CN105014945A - 高分子合成材料表面加硬工艺 - Google Patents
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Abstract
一种高分子合成材料表面加硬工艺，其特征在于包括：一、合成材料表面预处理：使用UV喷涂线在材料的加硬面喷涂UV涂层，通过紫外线照射硬化；二、离子表面处理：将离子材料固定在夹具上，放入真空清洁设备中，使用离子设备产生放电离子，对UV涂层进行轰击处理；清洁表面，消除不同属性材料间的应力；三、光学介质薄膜加硬：真空环境中使用电子枪产生高能电子束对光学介质材料进行加热，使材料融化蒸发附着在材料表面形成薄膜；四、应力消除：使用离子源设备对介质薄膜进行轰击处理，时间为1分钟；五、表面抗污保护层：使用抵抗加热阻蒸，在真空下，在材料表面蒸发一层防污材料。本发明能够大幅提高高分子合成材料的表面硬度。
Description
技术领域
本发明涉及真空薄膜领域(如触摸屏Touch panel、光学镜头、家电面板、商标logo、车标装饰件、眼镜等)，具体涉及一种高分子合成材料(俗称塑料或树脂)的表面加硬工艺。
背景技术
高分子合成材料(俗称塑料或树脂)，具有良好的化学稳定性、不会锈蚀、绝缘性好、导热性低、容易成型、着色性好、容易加工。因此被广泛应用生产生活中的各种产品，但由于其本身材质问题，其表面硬度较差容易产生划痕，如通常的PC/PMMA表面硬度均<2H(500g)(一种硬度的测试方法，使用日本三菱标号2H的铅笔，垂直负重500g力，铅笔倾斜45度在材料表面匀速划动，观察表面是否有划痕。没有划痕判断OK，如果有则不符合标准判断NG)，因此应用领域受限制。
概括地说，现有工艺表面喷涂加硬(UV、PU喷涂)存在以下缺点：1、表面硬度提升效果有限，该工艺最高只能达到3H(500g)，应用领域受到限制；2、涂层防污能力较差，油污、指纹、水等容易沾染产品表面，不易清洁；3、涂层的摩擦系数高，表面不够光滑，用于视窗类产品手感较差，不够顺滑，表面实测水立角<40度；4、喷涂后产品透过度会有1％-3％的光损失，影响产品功能。
发明内容
本发明提供一种高分子合成材料表面加硬工艺，其目的主要针对高分子合成材料表面硬度的提高而开发。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高分子合成材料表面加硬工艺，包括以下步骤：
步骤一、合成材料表面预处理：
使用UV喷涂线，在材料的加硬面喷涂5～20um厚度的UV涂层，通过紫外线照射使涂层硬化，使材料硬度提升至2H～4H；
步骤二、离子表面处理：
将离子材料固定在夹具上，放入真空清洁设备中，待真空达到1.4E-2PA时，冲入惰性气体，使用离子设备产生放电离子，对UV涂层进行轰击处理，时间持续3～5分钟；清洁表面，在UV面形成轻微蚀刻，同时消除不同属性材料间的应力，以提高后续涂层的附着力；
步骤三、光学介质薄膜加硬：
在7.0E-3PA的真空环境中，使用电子枪产生高能电子束对光学介质材料进行加热，使材料融化蒸发附着在材料表面形成300～1000nm厚度的薄膜；
步骤四、应力消除：
再次使用离子源设备对介质薄膜进行轰击处理，时间为1分钟，以消除加硬层应力；
步骤五、表面抗污保护层：
使用抵抗加热阻蒸，在真空环境下，在材料表面蒸发一层防污材料，使产品表面具有疏水性能，降低材料的摩擦系数，使材料具有防污能力。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述抵抗加热是一种加热方式，即在一块或一根金属材质的蒸发皿两端施加低电压和高电流使金属器皿发热融化器皿内的材料，利用的是电的热效应。
1、上述方案中，所述光学介质材料为SiO2或Al2O3或TiO2。
2、上述方案中，所述防污材料包括氟化物。
3、上述方案中，还包括步骤六、表面性能测试：硬度测试(750g 6H)、透视的测试(400-780nm透视度损失<1％)、接触角测试(>90度)、附着力测试(百格>4B)。
本发明的工作原理及优点如下：
