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挑战难加工材料的日本企业(9) 浏览:
文章来源:中国刀具信息网  添加人:阿刀   添加时间:2013-08-28

    “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)、生产硬质合金材料的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。
    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。
    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。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。
    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。
    对硬质透明膜进行通常的冲压加工后,薄膜的加工截面会产生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。
    “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。
    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。”
    (来源:日经BP社)

刀具信息网 责任编辑:小山