燥。 第5例 具有如第2例(輥筒式塗佈）朗方式所製備的抗塵表面 之風扇葉片，然後安裝至-風扇。二個風扇各包含三個具 揭露内容的抗塵表面之風扇葉片（如男固、 —^ 兄弟1B圖），及二個未 經處理的風扇葉片（如見第1A圖）作為對照組。二 、 一1固風扇中 之各者係安裝在-試驗室巾，及設定在巾等速度旋轉 用的粉塵係IS0細-! A2亞利桑那州測試粉塵 級，標稱0至80微米之粒徑及具有峰值約4微米與約如: 粒徑之雙峰分布），及經由壓縮空氣導入該官，+微米 以確保粉塵 顆粒懸浮於空中。一天之後，將風扇葉片務ψ 秒出以進行顯微 鏡分析。 各風扇葉片在三個分開與不重疊的位置，以4〇倍的放

S 19 201122062 大率照相三次。相片實例係提供於第1A與1B圖中。計數與 記錄各視域中之明顯粉塵顆粒，及數據係提供於下列第1表 (“S.D_”係指標準偏差）。 第1表 風扇 編號 粉塵 平均粉 風扇 編號 粉塵 平均粉 葉片 顆粒 塵顆粒 S.D. 葉片 顆粒 塵顆粒 S.D. 計數 計數 計數 計數 116 138 對照組1 117 108.00 14.73 對照組1 118 128.33 10.02 91 129 95 181 對照組2 109 98.33 9.45 對照組2 133 147.00 29.60 91 127 48 15 1 處理組1 25 38.00 11.79 2 處理組1 13 17.33 5.86 41 24 43 47 處理組2 51 44.67 5.69 處理組2 42 54.67 17.79 40 75 27 56 處理組3 33 32.67 5.51 處理組3 63 58.00 4.36 38 55 如第1表所示，施用該抗塵組成物以產生一抗塵表面之 操作，造成所累積的粉塵之大幅減少：該二風扇（風扇編號 1與2)之經抗塵組成物處理的風扇葉片（處理組1、2、3)之平 均粉塵顆粒計數，係顯著地低於該二風扇之未經處理過的 風扇葉片（對照組1與2)之平均粉塵顆粒計數。 如第1表及提供第1表的數據圖示之第2與3圖所示，經 該揭露内容的抗塵組成物處理之風扇葉片展現粉塵顆粒計 數量之統計上顯著的大幅降低。將來自第1表之各風扇的各 葉片之數據匯集與平均，及結果以圖式方式示於第3圖。風 扇1與2的對照組葉片之平均分別約為每個計數域105.6個 20 201122062 顆粒(±5·01 ’ S_E.M_)與 m.67 個顆粒(±9 〇8，s E M )，風扇 1與2之處理過的葉片平均約為每個計數域38 44個顆粒 (士2·93 ’ S_E.M_)與約43.33個顆粒(±7.26，S.E M.)(“S.E M.，， 係指平均值的標準差）。對照組葉片平均為每個計數域 120.42個顆粒(±7，18, S.E.M.)’而處理過的葉片平均為每個 計數域40.89個顆粒(±3.85，S.EM)。因此，如相較於未經 抗塵組成物處理及因此不具有一抗塵表面之風扇葉片，藉 由該揭露内容之方法以該揭露内容的抗塵組成物處理風扇 葉片，減少風扇1的粉塵顆粒累積量約達63 6%(士03〇/〇)及風 扇2約達68.5。/。(±〇.5%)，或整體約達66〇%(±〇6%)。 第6例

