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磁磚也能包膜!!! – 建材表面價值應用技術

2015/05/26 | | 標籤:

文/廖英凱

隨著工藝的進步與技術的發展,擁有美麗紋路的磁磚已經不夠稀奇了,目前位於花蓮的「財團法人石材暨資源產業研究發展中心」,正結合當地的天然石材資源與石材加工工藝,並搭配在高科技產業常見的真空濺鍍表面處理技術,讓磁磚和石材能有更多的設計方式,更增強了建材表面的抗污效果!!

目前國內針對建材表面的自潔處理,多是將光觸媒(如二氧化鈦),塗抹在建材表面。利用光觸媒材質在接觸到光時,會產生躍升的電子與電洞,而有較高的氧化還原能力,藉此達到消毒殺菌的功效。但是,塗抹的光觸媒奈米微粒,是藉由凡得瓦力附著在建材表面,附著力不佳而容易脫落,壽命相當有限。而「石資中心」的團隊,目前則是採用真空濺鍍的方式,將鈦金屬等靶材原子濺射出來,沈積在待鍍的建材表面。

石資中心所用的真空濺鍍,屬於物理氣相沈積法(physical vapor deposition,PVD),原理是將鍍膜成分的原料(靶材)加熱氣化或解離,進而在基板上凝聚成薄膜或晶體。而真空濺鍍是在高真空度的環境中,填充氬氣等惰性氣體,利用高電壓製造輝光放電,使容器內的氣體解離形成攜帶正電的電漿態,這些帶正電的Ar+,會被電中性的靶材吸引,而撞擊在靶材上。此時靶材內的原子會被敲擊出飛向待鍍的建材基板,並沈積成薄膜。由於濺射出的靶材原子具有較高能量,靶材原子可撞擊入基板表面幾個原子層的深度,因此會比塗抹或是熱蒸鍍沈積等方式擁有更好的附著力。而採用真空環境,則是因為當氣體稀薄時分子之間的碰撞次數較少,此時金屬的氧化現象降低,也不易受到其他氣體污染。

石資中心目前也藉由摻入不同的氣體,如氬氣或氮氣,以及鈦和二氧化鈦這兩種靶材,來營造出不同金屬色澤的表面加工,並因應不同建材表面微調靶材、氣體、氣體流量、真空度、濺鍍時間等參數。

磁磚表面真空濺鍍銀色的鈦金屬與螢光釉料,可以在暗亮處有不同的設計效果。

磁磚表面真空濺鍍銀色的鈦金屬與螢光釉料,可以在暗亮處有不同的設計效果。

濺鍍處理過的建材,除了能有美化裝飾效果的金屬光澤外,也形成了一層非常緻密的硬質保護膜。能抵抗大部分的礦物、金屬的刮傷。由掃描式電子顯微鏡(SEM)觀測濺鍍後的建材表面,可觀測到所選取的靶材Ti或TiO2會形成非連續狀的島狀結構。這些極細微的表面結構,能大幅提高建材的抗汙效果。石資中心的研發團隊,也建置了抗污效果的測試實驗,目前經過真空濺鍍的建材表面,可達到CNS14910五級的標準,在這個標準下,將混雜了和水的碳墨,以及優碘、Cr2O3,分別滴在建材表面一段時間後,不需要任何清潔劑即可單純利用清水沖洗乾淨。

在SEM下,建材表面呈現非連續狀的島狀結構的鈦鍍膜。

在SEM下,建材表面呈現非連續狀島狀結構的鈦鍍膜。

目前,石資中心的團隊集結了材料、機械、化工、實驗檢測與藝術設計等各領域的人才。利用花蓮當地營運已久的石材產業,結合表面處理技術。打造出高品質、客製化的產品,他們也不斷嘗試各種不同建材表面的運用和加工方式,考量各種材質的礦物組成、顏色深淺,以此建立材質加工參數資料庫,未來可以快速輔導或技轉給相關業者作為應用。

金屬光澤的鍍膜,還可以應用於磁磚表面的設計。

金屬光澤的鍍膜,還可以應用於磁磚表面的設計。

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