專利名稱：處理親水表面的方法
處理親水表面的方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)是2006年8月15日提交的第11/464，819號(hào)美國專利申請(qǐng)的繼續(xù)申請(qǐng)，還涉及2008年10月7日授權(quán)的題為“具有潤滑表面的制品和方法”的第7，431，989號(hào)美國專利，通過引用將其全部?jī)?nèi)容納入本文。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域熟知當(dāng)兩個(gè)物體彼此接觸時(shí)，摩擦力是阻止其自由滑動(dòng)的阻力。根據(jù)觀察到的具體運(yùn)動(dòng)，有多種不同類型的摩擦力。靜摩擦力是保持物體靜止直至所述物體開始運(yùn)動(dòng)瞬間的力。動(dòng)摩擦力是彼此接觸的兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)中的阻力。對(duì)于任意兩個(gè)彼此接觸的物體，可以確定稱為摩擦系數(shù)的值，即這些摩擦力的相對(duì)度量。因此，存在靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)。換句話說，摩擦系數(shù)表示引發(fā)彼此接觸的兩個(gè)表面之間的運(yùn)動(dòng)所需的力或引發(fā)后維持該滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的力的大小。由于其化學(xué)組成、物理性質(zhì)和表面糙度不同，不同的物體具有不同的摩擦系數(shù)。較軟較柔順的材料如橡膠和彈性體與柔順性較差的材料相比往往具有較高的摩擦系數(shù)(更防滑)。摩擦系數(shù)值越低，阻力越小或表面越光滑。例如，冰塊放在拋光的鋼表面上的摩擦系數(shù)低，而磚塊放在木材表面上的摩擦系數(shù)會(huì)高得多。靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之差稱為“粘滑(stick-slip) ”。粘滑值對(duì)于進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)、頻繁停止的運(yùn)動(dòng)或極緩慢運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)非常重要。在這種系統(tǒng)中，通常向彼此接觸的兩個(gè)物體中的一個(gè)施加力。必須逐漸增加該力直到物體開始運(yùn)動(dòng)為止。在開始運(yùn)動(dòng)的瞬間(稱為“爆發(fā)”)，克服了靜摩擦力，動(dòng)摩擦力成為主導(dǎo)。如果靜摩擦系數(shù)比動(dòng)摩擦系數(shù)大得多， 那么所述物體會(huì)突然并快速地運(yùn)動(dòng)。這種快速運(yùn)動(dòng)可能是不合乎需要的。另外，對(duì)于緩慢運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，物體可能在初始運(yùn)動(dòng)之后重新粘著靜止，接著發(fā)生另一個(gè)突然的爆發(fā)。這種粘著和爆發(fā)的重復(fù)循環(huán)被稱為“靜態(tài)阻力(stiction) ”。為了使兩個(gè)表面之間的摩擦力降至最低，可以施加能減少引發(fā)并維持滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的力的潤滑劑。但是，當(dāng)兩個(gè)潤滑表面長時(shí)間保持接觸時(shí)，由于兩個(gè)表面之間的擠壓力， 潤滑劑有從接觸區(qū)域遷移出來的趨勢(shì)。這種作用隨著擠壓力增大會(huì)增加。隨著更多的潤滑劑從兩個(gè)表面之間遷移，在表面之間引發(fā)運(yùn)動(dòng)所需的力會(huì)恢復(fù)到非潤滑表面的情況，并產(chǎn)生靜態(tài)阻力。這種現(xiàn)象也會(huì)在緩慢運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)中發(fā)生。由于速度低，時(shí)間間隔足以使得潤滑劑從接觸區(qū)域遷移離開。物體運(yùn)動(dòng)越過貧潤滑劑區(qū)域之后，物體與富潤滑劑區(qū)域接觸。富潤滑劑區(qū)域中的摩擦力較小，物體會(huì)發(fā)生突然快速運(yùn)動(dòng)。已嘗試減輕彼此接觸的表面之間的潤滑劑遷移。具體地，已有的方法使用能源來處理施加在一個(gè)或多個(gè)表面上的潤滑劑，從而減輕所述遷移。以下美國專利第4，536，179 號(hào)；第 4，767，414 號(hào)；第 4，822，632 號(hào)；第 4，842，889 號(hào)；第 4，844，986 號(hào)；第 4，876，113 號(hào)；第 4，960，609 號(hào)；第 5，338，312 號(hào)和第 5，591，481
