[发明专利]在基材上对涂层材料进行烧结、结晶和/或交联的方法

说明书

本发明涉及用激光辐射在基材(1)上对涂层材料(2)进行烧结、结晶和/或交联中的至少一种的方法。用激光束(8)沿重叠的处理迹线扫描涂层材料(2)，所述扫描是通过如下来进行的：在第一方向上采用第一速度移动激光束(8)，同时所述基材(1)以低于所述第一速度的第二速度相对于所述激光束(8)或者反之亦然在垂直于所述第一方向的第二方向上移动。选择所述激光束(8)的强度、所述第一速度和所述第一速度与所述第二速度的比例，以使在涂层材料(2)上的所述处理迹线的重叠导致涂层材料(2)的局部峰值温度高于阈值温度(17)，所述局部峰值温度在一个时间段(18)内重复达到。选择所述峰值温度和时间段(18)以实现所述涂层材料的所述烧结、结晶和/或交联。采用所提出的方法，与使用连续加热的工艺相比，基材上的热负荷显著降低。

技术领域

本发明涉及在基材上，尤其在温度稳定点低于烧结、结晶和/或交联所需温度的基材上，对涂层材料进行所述烧结、结晶和/或交联中的至少一种的方法。

用于在基材上低成本生产功能性涂层的基于旋涂、浸涂、辊涂或喷涂的湿化学方法需要在材料沉积后进行热处理。在这些热后处理中，通过在材料内发生的各种过程，例如通过干燥溶剂、除去添加剂、网络形成、烧结和/或结晶涂层材料，来实现最终转化为官能化涂层。通过在高温下进行短时间处理，可以形成具有光学功能(例如抗反射性能)的多孔涂层。在工业上已确立的方法中，使用常规的炉用于加热。与热处理有关的主要挑战是必须将沉积的材料转化成具有所期望性能的稳定的耐磨涂层。该步骤传统上需要长的处理时间与高温的组合。

由于所需的长处理时间与高温的组合，基材材料(例如玻璃或聚合物)承受高热负荷。这需要考虑合适的基材材料的选择和整个工艺设计，以避免对基材造成负面影响。涉及热稳定性较低的部件的所有组装过程必须在热处理之后进行。

典型地，溶胶-凝胶基的涂层在炉内进行热处理。使用常规的炉处理，在高温下数分钟至数小时的长保持时间内进行可选地除去可选地包含的添加剂以及无机溶胶-凝胶基的基质材料的网络形成(交联)和烧结。例如，在Mahadik等的“High performance singlelayer nano-porous antireflection coatings on glass by sol-gel process forsolar energy applications”,Solar Energy Materials&Solar Cells 140,61-68(2015)中，示出了这种热处理的一个例子。通过如下来使溶胶-凝胶涂层沉积：浸涂在玻璃基材上，立即在100℃下热处理1小时，然后在400℃下在炉中热处理2小时。在≥400℃的高温下和几分钟至几小时的保持时间下进行这种炉基热处理，以将沉积的材料转化为功能化涂层。因此，传统的工艺设计不允许将涂布工艺应用于具有温度稳定性点低于加工温度的部件的组装组件上，例如组装的显示器或光伏模块。

通过所描述的溶胶-凝胶途径生产光学涂层也被描述于例如US2010/0015433A1中。在该文献中，通过形成有效折射率低于基材的有效折射率的多孔涂层来实现抗反射涂层。通常，这些抗反射体系包含具有合适粘合剂的纳米颗粒。该文献描述了制备抗反射涂层的方法，其中使用酸催化剂在纳米颗粒的存在下水解粘合剂。该文献使用基于涂料组合物的涂料，涂料组合物包含具有有机/无机核-壳结构的颗粒，其中在涂料固化期间除去有机核。由于需要除去有机核，预期固化通常在高温(例如高于600℃)的炉中进行，持续几分钟的长保持时间以获得合适的涂层。

本发明的一个目的是提供一种在基材上对形成涂层的涂层材料进行烧结、结晶和交联中的至少一种的方法，而不在涂层或附着的组件下面的基材上施加高热负荷。该方法应该允许使用基材或具有附着组件的基材，该基材或附着组件具有温度稳定性点T2，其低于所述烧结、结晶和/或交联所需的温度T1。此外，所提出的方法应该允许处理时间短于使用炉加热的常规方法的处理时间。

发明内容

该目的通过根据权利要求1的方法实现。该方法的有利实施方式是从属权利要求的主题或者被描述于说明书的后续部分中。