本发明一种高分子合成材料表面加硬工艺，通过“表面喷涂”+“光学介质涂层加硬”的方式，相比现有技术而言具有以下优点：1、通过该工艺处理后，合成材料表面硬度有明显提升，可以满足视窗等各种相关产品的应用，产品表面硬度可以有效提升2倍，可以满足6H(750g)；2、具有防污功能，表面污染物可以方便的使用纸巾毛巾擦拭清洁；3、涂层表面摩擦系数低，手感光滑，处理后表面水立角测试>90度，最大值118度；4、光学介质材料，可以产生干涉效应，减少光线的反射吸收，提高透视度(0.5％-1.0％)。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种高分子合成材料表面加硬工艺，包括以下步骤：
步骤一、合成材料表面预处理：
使用UV喷涂线，在材料的加硬面喷涂5～20um厚度的UV涂层，通过紫外线照射使涂层硬化，使材料硬度提升至2H～4H；
步骤二、离子表面处理：
将离子材料固定在夹具上，放入真空清洁设备中，待真空达到1.4E-2PA时，冲入惰性气体，使用离子设备产生放电离子，对UV涂层进行轰击处理，时间持续3～5分钟；清洁表面，在UV面形成轻微蚀刻，同时消除不同属性材料间的应力，以提高后续涂层的附着力；
步骤三、光学介质薄膜加硬：
在7.0E-3PA的真空环境中，使用电子枪产生高能电子束对光学介质材料进行加热，所述光学介质材料为SiO2或Al2O3或TiO2。使材料融化蒸发附着在材料表面形成300～1000nm厚度的薄膜；
步骤四、应力消除：
再次使用离子源设备对介质薄膜进行轰击处理，时间为1分钟，以消除加硬层应力；
步骤五、表面抗污保护层：
使用抵抗加热阻蒸，在真空环境下，在材料表面蒸发一层防污材料，所述防污材料包括氟化物。使产品表面具有疏水性能，降低材料的摩擦系数，使材料具有防污能力。
步骤六、表面性能测试：
硬度测试(750g 6H)、透视的测试(400-780nm透视度损失<1％)、接触角测试(>90度)、附着力测试(百格>4B)。
本发明一种高分子合成材料表面加硬工艺，通过“表面喷涂”+“光学介质涂层加硬”的方式，相比现有技术而言具有以下优点：1、通过该工艺处理后，合成材料表面硬度有明显提升，可以满足视窗等各种相关产品的应用，产品表面硬度可以有效提升2倍，可以满足6H(750g)；2、具有防污功能，表面污染物可以方便的使用纸巾毛巾擦拭清洁；3、涂层表面摩擦系数低，手感光滑，处理后表面水立角测试>90度，最大值118度；4、光学介质材料，可以产生干涉效应，减少光线的反射吸收，提高透视度(0.5％-1.0％)。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种高分子合成材料表面加硬工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、合成材料表面预处理：
使用UV喷涂线，在材料的加硬面喷涂5～20um厚度的UV涂层，通过紫外线照射使涂层硬化，使材料硬度提升至2H～4H；
步骤二、离子表面处理：
将离子材料固定在夹具上，放入真空清洁设备中，待真空达到1.4E-2PA时，冲入惰性气体，使用离子设备产生放电离子，对UV涂层进行轰击处理，时间持续3～5分钟；清洁表面，在UV面形成轻微蚀刻，同时消除不同属性材料间的应力，以提高后续涂层的附着力；
步骤三、光学介质薄膜加硬：
在7.0E-3PA的真空环境中，使用电子枪产生高能电子束对光学介质材料进行加热，使材料融化蒸发附着在材料表面形成300～1000nm厚度的薄膜；
步骤四、应力消除：
再次使用离子源设备对介质薄膜进行轰击处理，时间为1分钟，以消除加硬层应力；
步骤五、表面抗污保护层：
使用抵抗加热阻蒸，在真空环境下，在材料表面蒸发一层防污材料，使产品表面具有疏水性能，降低材料的摩擦系数，使材料具有防污能力。
2.根据权利要求1所述的表面加硬工艺，其特征在于：所述光学介质材料为SiO2或Al2O3或TiO2。
3.根据权利要求1所述的表面加硬工艺，其特征在于：所述防污材料包括氟化物。
4.根据权利要求1所述的表面加硬工艺，其特征在于：还包括步骤六、表面性能测试：硬度测试、透视的测试、接触角测试、附着力测试。
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