使用氧相二氧化矽（Aerosil)® R 82〇〇或氣相氧化物 (Aeroxide)®LE卜如第3例所說明之方式（喷霧式塗佈）製備 具有抗塵表面的風扇葉片，然後安裝至一風扇。二個風扇 各包含二個具揭露内容的抗塵表面之風扇葉片，及二個未 經處理的風扇葉片作為對照組。二個風扇中之各者係安裝 在一試驗室中，及設定在中等速度旋轉。所用的粉塵係1|5〇 1210 3 -1 A 2亞利桑那州測試粉塵（細微等級，標稱〇至8 〇微米 之粒徑及具有峰值約4微米與約2〇微米粒徑之雙峰分布）， 及經由壓縮空氣導入該室以確保粉塵顆粒懸浮於空中。約 24小時之後’將風扇葉片移出進行顯微鏡分析。第4A圖顯 示經喷霧式塗佈氣相二氧化矽(Aer〇sil)®R 82〇〇之一風扇葉 片’及第4C圖顯示同—葉片的較高放大倍率之圖；第46圖 顯示未塗佈所揭露的分散液之一對照組風扇葉片，及第4D λ 21 201122062 圖顯示同一葉片的較高放大倍率之圖。第5A圖顯示經喷霧 式塗佈氣相氧化物(Aeroxide)®LE 1之一風扇葉片，及第5C 圖顯示同一葉片的較高放大倍率之圖；第5B圖顯示經喷霧 式塗佈氧相二氧化矽(Aerosil)®R 8200之一風扇葉片，及第 5D圖顯示同一葉片的較高放大倍率之圖。如第4A至4D圖與 第5A至5D圖所示，對照組風扇葉片（第4B與4D圖）顯示大量 的極小型粉塵顆粒。相反地，經塗佈的葉片（第4A、4C及5A 至5D圖）顯示顯著較少的小型顆粒及反而顯示尺寸較大的 離散顆粒。經氧相二氧化矽(Aerosil)®R 8200 (第4A、4C、 5B及5〇圖）與氣相氧化物(Aeroxide)®LE 1(第5A與5C圖）塗 佈的葉片之間之差異，係僅極微至不可察知。 參照第7A圖，在一固態基質（2〇〇)施用本揭露内容的犧 牲性抗塵組成物，以形成一犧牲性抗塵表面（1〇〇)。在無意 藉此受限之情況下，該基質（200)之實例包括電子產品（如電 視、電腦、視訊顯示器、DVD放映機等）；傢具；百葉窗、 隔熱板、窗簾；人造植物；照明器具/枝形吊燈；廚房設備 (如流理台、冰箱、冷凍櫃、微波爐與傳統烤箱 '其中的設 備等）；浴室（如鏡子、馬桶、蓮蓬頭、澡缸、器具、填縫劑、 瓷磚等）；護壁板；硬木/疊合地版；鋪板；煙道；HVAC系 統(如管道系統、通風裝置/排氣孔等）；窗戶；垃极桶；漆 塗表面（如木、金屬、碑、塑膠等）；戶外照明；汽車，摩托 車、ATV及其他機動車輛(如擂風玻璃 '漆塗表面、舖墊、 内裝、排氣系統、引擎、車輪、輪胎等）；船(如漆塗表面、 舖墊、内裝、發動機、帆、船殼等）；運動用品(如高_夫球、 22 201122062 雪板、衝浪板、飛盤、自行車等）；鞋；光學器件(如處方與 非處方眼鏡、照相機及其他透鏡等）；無水擦拭板(如白板广 搶管H工業麟與用品/其中的設備(如製材廠、礦坑、 機械工作間等），工業運輸工具；無塵室（如用於半導體製 扑聚合物表面；及醫院設備。因為犧牲性抗塵表面（1〇〇) 實質上覆蓋該基質(2GG) ’任何累積的粉塵或污垢(細)將累 積在犧牲性抗塵表面（1〇〇)上。 如第7B圖所示，憑藉任一移除構件(4〇〇)(如藉由一種 :、刷子、以水或其他溶劑、超音波或—些其他形式的能 量），而完成在犧牲性抗絲φ(_上所累積的任何粉塵或 污垢_)之移除。