號(hào)中記載了在幾個(gè)具體實(shí)施方式

中嘗試使用氣體等離子體作為能源來解決上述問題的相關(guān)信息。但是，這些文獻(xiàn)中的每一個(gè)都具有使用真空下產(chǎn)生的離子化氣體等離子體來處理潤滑劑層的缺點(diǎn)，使得該方法無法實(shí)際用于大規(guī)模生產(chǎn)操作。
因此，需要一種制備潤滑表面的方法，其中兩個(gè)表面之間接觸區(qū)域的潤滑劑遷移減輕，從而將爆發(fā)力和滑動(dòng)摩擦力降至最低，這種方法不需要在真空下進(jìn)行。還需要用這種方法生產(chǎn)的制品。發(fā)明概述本發(fā)明的發(fā)明人也是題為“具有潤滑表面的制品和方法(Article with Lubricated Surface and Method) ”的第7，431，989號(hào)美國專利的共同發(fā)明人，通過引用將其全部?jī)?nèi)容納入本文。已證明美國專利第7，431，989號(hào)可以用于潤滑醫(yī)用注射器。醫(yī)用注射器通常以兩種主要方式使用。第一種方式中，用液體填充注射器，然后幾乎立刻將液體分配。第二種方式中，用液體填充注射器(通常稱為預(yù)填充注射器)，再存儲(chǔ)一段時(shí)間。雖然美國專利第7，431，989號(hào)的發(fā)明可以在任一種情況下使用，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種可以與美國專利第7，431，989號(hào)的發(fā)明聯(lián)合使用的新方法，以進(jìn)一步提高親水表面(如玻璃)上潤滑劑層的穩(wěn)定性。具體地，本發(fā)明可用于液體在注射器中存儲(chǔ)一段時(shí)間的情況。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式包括一種潤滑表面的方法，所述方法包括向所述表面施加偶聯(lián)劑，在約大氣壓下將所述表面與第一離子化氣體等離子體接觸，向所述表面施加潤滑劑，和在約大氣壓下將所述表面與第二離子化氣體等離子體接觸。所述第一和第二離子化氣體等離子體中的任意一種可以由工藝氣體制成，所述工藝氣體可以由一種或多種載氣和 /或一種或多種反應(yīng)性氣體組成。所述載氣可以由一種或多種惰性氣體組成，所述反應(yīng)性氣體可以由一種或多種烴、氟碳化合物或有機(jī)金屬化合物組成。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑。一個(gè)實(shí)施方式包括向所述表面施加偶聯(lián)劑，接著施加潤滑劑。然后在約大氣壓下將所述表面與離子化氣體等離子體接觸。附圖簡(jiǎn)要說明

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的聚合物和玻璃基材的示意圖。圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的硅烷偶聯(lián)劑的功能示意圖。圖3是施加在注射器柱塞上的力隨著輸注時(shí)間變化的試驗(yàn)測(cè)試圖，其中注射器筒用特定的潤滑劑涂覆，并在約大氣壓(atmospheric plasma)下與離子化氣體等離子體接觸。該圖中，注射器筒是空的。圖4是施加在注射器柱塞上的力隨著輸注時(shí)間變化的試驗(yàn)測(cè)試圖，其中注射器筒用特定的潤滑劑涂覆，并在約大氣壓(atmospheric plasma)下與離子化氣體等離子體接觸。該圖中，注射器筒用去離子水填充。圖5是施加在注射器柱塞上的力隨著輸注時(shí)間變化的試驗(yàn)測(cè)試圖，其中注射器筒在約大氣壓下與離子化氣體等離子體接觸，用特定的潤滑劑涂覆并在約大氣壓 (atmospheric plasma)下與離子化氣體等離子體接觸。該圖中，注射器筒用去離子水填充。圖6是施加在注射器柱塞上的力隨著輸注時(shí)間變化的試驗(yàn)測(cè)試圖，其中注射器筒用偶聯(lián)劑和特定的潤滑劑涂覆，然后在約大氣壓(atmospheric plasma)下與離子化氣體等離子體接觸。該圖中，注射器筒用去離子水填充。圖7是施加在注射器柱塞上的力隨著輸注時(shí)間變化的試驗(yàn)測(cè)試圖，其中注射器筒用偶聯(lián)劑涂覆，在約大氣壓下與離子化氣體等離子體接觸，用特定的潤滑劑涂覆，然后在約大氣壓(atmospheric plasma)下與離子化氣體等離子體接觸。該圖中，注射器筒用去離子水填充。
