一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法
技术领域
本发明涉及手机玻璃面板镀膜技术领域,具体涉及一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法。
背景技术
手机玻璃面板是手机通讯设备的关键部件,并且是整个手机占据最大面积的部件,因此手机玻璃面板的印刷和镀膜技术越来越受到重视。
作为手机玻璃面板,它可不是一块普通的玻璃,考虑到体积、重量、触感以及透光等多方面的要求,手机玻璃的厚度一般都要控制在0.5mm到2.0mm之间,表面必须非常平整光洁,透光性能要好,整体要有一定的韧性,在按压下也不会出现裂痕,而且莫氏硬度至少要在6级或以上,这样才能确保手机玻璃有足够的表面强度,耐磨不易刮花。
手机玻璃的生产大致可以分为材料切割、打磨、强化、电镀等多个工序,对于一些高端的手机玻璃而言,它们更多的是在原材料上实现改进,生产方式上可能会有所差异,但大致的进程是基本相同的。
为了提高手机玻璃的透光性和耐磨性,会在手机玻璃的表面镀膜,而目前使用最为常见的镀膜方法是真空镀SiO2和TiO2,目前的手机玻璃膜透光度不足,耐磨性还不能达到高要求,并且目前对于手机面板面积较大的手机玻璃屏,非常容易被不小心夹爆或者压爆屏幕。另外,现有的手机玻璃的防指纹效果差,使用过程中残留的指纹难以擦拭。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法,其得到的手机玻璃屏幕的硬度高、透光度好、耐磨性强,防指纹效果好。
本发明的目的通过下述技术方案实现:
一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法,包括以下步骤:
A:预处理:将手机玻璃的印刷表面利用清洁液将手机玻璃表面进行超声清洗,然后烘干。
镀膜的基材表面性能对镀膜的质量影响极大,需要对印刷好的手机玻璃表面进行镀前预处理,尤其是本发明所镀膜的基材是已经印刷过的手机玻璃面板,其基材表面是一层油墨层,与普通的纯玻璃面板的前处理方式有所不同。
具体的,利用质量浓度为4-5%的NaOH的水溶液对印刷表面逆行擦洗,然后用清水超声波清洗15min,再用纯水冲洗,再用质量浓度为3-5%的异丙醇水溶液超声清洗2min,最后用超声波纯水清洗后冲洗,经氮气吹干。
由于油墨容易被有机溶剂溶解,因此主要的清洁成分是添加了4-5%的NaOH,结合超声波清洗,能有效去除油墨表面的残余油脂和吸附在油墨表面的小分子污染物,利用纯水冲洗,降低对油墨表面的损坏,同时有清洁的作用。最后利用浓度为3-5%的异丙醇水溶液超声清洗30s,进一步去除游离在油墨层表面的残余油墨,由于异丙醇与油墨会有一定的反应,因此利用异丙醇超声清洗的时间要短,但如果不使用异丙醇清洗,得到的镀膜容易脱落,稳固性不足。最后利用超声波纯水清洗后冲洗,经氮气吹干,去除油墨表面的水分,便于下一步的底膜层涂布。
B:涂底膜层:在清洗后的手机玻璃印刷层表面涂布一层金色的底膜层,温度为50-60℃,湿度为10-15%,喷枪气压为20-30*104Pa,膜厚为5-8μm,烘干温度为70-80℃,并且进行UV紫外光固化。
湿度越高,底膜层的油墨表面的吸附能力越高,则会吸附越多的水分子,引起底膜泛白起泡,因此需要控制湿度。而温度是提高膜层干燥和吸附的有利条件,但过高的温度会影响油墨的稳定性,喷枪的气压过大,则会喷布不均匀,压力过小,则容易喷墨过厚,本发明优选在20-40*104Pa,温度为50-60℃,湿度为10-20%,喷枪气压为20-40*104Pa,膜厚为5-8μm,镀膜和显色的效果较好,烘干温度为70-80℃,烘干效率高。