如第7Β圖所示，移除構件_)在虛線箭 頭方線之移動將污垢(30())連同-部分的犧牲性抗塵表面 ⑽)移除1管該移除構件(4〇〇)的清潔作用，仍有一部分 的犧牲性抗塵表面(_仍留置在基質⑽)上^藉犧牲性 抗塵表面的抗塵性質，及憑藉其鬆散地附著於基質（200)， 該犧牲性抗塵表面（_大幅地促進所累積的粉塵或污垢 (3〇〇)之移除。若未先行塗佈犧牲性抗塵組成物以在基質上 形成一犧牲性抗塵表面，則自-基質移除所累積的粉塵或 污垢之作用實質上將更加困難。 在本說明書中所引述之所有參考文獻在此併入本案以 為參考資料’如同各參考讀麵—與侧軸示併入本 案以為參考資料。所引述之任-參考文獻係針對其在提出 申請日期前之揭露内容’及不應解釋為承認本揭露内容無 貧格憑藉先前發明而發生在該參考文獻之前。 …、 23 £ 201122062 應瞭解上述之各元件或二個以上的元件一起， 與==同的其他類型方法中找到一種適宜的應用在 毋而進v分析，前述將完全揭露本揭露内容之要畔 者藉由應用目前的知識即可適用於其他用途而自先^ 術的觀點，不w忽略清楚地構細㈣請專利範圍= 5兑明之揭路内容的—般與特定部分之必要特徵之特性〜 述實施例係僅以實例方式呈現；本揭露内容之範^ 下列申請專利範圍限定之。 '僅由 【圖式簡單說明】 第1A與13圖係、各顯示放大4()倍之—風扇葉片表面 1A圖係顯tf來自下列第丨表之2號風扇的2號對照組葉片 1B圖係顯不來自下列第1权2號風狀2祕理組葉片 機選擇第1A與1B圖中各者之圓形區域，及人卫計數二 内的顆粒。 ％ 第2圖係第1表的數據之-圖解，顯示二個風扇（風扇j 與風扇2)的各風扇葉片（二個對照組葉片、三個處理組葉片） 之平均塵粒計數。誤差槓係代表標準偏差。 第3圖係第1表的數據之一圖解，顯示風扇1與2中之各 者之對照組風扇葉片與處理組風扇葉片之平均塵粒計數。 誤差槓係代表標準偏差。 第4A至4D圖係顯示塗佈（第4A與4C圖）或未塗佈（第4B 與4D圖）本揭露内容的組成物然後暴露於粉塵之風扇葉片 的顯微照片。 第5A至5D圖顯示塗佈氣相氧化物(Aeroxide)® LE 1(第 24 201122062 5A與5C圖）或氧相二氧化矽(Aerosil) R 8200®(第5B與5D圖） 然後暴露於粉塵之風扇葉片的顯微照片。 第6圖係以示意方式顯示如何使用一輥筒將抗塵組成 物施用至一表面。 第7 A圖係顯示藉由在一固態基質（如汽車車輪)施用本 揭露内容的犧牲性抗塵組成物而產生一犧牲性抗塵表面， 及一層污垢（如剎車器粉塵）已累積在該犧牲性抗塵表面 上。第7B圖係顯示第7A圖的污垢層連同一部份(但非全部） 的犧牲性抗塵表面之促進性移除作用，該移除作用係藉由 先前在該固態基質施用犧牲性抗塵組成物所促進。 第8A圖係塗佈本組成物的一表面之放大50,000倍的掃 描式電子顯微照片；第8B圖係未塗佈本組成物之一等效表 面在相同的放大率水平之掃描式電子顯微照片。 【主要元件符號說明】 10…第一報筒 20...槽 30…第二輥筒 40...表面 50…輸送構件 60…乾燥構件 70...抗塵表面或犧牲性抗塵表面 100…犧牲性抗塵表面 2〇〇…固態基質 300…粉塵或污垢 400…移除構件 500…犧牲性抗塵表面 25

Claims (1)