說明在以下說明中，使用了一些術(shù)語。為了提供對(duì)說明書和權(quán)利要求的清楚和一致的理解(包括術(shù)語所限定的范圍)，提供了以下定義約大氣壓本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及產(chǎn)生離子化氣體等離子體。雖然氣體等離子體可以在不同的真空水平下產(chǎn)生，本發(fā)明使用基本上在大氣壓下產(chǎn)生的等離子體。雖然通過實(shí)施本發(fā)明的方法并非有意地得到真空條件或上述大氣壓，但是氣體流動(dòng)的性質(zhì)可能產(chǎn)生與大氣壓的偏差。例如，使用本發(fā)明的方法來處理圓柱形物體內(nèi)部時(shí)，流入圓柱體的氣體可能使得圓柱體內(nèi)的壓力高于圓柱體外部。爆發(fā)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及彼此滑動(dòng)接觸的表面。表面接觸但處于靜止時(shí)， 必須在其中一個(gè)表面上施加力以引發(fā)運(yùn)動(dòng)。必須使該施加的力增大，直至克服運(yùn)動(dòng)反向的摩擦力為止。施加的力剛超過摩擦力并引發(fā)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間點(diǎn)稱為爆發(fā)。震顫與彼此互相接觸的表面運(yùn)動(dòng)相關(guān)的重復(fù)性粘滑運(yùn)動(dòng)稱為震顫。在表面之間存在潤滑劑的情況下，當(dāng)潤滑劑從表面之間擠出時(shí)可能發(fā)生震顫，導(dǎo)致摩擦系數(shù)增加。然后必須向表面施加較大的力來引發(fā)運(yùn)動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致突然的、加劇的運(yùn)動(dòng)。該循環(huán)重復(fù)時(shí)發(fā)生震顫。摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)表示引發(fā)彼此接觸的兩個(gè)表面之間的運(yùn)動(dòng)所需的力或引發(fā)后維持該滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)所需的力的大小。數(shù)值上，該術(shù)語定義為摩擦阻力除以將物體壓在一起的法向力或垂直力的比值。電子束輻射電子束輻射是首先通過電子槍組件產(chǎn)生電子、加速電子并將電子集中成束產(chǎn)生的電離輻射的一種形式。該束可以是脈沖的或連續(xù)的。摩擦力摩擦力是阻止兩個(gè)物體彼此之間自由滑動(dòng)的阻力。官能化的全氟聚醚一種包含一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)性官能團(tuán)的全氟聚醚。γ輻射Y輻射是電磁波形式的一種，某些原子的不穩(wěn)定原子核在原子核衰變時(shí)發(fā)射α或β顆粒的同時(shí)也經(jīng)常發(fā)射Y輻射。Y輻射作為一種電磁波形式與可見光和 X-射線類似，但能級(jí)更高，使得其可以穿透到材料深處。氣體等離子體當(dāng)賦予氣體足夠的能量時(shí)，可以將電子從氣體原子中去除，產(chǎn)生離子。等離子體包含自由運(yùn)動(dòng)的電子和離子，以及電子和光子光譜。離子化離子化表示存在足夠的能量以打開化學(xué)鍵。潤滑劑-溶劑溶液(涂覆溶液)在表面上施加潤滑劑之前，可以用合適的溶劑稀釋潤滑劑。得到的潤滑劑和溶劑的混合物稱為潤滑劑-溶劑溶液。放置醫(yī)學(xué)應(yīng)用的注射器通常在使用前預(yù)填充并存儲(chǔ)。填充注射器和排空注射器之間的時(shí)間稱為放置時(shí)間。通常，放置使爆發(fā)力增加。全氟聚醚全氟聚醚是具有以下一般化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物
權(quán)利要求
1.一種潤滑表面的方法，其包括提供所述表面；向所述表面施加偶聯(lián)劑；在約大氣壓下，使所述表面與第一離子化氣體等離子體接觸；向所述表面施加潤滑劑；和使所述表面與第二離子化氣體等離子體接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面是玻璃表面。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一離子化氣體等離子體由載氣和反應(yīng)性氣體的混合物組成，所述第二離子化氣體等離子體僅由載氣組成。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體在氣體混合物中的濃度約為 0. 