采用喷枪的方式将底膜层的金色油墨涂布在手机玻璃印刷层的表面上喷涂一层金色的底膜层,除了能提高底膜层的附着力,还能提供金色膜层的底色。更进一步的,镀膜的根本是在基材表面利于晶核的生成,真空镀膜一般是在蒸馍原料蒸汽在高温下与基材表面强制结合在一起,若膜材与基材表面的热膨胀系数不同,会导致膜层与基材表面间不能自由伸缩,产生热应力。本发明的在基材的表面涂布一层底膜,通过特定的配方和组分,增加基材表面的厚度,使之与SiO2的热膨胀系数接近,降低内应力的影响,提高SiO2与基材表面的结合力,提高手机屏幕的硬度和防爆性能。
另一个作用是,手机面板印刷后的表面是一层油墨层,该油墨层的表面不可避免会出现一些气孔或浮点,即油墨层表面的粗糙度过大,镀SiO2膜时,会出现镀膜不均匀、紧密型不一致的问题,增加一层由光油制层的底膜层,能较大程度地填充和抚平油墨层表面,使得到的SiO2膜层更加均匀一致,紧密性好。
优选的,所述步骤B中的底膜层使用的涂料由以下重量份的原料组成:
UV光油 15-25份
硅烷偶联剂 1-4份
金色颜料 1.5-4份
1,2-二氯乙烯 2-3份。
本发明在UV光油中添加了金色颜料,使原本的透明UV光油具备金色的底色,在镀膜完成后,能显像出金色光彩,金色颜料需要严格控制,过厚过重都会降低手机面板的透光率,并且会影响UV光油固化后表面的平整度。为了提高UV光油的活化性能,添加了活性剂硅烷偶联剂,结合少量的1,2-二氯乙烯,降低金色颜料对UV光油的影响。
更具体的,所述金色颜料由以下重量份的原料组成:
氧化铁红 0.05~1份
炭黑 0.05~1份
酞青绿 0.05~1份
亮彩珍珠银白 10份
金色 15份
闪光金 15份
蜡 4份。
本发明的金色颜料具备一定的光泽度,透光度也高,并且有明亮的珠光色彩,使整体的手机面板的装饰效果极高。采用本发明特定的金色颜料配方,得到的金色底层内应力降低,镀膜效果好。
C:镀SiO2膜:将固化后的手机玻璃的底膜层表面真空镀上一层SiO2膜;真空度为5*10-3Pa,加热温度为150-160℃,沉积速率为3000-3500nm/min。
所述步骤C中的膜厚为3-5μm。通过对常规镀膜的手段重新限定其镀膜条件,结合本发明的底膜层油墨,优选真空度为5*10-3Pa,加热温度为150-160℃,沉积速率为3000-3500nm/min,得到的SiO2膜致密性好,稳定性高,透光性好。
D:镀TiO2膜:在SiO2膜上镀一层TiO2膜,真空度为5*10-3Pa,加热温度为150-160℃,沉积速率为3000-3500nm/min。
优选的,所述步骤D中的膜厚为3-5μm。得到的TiO2膜致密性好,稳定性高,透光性好,耐磨性高。
E、利用等离子体浸没离子注入设备制备Ti-Si超硬膜:装置安装2块阴极分别连接Ti和Si两种离子源,每块阴极由单独放电电源和触发电源控制,放电电流通过控制电源脉宽单独调节,涂层制备参数如下:N2流量50-60mL/min,气压0.3-0.5Pa,偏压20kV,脉冲频率50Hz,高压脉宽45-50μs,涂层中Si体积含量为30-40%。Ti-Si超硬膜的设置能够有效提高手机玻璃面板的硬度,不易被压爆和压破,有效延长手机面板的使用寿命。
F:喷涂UV面漆:在TiO2膜的表面上喷涂UV面漆,温度45-60℃、湿度为20-40%,喷枪气压为35-45*104Pa,面漆厚为3-5μm,烘干温度为70-80℃,烘干后进行UV紫外光固化,固化时间为30min。在TiO2膜上喷涂一层UV面漆保护,进一步增强手机面板的耐刮性。
其中,所述硅烷偶联剂的通用式为Y(CH2)nSiX3,其中,n=0~3,X表示包括氯基、甲氧 基、乙氧基、甲氧基乙氧基或乙酰氧基在内的可水解基团,Y表示包括乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基在内能与树脂起反应的有机官能团。该硅烷偶联剂对于底膜层具有较强的活化性能,提高金色颜料在UV光油中的混合均匀度。
其中,所述步骤F中的UV面漆由以下重量份的组分组成:
