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摘 要：项目是新型触摸屏盖板研发。从研发新型盖板材料的必要性出发，结合项目情况，首先分析了研发新型材料的可行性，指出新型材料拥有广阔市场，且现有生产工艺可为盖板的研发工作提供支持，然后结合项目难点制定了针对性解决方案，顺利解决了项目在研发材料、镀膜、量产方面遇到的难题，最后取得了符合客户预期的理想成果，希望为有关从业人员提供帮助。

关键词：触摸屏；新型盖板；可行性分析

引言

在快速发展的电子设备市场，触摸屏盖板作为用户与设备直接互动的介质，其性能优劣直接影响用户体验。传统的无机玻璃盖板虽具有良好的透光性和硬度，但由于存在脆性大、重量重、破碎后产生碎片伤人、可热弯成形性能差等缺陷，已经无法充分满足消费者对驾驶安全性能、设计多样性等多重需求。鉴于此，有关人员决定探索基于PMMA/PC/PMMA复合树脂的新型盖板材料，期望通过新型材料卓越的韧性、轻盈特性、优异的光学性能、安全性以及可塑性，为触摸屏盖板提供创新解决方案，推动产品从实验室到市场的转化，满足未来智能设备对高性能触摸盖板的迫切需求。

1 项目概况

近几年，随着智能手机、平板电脑等智能设备的普及，用户对触摸屏盖板材料的性能要求越来越高。传统的无机玻璃盖板虽然透明性良好、硬度高，但在驾驶安全性、重量方面的不足，并且较差的可热弯可塑性能限制了其在智能汽车等高端设备上的应用。本项目旨在开发基于PMMA/PC/PMMA复合树脂的新型触摸屏盖板，以提供更高的安全性和更轻的重量，满足市场对安全耐用、轻便切高可塑性材料的需求。复合材料结合了PMMA的高的表面硬度和PC的高冲击强度，不仅克服了传统玻璃盖板的脆性和重量问题，还提供了卓越的透光率和优异的触感体验，解决了无机玻璃存在的碎片伤人问题以及热弯成形性能差的问题，材料良好的耐刮擦性能、易于塑形以及安全性的特点，使得复合树脂盖板在设计和应用上更加灵活多样[1]。最终，通过精确的工艺控制和高质量的生产流程，新型复合树脂盖板展现出了强大的市场潜力，有望成为触摸屏盖板材料的优选方案。

2 可行性分析

2.1 市场分析

触摸屏是能够实时接收触头或其他主流输入讯号的新型感应液晶显示屏[2]。用户手指接触屏幕所显示图形按钮后，屏幕自带触觉反馈系统将发挥与传统机械按钮面板相同的作用，通过液晶显示屏为用户显示生动且直观的影音画面。该产品在手机、车载等领域拥有广阔市场。针对手机市场，2016年，世界范围内共生产14亿部手机，我国手机产量占世界生产总量的85%左右，约为12亿部。针对车载市场，2015年，全球共生产8600万辆汽车，其中，我国占2450万辆，且每辆汽车均安装有多块触摸屏。而在科技飞速发展的当下，车载导航技术发生了明显变化，导航仪、中控和后座娱乐系统均改为触摸屏，同时抬头显示仪也日益普及。针对智能设备市场，2017年，智能穿戴设备、家居、医疗和工控的市场规模约为50亿元，产品数量也达到了惊人的10亿台，2023年全球汽车销量7246万辆，其中新能源汽车达1465万辆，车载触控屏需求逐年增加，且市场规模仍在持续扩大，

2.2 技术方案

项目团队所研发的复合材料具有安全系数高、光学性能良好、耐冲击性理想等优点，可进行热弯曲加工，制成能够用于曲面触摸屏的盖板。为了提升复合树脂的表面性能，满足触摸屏盖板在实际应用中的苛刻要求，必须对板材表面进行一系列特殊的加工处理。由于该树脂表面的初始铅笔硬度较低，容易受到刮擦损伤，因此，需要通过适当的加硬处理，提高其耐刮擦能力。另外，为满足用户对视觉舒适度和触感体验的需求，盖板表面还需要进行防眩光镀膜、防反射镀膜以及防指纹镀膜。镀膜处理可以有效降低表面光线反射，减少指纹沾染，保持盖板清洁透亮，增强盖板的耐用性和美观性，进一步提升其在高竞争市场中的竞争力。膜系结构如图1所示：