1. 201122062 七、申請專利範圍： 1. 一種包含分散於至少一種溶劑中的一種疏水性奈米顆 粒之抗塵組成物，其中該組成物係不含至少一種黏合劑。 2. 如申請專利範圍第1項之組成物，其中該疏水性奈米顆 粒係包含經六曱基矽氮烷後處理的燻二氧化矽。 3. 如申請專利範圍第2項之組成物，其中該奈米顆粒：溶 劑之重量比係約1至約1〇〇。 4. 如申請專利範圍第3項之組成物，其中該至少一種溶劑 係包含一種非極性溶劑。 5. 如申請專利範圍第3項之組成物，其中該至少一種溶劑 係包含一種極性溶劑。 6. 如申請專利範圍第5項之組成物，其中該溶劑係包含乙醇。 7. 如申請專利範圍第5項之組成物，其中該至少一種溶劑 係包含一種極性非質子性溶劑。 8. —種具有疏水性表面結構之抗塵表面，該抗塵表面係包 含一種疏水性奈米顆粒。 9. 如申請專利範圍第8項之抗塵表面，其中該疏水性奈米 顆粒係包含經六甲基矽氮烷後處理的燻二氧化矽。 10. 如申請專利範圍第9項之抗塵表面，其中該抗塵表面的 厚度約為1微米至約10微米。 11. 如申請專利範圍第10項之抗塵表面，其中該抗塵表面係 一種犧牲性抗塵表面。 12. 如申請專利範圍第8項之抗塵表面，其中該抗塵表面上 的粉塵係減少約60%至約70%。 26 201122062 13·Γ種用於製造具有疏水性表面結構的抗塵表面之方 法，該方法包括： a) 將種疏水性奈米顆粒分散於至少一種溶劑 中，其中所產生的分散液係不含至少一種黏合劑； b) 將分散於至少_種溶射之該疏水性奈米顆粒 施用至待處理的一表面； c) 讓該至少一種溶劑蒸發； 藉此製造具有疏水性表面結構之—抗塵表面。 14·如申請專利範圍第13項之方法，其中所製造的抗塵表面 係一種犧牲性抗塵表面。 15.如申請專利範，13項之方法，其中該疏水性奈米顆粒 係包含經六甲基魏院後處理的燻二氧化石夕。 16·如申請專利範圍第15項之方法，其中該分散液之奈米顆 粒：溶劑的重量比係約i至約1〇〇。 17.如申請專利範圍第16項之方法，其中該至少—種溶劑係 包含一種非極性溶劑。 18·如申請專利範圍第16項之方法，其中該至少—種溶劑係 包含一種極性溶劑。 19.如申請專利範圍第18項之方法，其中該至少—種溶劑係 包含一種極性非質子性溶劑。 20·如申請專利範圍第16項之方法’其中該至少一種溶劑不 會蝕刻待處理的表面。 21·如申請專利範圍第2G項之方法，其中該至少—種溶劑係 包含乙醇。 S: 27 201122062 22. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該抗塵表面上的粉 塵之減少係達到約70%。 23. 如申請專利範圍第22項之抗塵表面，其中該抗塵表面的 厚度約為1微米至約10微米。 24. —種用於減少粉塵在一物件上累積之方法，該方法包括： a) 將一種疏水性奈米顆粒分散於至少一種溶劑 中，其中所產生的分散液係不含至少一種黏合劑； b) 將分散於至少一種溶劑中之該疏水性奈米顆粒 施用至待處理的一物件； c) 讓該至少一種溶劑蒸發； 藉此製造具有一抗塵表面之一物件， 其中在24小時之後，該物件的粉塵累積之減少係達到約 70%，相較於不具有該抗塵表面之該物件而言。 25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該抗塵表面上的粉 塵之減少係達到約50%。 26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中該物件係一風扇葉 片0 28