聚氨酯丙烯酸酯树脂 10-15份
聚醚改性三硅氧烷化合物 0.5-0.8份
聚三氟氯乙烯 0.5-0.8份
环氧丙烷丁基醚 10-15份
UV光油 15-20份
苯甲酰甲酸甲酯 5-8份。
本发明提供的UV面漆中,含有聚三氟氯乙烯,由于氟的电负性较高,含氟聚合单体中的 C-F 键比碳原子与其他原子形成的单键键能大、键长短,受热后难分解,耐热性能好。此外,C-F键的刚性强,能使得到的膜层具有良好的硬度,从而具有良好的耐刮擦性。聚氨酯丙烯酸酯树脂增加了所得膜层的柔性,使膜层具有良好的韧性,不易出现气泡,裂痕等。聚醚改性三硅氧烷化合物能够降低膜层的表面张力,Si-O键具有良好的柔性,与刚性的C-F键配合,可以使膜层具有良好的耐刮擦性的同时具有良好的附着性,使得膜层不易脱落。本发明的UV面漆抗刮效果好,保护性强,透光率高。本发明的UV面漆加入聚醚改性三硅氧烷化合物和聚三氟氯乙烯能够有效改善玻璃面板表面的疏水疏油性能和表面能性能,涂布面漆之后,涂层表面层表面张力低于30J/m2,即水与涂层的接触角大于90°,油与涂层的接触角大于60°,涂层表面具有良好的防油污和清洁效果,因此当指纹附着在玻璃面板上时,极易被擦拭清除,防指纹效果好。
其中,所述聚氨酯丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度为50~70℃,重均分子量为50000至250000。有利于提高耐刮性和稳定性,固化速度快。
本发明的有益效果在于:本发明通过对印刷后的玻璃面板进行预处理、涂布底膜层、镀膜和涂布面漆等工序,对印刷后的玻璃面板进行镀膜保护处理,并且赋予该镀膜层具有金色光泽,对镀膜的工艺参数和使用的油墨配方做了特定的研发和限定,使手机面板保持原本的性能,提高其高透光性和耐磨性,更重要的是,超硬镀膜的存在能够提高手机面板的防爆性能。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法,包括以下步骤:
A:预处理:利用质量浓度为4%的NaOH的水溶液对印刷表面逆行擦洗,然后用清水超声波清洗15min,再用纯水冲洗,再用质量浓度为5%的异丙醇水溶液超声清洗2min,最后用超声波纯水清洗后冲洗,经氮气吹干。
B:涂底膜层:在清洗后的手机玻璃印刷层表面涂布一层金色的底膜层,温度为50℃,湿度为15%,喷枪气压为30*104Pa,膜厚为8μm,烘干温度为70℃,并且进行UV紫外光固化。
其中,所述步骤B中的底膜层使用的涂料由以下重量份的原料组成:
UV光油 20份
硅烷偶联剂 2份
金色颜料 1.5份
1,2-二氯乙烯 3份。
优选的,所述金色颜料由以下重量份的原料组成:
氧化铁红 0.05份
炭黑 0.05份
酞青绿 0.05份
亮彩珍珠银白 10份
金色 15份
闪光金 15份
蜡 4份。
C:镀SiO2膜:将固化后的手机玻璃的底膜层表面真空镀上一层SiO2膜;真空度为5*10-3Pa,加热温度为150℃,沉积速率为3000nm/min。
E:镀TiO2膜:在SiO2膜上镀一层TiO2膜,真空度为5*10-3Pa,加热温度为150℃,沉积速率为3000nm/min。
F:喷涂UV面漆:在TiO2膜的表面上喷涂UV面漆,温度60℃、湿度为20%,喷枪气压为45*104Pa,膜厚为5μm,烘干温度为80℃,烘干后进行UV紫外光固化,固化时间为30min。
其中,所述步骤F中的UV面漆由以下重量份的组分组成:
聚氨酯丙烯酸酯树脂 15份
聚醚改性三硅氧烷化合物 0.5份
聚三氟氯乙烯 0.5份
环氧丙烷丁基醚 15份
UV光油 20份
苯甲酰甲酸甲酯 5份。
其中,所述聚氨酯丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度为70℃,重均分子量为50000。
实施例2