2.3 生产工艺

本项目生产盖板的工艺如图2所示：

其中，大板为PC板、复合板以及亚克力板。离子除尘方法为离子风扇吹风除尘，由风扇为气流提供正负电荷，对大板表面静电进行中和，随后，通过物理吹风达到除尘的目的。淋涂UV涂料需要先将外购的涂料倾倒在提前准备的容器中，再将容器和喷头连接，确保涂料能够通过低压喷淋均匀覆盖大板表面。涂料中，改性丙烯酸树脂的占比在20%至30%间，改性丁二烯的占比在15%至35%间，酯类溶剂的占比在10%至55%间，硅树脂占比在10%至25%间，流平剂占比在5%至15%间，光起始剂占比在1%至5%间。未固化条件下，涂料呈液态且粘度为10，由于板材垂直于地面，因此，涂料能够在重力的影响下展示出良好的自流平效果。烘干板材表面涂料的设备为红外电加热隧道炉，烘干温度在60℃至90℃间，烘干时间控制在1min至3min这一范围内。固化方式优选UV固化，要求固化所使用紫外光灯的强度在300w/cm²至2000w/cm²之间。随后，通过贴膜机对固化后板材进行覆膜，保护膜可选择PE保护膜、PP保护膜、PET保护膜或是PVC保护膜。最后一步为烘干，由于涂料包括酯类溶剂，因此，烘干过程中会产生挥发性气体，需要使用活性炭吸附处理废气，确保经过处理的废气能够达到行业最新排放标准。

3 项目难点

在研发新型盖板的过程中，团队共遇到以下三个技术难点：一是触摸屏盖板对复合树脂基材耐冲击性、硬度所提出要求极为严格，需要与玻璃盖板持平或是超过玻璃盖板，因此，要通过多次试验，确定最佳的树脂成分比例，硬化剂添加量以及纤维增强材料的使用量，从而提升复合材料的整体机械强度[3]。除此之外，生产工艺同样需要精确调控，确保材料能够均匀固化，消除内应力，防止变形和微裂纹的产生。二是由于玻璃、树脂具有不同的理化性质，玻璃盖板所使用镀膜技术并不能够直接用于树脂盖板，为适应树脂的特性并充分发挥其优势，需要考虑树脂的耐温性、耐化学腐蚀性以及与其他材料的粘接性，研发专门的镀膜技术，确保镀膜处理既能增强树脂盖板的表面性能，又不损害其本身的透光率与柔韧性[4]。三是为保证产品性能、增加产量并控制成本，需优化生产流程，提高自动化水平，减少人力成本，批量采购原料降低成本，加强质量控制减少返工损耗。

4 改善方案

4.1 材料研发

材料研发环节，团队多次展开试验，根据试验结果对材料进行优化，最终成功研发出在耐冲击性、硬度方面有理想表现且性价比极高的新型复合树脂材料，用新型材料所制作盖板替代既有玻璃盖板的成品顺利通过安全性能测试。本项目所研发材料由PMMA、PC以及再次覆盖的PMMA三层材料复合而成，该设计充分利用了各组成材料的优异性能，以达到更佳的应用效果。其中，PMMA层为复合材料提供了优良的透明度和表面硬度，使得材料表面光滑、耐磨且具有良好的光学性质。PC层则是复合材料的核心，其作用在于赋予复合材料极高的韧性和抗冲击能力。该层所使用PC是典型的耐热、耐冲击的材料，可以在较宽的温度范围内使用，并做到长时间保持初始机械性能，该材料的加入显著提升了复合材料的抗冲击强度，使材料在遭受撞击时不易断裂。将PMMA与PC复合所得到材料综合了两者的优点，具有足够的透光率、光亮度以及优异的抗冲击性和耐热性。此外，为进一步提升产品性能，团队还对复合树脂表面进行了处理，通过硬化涂层、防刮膜贴合、边缘打磨等工艺的使用，使材料满足特定应用需求。