001% -10%。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述載氣選自包括以下氣體的一組或多組氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、空氣、氧氣、二氧化碳、一氧化碳、水蒸汽、氮?dú)?、氫氣及其混合物?br> 6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體是烴化合物。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體選自包括以下氣體的一組或多組烷烴、烯烴、炔烴及其混合物。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性烷烴氣體選自包括以下氣體的一組或多組甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及其混合物。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性烯烴氣體選自包括以下氣體的一組或多組乙烯、丙烯、異丁烯及其混合物。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性炔烴氣體選自包括以下氣體的一組或多組乙炔、丙炔、1-丁炔及其混合物。
11.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體是氟碳化合物。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述氟碳反應(yīng)性氣體選自包括以下氣體的一組或多組四氟甲烷、四氟乙烯、六氟丙烯及其混合物。
13.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)性氣體是有機(jī)金屬化合物。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)金屬反應(yīng)性氣體選自包括以下氣體的一組或多組四甲基硅烷、六甲基二硅氧烷及其混合物。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面與所述第一離子化氣體等離子體接觸的時(shí)間約為0. 1秒至5分鐘。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面與所述第二離子化氣體等離子體接觸的時(shí)間約為0. 1秒至5分鐘。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述偶聯(lián)劑是通式為R-(CH2)n-Si-X3的硅烷偶聯(lián)劑，其中R是通過硅-碳鍵與硅原子連接的有機(jī)官能團(tuán)；和X是能形成硅烷醇基的可水解性基團(tuán)。
18.—種潤滑玻璃表面的方法，所述方法包括提供所述玻璃表面；向所述玻璃表面施加硅烷偶聯(lián)劑，所述硅烷偶聯(lián)劑的通式為R-(CH2)n-Si-X3，其中R是通過硅-碳鍵與硅原子連接的有機(jī)官能團(tuán)，X是能形成硅烷醇基的可水解性基團(tuán)；在約大氣壓下，使帶有所述硅烷偶聯(lián)劑的玻璃表面與第一離子化氣體等離子體接觸；向所述玻璃表面施加全氟聚醚潤滑劑；和使帶有所述全氟聚醚潤滑劑的玻璃表面與第二離子化氣體等離子體接觸。
19.一種潤滑表面的方法，該方法包括(a)提供所述表面；(b)向所述表面施加偶聯(lián)劑；(c)在施加偶聯(lián)劑之后，向所述表面施加潤滑劑以形成涂覆后的表面；和(d)在約大氣壓下，使所述涂覆后的表面與離子化氣體等離子體接觸預(yù)定的時(shí)間。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述表面是玻璃表面。
全文摘要
一個(gè)實(shí)施方式包括增加表面疏水性的方法。向所述表面施加偶聯(lián)劑，然后使所述表面在約大氣壓下與第一離子化氣體等離子體接觸一段預(yù)定的時(shí)間。所述離子化氣體等離子體可以由載氣和反應(yīng)性氣體的混合物形成。所述反應(yīng)性氣體可以由一種或多種烴化合物如烷烴、烯烴和炔烴組成。另外，所述反應(yīng)性氣體可以是氟碳化合物或有機(jī)金屬化合物?？梢栽傧蛩霰砻媸┘訚櫥瑒?，接著再與第二離子化氣體等離子體接觸。
文檔編號(hào)B32B17/06GK102333648SQ201080009904
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者查爾斯·托馬西諾, 維納伊·G·薩基拉尼 申請(qǐng)人:查爾斯·托馬西諾, 維納伊·G·薩基拉尼