一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法,包括以下步骤:
A:预处理:利用质量浓度为5%的NaOH的水溶液对印刷表面逆行擦洗,然后用清水超声波清洗15min,再用纯水冲洗,再用质量浓度为3%的异丙醇水溶液超声清洗2min,最后用超声波纯水清洗后冲洗,经氮气吹干。
B:涂底膜层:在清洗后的手机玻璃印刷层表面涂布一层金色的底膜层,温度为60℃,湿度为10%,喷枪气压为20*104Pa,膜厚为5μm,烘干温度为80℃,并且进行UV紫外光固化。
其中,所述步骤B中的底膜层使用的涂料由以下重量份的原料组成:
UV光油 25份
硅烷偶联剂 4份
金色颜料 4份
1,2-二氯乙烯 2份。
优选的,所述金色颜料由以下重量份的原料组成:
氧化铁红 0.05份
炭黑 0.05份
酞青绿 0.05份
亮彩珍珠银白 10份
金色 15份
闪光金 15份
蜡 4份。
步骤3:镀SiO2膜:将固化后的手机玻璃的底膜层表面真空镀上一层SiO2膜;真空度为5*10-3Pa,加热温度为160℃,沉积速率为3200nm/min。
E:镀TiO2膜:在SiO2膜上镀一层TiO2膜,真空度为5*10-3Pa,加热温度为160℃,沉积速率为3300nm/min。
F:喷涂UV面漆:在TiO2膜的表面上喷涂UV面漆,温度45℃、湿度为40%,喷枪气压为35*104Pa,膜厚为3μm,烘干温度为70℃,烘干后进行UV紫外光固化,固化时间为30min。
其中,所述F中的UV面漆由以下重量份的组分组成:
聚氨酯丙烯酸酯树脂 10份
聚醚改性三硅氧烷化合物 0.8份
聚三氟氯乙烯 0.8份
环氧丙烷丁基醚 15份
UV光油 15份
苯甲酰甲酸甲酯 8份。
其中,所述聚氨酯丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度为50℃,重均分子量为250000。
实施例3
一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法,包括以下步骤:
A:预处理:利用质量浓度为4%的NaOH的水溶液对印刷表面逆行擦洗,然后用清水超声波清洗15min,再用纯水冲洗,再用质量浓度为4%的异丙醇水溶液超声清洗2min,最后用超声波纯水清洗后冲洗,经氮气吹干。
B:涂底膜层:在清洗后的手机玻璃印刷层表面涂布一层金色的底膜层,温度为55℃,湿度为12%,喷枪气压为25*104Pa,膜厚为5-8μm,烘干温度为75℃,并且进行UV紫外光固化。
其中,所述步骤B中的底膜层使用的涂料由以下重量份的原料组成:
UV光油 15份
硅烷偶联剂 1份
金色颜料 3份
1,2-二氯乙烯 2.5份。
优选的,所述金色颜料由以下重量份的原料组成:
氧化铁红 0.05份
炭黑 0.05份
酞青绿 0.05份
亮彩珍珠银白 10份
金色 15份
闪光金 15份
蜡 4份。
步骤3:镀SiO2膜:将固化后的手机玻璃的底膜层表面真空镀上一层SiO2膜;真空度为5*10-3Pa,加热温度为155℃,沉积速率为3000-3500nm/min。
E:镀TiO2膜:在SiO2膜上镀一层TiO2膜,真空度为5*10-3Pa,加热温度为150-160℃,沉积速率为3000-3500nm/min。
F:喷涂UV面漆:在TiO2膜的表面上喷涂UV面漆,温度45-60℃、湿度为20-40%,喷枪气压为35-45*104Pa,面漆厚为3-5μm,烘干温度为70-80℃,烘干后进行UV紫外光固化,固化时间为30min。
其中,所述步骤F中的UV面漆由以下重量份的组分组成:
聚氨酯丙烯酸酯树脂 10份
聚醚改性三硅氧烷化合物 0.6份
聚三氟氯乙烯 0.7份
环氧丙烷丁基醚 10份
UV光油 17份
苯甲酰甲酸甲酯 6份。
其中,所述聚氨酯丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度为60℃,重均分子量为20000。
