北京时间08月23日消息，中国触摸屏网讯， “即使迎合新需求，开发出新材料，如果加工费力费成本，就无法充分发挥优势。此时就要依靠加工技术”，工业刃具生产商FINETEC（总部：福冈市）的代表董事社长本木敏彦说出了这样一番话。该公司与薄膜加工商OSP（总部：冈山县真庭市）、生产超硬合金材料的FUJI DIE（总部：东京）等合作开发的透明硬质膜冲压加工技术就是一个典型范例。
本文来自：http://www.51touch.com/material/news/focus/2013/0823/24536.html
“2011年度战略性基础技术高度化支持事业”之一。除3家公司外，九州大学和金属系材料研发中心也参与了开发。
剑指智能手机的保护玻璃
现在，为了替代智能手机和平板电脑顶层使用的表面保护玻璃，新开发的透明硬质膜层出不穷。材料种类繁多，有的是在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）内夹聚碳酸酯（PC）制成的共挤膜表面涂布硬质涂层，还有的是有机无机共聚体、光硬化性树脂。过去的硬质透明膜的铅笔硬度约为2～3H，现在已经出现了与玻璃相当，达到9H的产品（图1）。
图1：旨在替代玻璃的硬质透明膜
硬质透明膜的开发层出不穷。图为大日本印刷开发的铅笔硬度9H的薄膜。在聚甲基丙烯酸甲酯内夹聚碳酸酯的共挤膜表面涂布了硬质涂层。具备适度的柔软性。
与玻璃相比，硬质透明膜的特点是重量轻，耐冲击性好。因此，在表面硬度达到玻璃的水平后，这种薄膜很可能一举得到广泛普及。但其中也面临着困难的课题。铅笔硬度越高，薄膜越脆，越难使用生产效率高的冲压加工。冲压加工的周期约为3秒，而激光加工切割需要30秒左右，约是前者的10倍。当然也会造成制造成本暴涨。因此，对于建立硬质透明膜冲压加工技术，薄膜生产商有着强烈的需求。
截面上无数裂纹
下面让我们来看常见的冲压加工方法的原理（图2）。冲压加工是在冲压机的冲头一侧安装模具，内嵌按照保护层形状制作的冲压刃具。利用刃具的上下移动，把硬质透明膜冲压成保护层的形状。
图2：冲压加工流程
卷对卷输送来薄膜に，重头上安装的冲压模具下降，冲压薄膜（a）。（b）是内嵌刃具的冲压模具。倒过来安装在冲头上。
在实际生产中，硬质透明膜卷对卷向冲压机供应。硬质透明膜的上下两面贴有厚度约为50μm的保护膜，在冲压时，切割的深度将达到下侧保护膜的一半左右。因此，即使完成冲压，薄膜也不会七零八落。因为采用的是这样简单的一次性加工方式，所以周期才只需3秒左右。
而激光加工要按照保护层的形状照射激光进行切割。需要的时间长于一次性成形的冲压加工。现在主流的表面保护玻璃采用的是激光加工制造，如果能够改用硬质透明膜冲压加工，生产效率有望得到大幅提升，成本也有望得到压缩。但如上所述，如果进行通常的冲压加工，截面上会出现无数的裂纹。
图3（a）、（b）是对硬质透明膜进行通常的冲压加工后，薄膜的加工截面。截面上产生了大小不一的众多裂纹。虽说经过研磨之后仍可作为保护层使用，但耗费的成本大。为此，前面提到的3家公司尝试开发了无需后加工即可制作出高品质截面的冲压加工法。FINETEC负责开发冲压加工使用的刃具，FUJI DIE负责开发制造刃具的超硬合金，OSP负责实际的成形加工。
图3：冲压加工后的截面
（a）与（b）是过去冲压加工的截面。（c）是使用此次开发的刃具，在优化加工条件后进行冲压加工的截面。
“打碎”般的切割
在参与合作开发的九州大学和金属系材料研发中心的协助下，通过反复尝试，3家公司发现，在透明硬质膜的冲压加工中，如果切割时向薄膜施加剪切力，截面就会粗糙，但是，如果像“打碎”一样切割，因为主要是脆性断裂，所以很容易形成高品质的截面。因此，如何找到在保持截面整洁的状态下，诱发脆性断裂的加工条件，成为了实现硬质透明膜冲压加工的关键。
具体来说，重要的是刀头的平直度与角度。刀头平直度大，刀头就会同时接触薄膜，从而提高加工的均匀性。因此，刀头的平直度达到了亚微米尺度。
除此之外，刀头角度的优化还存在更加复杂的问题——最佳角度因加工的硬质透明膜的成分而异。即便是多层构造的薄膜，在加工时也必须进行相应的调整。也就是说，需要为薄膜逐一寻找最佳的刀头角度。
例如，对于某种硬质透明膜，90°是最佳刀头角度。而通常利用剪切力截断时，刀头角度是锐角，因此，这个结果与常识相去甚远。通过采用上述条件，纵90×横50×厚0.2mm、铅笔硬度9H的硬质透明膜省去后加工环节，实现了直接通过冲压加工进行制造〔图3（c）〕。
FINETEC研究开发室主任研究员坂口信介说：“我们现在仍然在开发智能手机保护层等使用的硬质透明膜，也在积极采用新的材料。并且，除了树脂膜，我们还在挑战玻璃膜的冲压加工。”
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