4.2 表面镀膜

由于盖板材料由玻璃变更为复合树脂，因此，对膜层抗老化性、附着力提出的要求均与以往不同。玻璃盖板所使用镀膜技术并不适用于树脂盖板，需对全新镀膜技术进行研发，以充分满足树脂盖板在防反射、防指纹、硬度还有防眩光方面的要求。实际工作中，团队在深入了解树脂材料所具有特性的前提下，结合项目情况，自行设计并研发了树脂盖板适用的镀膜技术，为镀膜性能可靠性、稳定性提供了保证。本项目所使用镀膜技术为硬化镀膜，通过在树脂表面施加基于有机硅或聚氨酯的清漆薄膜，增强其耐刮擦性和抗磨损能力。经硬化镀膜处理的盖板，其表面会变得更加坚固，能够承受日常使用中的摩擦和刮擦，延长产品的使用寿命[5]。硬化镀膜液需要先通过喷涂、滚涂或浸涂等方式均匀涂覆在树脂盖板表面，再经过UV固化、热固化使涂层硬化。除极特殊情况外，均优先考虑使用UV固化，原因在于该方法不需要热能激发化学反应，而是利用紫外光快速完成硬化过程。硬化镀膜的作用并不局限于增强耐用性，还包括保持树脂材料的透明度，不会对盖板的光学性质造成负面影响，这对于要求高透明度的应用尤为重要。另外，特殊情况下，硬化涂层还可以添加特殊功能，例如，抗指纹、防反射或增加表面滑顺度，以适应特定的应用需求。事实证明，硬化镀膜技术是提升树脂盖板表面性能的有效方法，科学使用该项技术不仅能够提高盖板的耐用性，还能够保持其优异的透明性和美观性。

4.3 量产工艺

除材料、镀膜技术外，团队还研究了量产工艺，通过对生产设备、生产流程做出调整，在实现高效量产目标的基础上，使生产成本得到有力控制。在实际工作中，先对现有的生产线展开了评估，判断其是否能够兼容新型盖板的生产需求。评估发现，现有设备并不能够满足生产要求，故决定投资新的机器，新机器能够处理新材料、精确加工新型盖板的尺寸和形状。随后，重新设计生产流程，引入自动化技术减少人工操作的错误，实施严格的质量控制措施，确保产品符合规定的标准。此外，为实现量产，本项目还建立了稳定的供应链，通过与供应商合作、对供应链进行风险管理等做法，有效预防潜在供应中断的问题出现，最大限度保证了原材料的连续供应和成本效益。

5 结语

本文基于新型触摸屏盖板研发问题，就研发可行性、研发难点和解决方案展开分析，最终经过研发新型树脂复合材料、全新表面镀膜技术、调整既有生产设备与流程等技术手段的应用，证明了改善方案的有效性，使研发过程中所遇到难点得到解决。基于此证明了研发新型盖板在扩大市场规模方面的作用，并针对技术方案、生产工艺提出了切实可行的建议。综上所述，本文制定了一套完整、可行的新型触摸屏盖板研发方案，对日后其他企业研发相同或是相似产品有指导价值。

参考文献：

[1] 周伯萌， 潘淼， 高开印， 等. 一种触摸屏电极薄膜定位与缺陷检测方法[J]. 南昌大学学报（工科版）， 2023， 45（04）： 404-408.

[2] 刘余东. 车载电容触摸屏的灵敏度与抗噪性能优化策略分析[J]. 电子技术， 2023， 52（05）： 31-33.

[3] 姚永新， 王龙梅， 周磊. 不同材质触摸屏保护膜抗污染性研究[J]. 玻璃， 2023， 50（04）： 26-32.

[4] 史世明， 李园园， 郑美珠， 等. 柔性AMOLED显示触摸屏技术现状及发展趋势[J]. 液晶与显示， 2022， 37（04）： 459-466.

[5] 樊晶， 仵小曦， 刘映宙， 等. 5G时代触摸屏盖板玻璃技术展望[J]. 玻璃， 2020， 47（09）： 13-18.

作者简介：陈君，男，汉族，1982.12-，浙江临海人，硕士研究生，工程师，研究方向：航空玻璃研发