实施例4
一种手机玻璃面板超硬防***的制备方法,包括以下步骤:
A:预处理:利用质量浓度为3%的NaOH的水溶液对印刷表面逆行擦洗,然后用清水超声波清洗15min,再用纯水冲洗,再用质量浓度为3%的异丙醇水溶液超声清洗2min,最后用超声波纯水清洗后冲洗,经氮气吹干。
B:涂底膜层:在清洗后的手机玻璃印刷层表面涂布一层金色的底膜层,温度为57℃,湿度为10%,喷枪气压为32*104Pa,膜厚为7μm,烘干温度为70℃,并且进行UV紫外光固化。
其中,所述步骤B中的底膜层使用的涂料由以下重量份的原料组成:
UV光油 20份
硅烷偶联剂 3份
金色颜料 2.5份
1,2-二氯乙烯 2.7份。
优选的,所述金色颜料由以下重量份的原料组成:
氧化铁红 0.05份
炭黑 0.05份
酞青绿 0.05份
亮彩珍珠银白 10份
金色 15份
闪光金 15份
蜡 4份。
步骤3:镀SiO2膜:将固化后的手机玻璃的底膜层表面真空镀上一层SiO2膜;真空度为5*10-3Pa,加热温度为160℃,沉积速率为3500nm/min。
E:镀TiO2膜:在SiO2膜上镀一层TiO2膜,真空度为5*10-3Pa,加热温度为157℃,沉积速率为3500nm/min。
F:喷涂UV面漆:在TiO2膜的表面上喷涂UV面漆,温度55℃、湿度为35%,喷枪气压为35-45*104Pa,膜厚为4μm,烘干温度为80℃,烘干后进行UV紫外光固化,固化时间为30min。
其中,所述步骤F中的UV面漆由以下重量份的组分组成:
聚氨酯丙烯酸酯树脂 13份
聚醚改性三硅氧烷化合物 0.6份
聚三氟氯乙烯 0.6份
环氧丙烷丁基醚 15份
UV光油 15份
苯甲酰甲酸甲酯 8份。
其中,所述聚氨酯丙烯酸酯树脂的玻璃化转变温度为55℃,重均分子量为100000。
性能测试
(1)铅笔硬度测试 参照标准GB/T6739-1996对涂膜硬度进行测试。
(2)附着力测试 参照标准GB/T6739-1998划格法测定基材涂敷涂膜的附着力,附着力分为0、1、2、3、4、5五个等级。
(3)光泽度测试 用光泽度仪来测定涂层的光泽度。
(4)抗刮性能 将涂膜后的玻璃面板水平放置,将加有一定质量砝码(砂面面向样品)从表面均匀划过,以出现明显划痕的最小质量表示涂敷涂层的手机面板的抗刮性能。
(5)防指纹性能测试 用记号笔在面板上做记号,然后擦拭观察残余印记。本发明所指出的防指纹效果好,并且是指指纹印不上,而是只容易被擦拭清除。
具体测试结果如下表所示:
实施例 |
硬度 |
附着力 |
光泽度 |
抗刮性 |
防指纹 |
1 |
5H |
0级 |
101 |
25mg/60次 |
马克笔的油墨收缩小,能连续成线,用无纺布一次擦拭无残留印记 |
2 |
5H |
0级 |
102 |
25mg/58次 |
马克笔的油墨收缩小,能连续成线,用无纺布两次擦拭无残留印记 |
3 |
5H |
0级 |
1012.8 |
25mg/55次 |
马克笔的油墨收缩小,能连续成线,用无纺布一次擦拭无残留印记 |
4 |
5H |
0级 |
101.5 |
25mg/60次 |
马克笔的油墨收缩小,能连续成线,用无纺布一次擦拭无残留印记 |
针对本发明特增加了钢丝绒摩擦的耐摩擦检测,与常规的一般手机玻璃镀膜屏相比,本发明的耐摩擦次数为1000次,达到较高的耐摩擦性能,证明本发明添加了聚醚改性三硅氧烷化合物、聚三氟氯乙烯和环氧丙烷丁基醚,能够提高手机面板的耐磨性。
从上述的表格可以看出,本发明的手机面板镀膜之后,附着力好、硬度强、光泽度好,抗刮性强,防指纹效果突出。
上述实施例为本发明较佳的实现方案,除此之外,本发明还可以其它方式实现,在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。