المبدأ وعملية الطلاء وتقييم أداء الطلاء المضاد لبصمات الأصابع (AF) على ألواح الغطاء الزجاجي
1. تعريف ومبدأ وخصائص طلاء التركيز البؤري التلقائي
① طلاء AF، المعروف أيضًا باسم الطلاء المضاد لبصمات الأصابع، هو اختصار لفيلم مضاد لبصمات الأصابع.
طلاء AF عبارة عن معالجة سطحية مصممة لمقاومة بصمات الأصابع. الاسم الكامل هو فيلم مضاد لبصمات الأصابع. بصمات الأصابع هي بقايا تترك على سطح الجسم بعد لمسه بالأصابع. وتتكون هذه المخلفات بشكل رئيسي من الزيوت والعرق والغبار والملوثات الأخرى. عندما تنفصل الأصابع عن سطح الجسم، غالبًا ما تبقى بقايا بصمات الأصابع خلفها.
يشبه مبدأ الطلاء المضاد لبصمات الأصابع للتركيز البؤري التلقائي "تأثير ورقة اللوتس"، حيث تتم معالجة سطح الجسم لتغيير قابليته للبلل، مما يجعل من الصعب على الملوثات الالتزام به. وهذا يساعد على منع بصمات الأصابع والملوثات الأخرى من الالتصاق بالسطح. بعد معالجة التركيز البؤري التلقائي، يُظهر زجاج الغطاء خصائص ممتازة كارهة للماء. عادةً ما تكون زاوية ملامسة الماء على سطح الزجاج المعالج ≥110°، مما يوفر ملمسًا سلسًا ويقلل بشكل كبير من تراكم الأوساخ والبقع، وبالتالي تعزيز تجربة المستخدم.

② مبدأ طلاء التركيز البؤري التلقائي المضاد لبصمات الأصابع:
من خلال عمليات تصنيع محددة، يتم تشكيل طبقة رقيقة مضادة لبصمات الأصابع بمقياس النانو على سطح لوحة الغطاء الزجاجي. تعمل هذه الطبقة على تقليل التوتر السطحي للزجاج إلى الحد الأدنى، مما يمنحه مقاومة قوية للماء والزيوت ومقاومة للملوثات العضوية. ونتيجة لذلك، يحافظ السطح الزجاجي على مظهر أملس ونظيف لفترة طويلة.
حاليًا، المادة الأساسية الأساسية المستخدمة في الطلاءات المضادة لبصمات الأصابع هي مركبات تحتوي على الفلور. تحتوي هذه الجزيئات على مجموعتين وظيفيتين رئيسيتين: مجموعات السيلان التفاعلية ومجموعات الفلور العضوية.
● مجموعات السيلان التفاعلية: يمكن أن تتفاعل كيميائيًا مع الماء (مجموعات الهيدروكسيل- OH) الموجودة على سطح الزجاج (SiO₂)، وتشكل روابط تساهمية قوية (روابط سيلوكسان)، والتي تثبت الطلاء بقوة على الركيزة الزجاجية.
● مجموعات الفلور العضوية: وهي المسؤولة عن توفير توتر سطحي منخفض للغاية وهي المفتاح لتحقيق الكارهة للماء، ومقاومة الزيت، والأداء المضاد لبصمات الأصابع.

آلية التفاعل المحددة لطلاء AF هي كما يلي: يخضع السيلوكسان لتفاعل التحلل المائي مع الماء في الغلاف الجوي لتشكيل مجموعات السيلانول؛ ثم تتفاعل مجموعات السيلانول المفلورة كيميائيًا مع مجموعات السيلانول الموجودة على السطح الزجاجي، مما يتيح لطلاء التركيز البؤري التلقائي الالتصاق على السطح الزجاجي.
③ خصائص طلاء التركيز البؤري التلقائي:
هناك طرق وتقنيات مختلفة لمعالجة الأسطح المضادة للتلوث، مثل تطبيق الطلاءات المضادة للقاذورات، أو إجراء عمليات النقش الدقيق على السطح، أو استخدام AG (الزجاج المضاد للتوهج). ومع ذلك، تميل هذه العمليات إلى التأثير على النفاذية البصرية للغطاء الزجاجي، وخشونة السطح، ونعومة إلى حد ما. لذلك، بالنسبة لوحدات العرض ذات التصفيح الكامل، يتم حاليًا تحقيق المعالجة المضادة لبصمات الأصابع على سطح الغطاء الزجاجي عن طريق الترسيب (عبر التبخر الفراغي) أو رش طبقة شفافة للتركيز البؤري التلقائي مضادة لبصمات الأصابع على السطح.
الميزات الفريدة لعملية طلاء AF:
● لا يغير الملمس الأصلي لسطح الغطاء الزجاجي.
● يوفر أداءً بصريًا ممتازًا دون أي تأثير سلبي على نفاذية الضوء للغطاء الزجاجي.
● توتر سطحي منخفض للغاية، مما يوفر خصائص فعالة طاردة للماء، ومقاومة للزيت، ومضادة لبصمات الأصابع.
● مقاومة جيدة للطقس ومقاومة للمواد الكيميائية، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومعامل احتكاك ديناميكي منخفض، وملمس لطيف.
2. تعميم عمليات طلاء AF
هناك طريقتان شائعتان لترسيب الأغشية الرقيقة: PVD (ترسيب البخار الفيزيائي) وCVD (ترسيب البخار الكيميائي). يمكن تصنيف PVD أيضًا إلى طلاء التبخر الفراغي، وطلاء الاخرق الفراغي، والطلاء الأيوني الفراغي.
حاليًا، العمليتان الرئيسيتان المستخدمتان في طلاء التركيز البؤري التلقائي هما طلاء التبخر الفراغي (عملية التبخر) وطلاء الرش (العملية الرطبة).
① عملية التبخر الفراغي للتركيز البؤري التلقائي: في ظل ظروف الفراغ، يتم استخدام شعاع إلكتروني عالي السرعة يتم إنشاؤه بواسطة مسدس إلكتروني لقصف وتسخين مادة طلاء التركيز البؤري التلقائي، مما يؤدي إلى تبخرها وترسبها على سطح الغطاء الزجاجي، مما يشكل طبقة طلاء تركيز بؤري تلقائي كثيفة.

في عملية التبخر الفراغي للتركيز البؤري التلقائي، يجب أولاً تنظيف الغطاء الزجاجي جيدًا. بعد ذلك، يتم ترتيب الأغطية الزجاجية بشكل صحيح وتعليقها داخل غرفة الطلاء، لاستكمال تحضير الطلاء المسبق.
أثناء عملية تبخر التركيز البؤري التلقائي، يتم ترسيب طبقة من SiO₂ أولاً على سطح الغطاء الزجاجي (يعمل SiO₂ كطبقة التصاق وسيطة)، يليها ترسيب طبقة طلاء التركيز البؤري التلقائي. بعد الطلاء، تتم إزالة الأغطية الزجاجية من المبخر ووضعها في بيئة غرفة نظيفة لتظل دون إزعاج لمدة ساعتين على الأقل. أخيرًا، يتم إجراء الفحص البصري، وتطبيق طبقة الحماية، والتعبئة، والشحن.

بعد اكتمال طلاء التركيز البؤري التلقائي عن طريق التبخر، على الرغم من تشكل طبقة فيلم التركيز البؤري التلقائي، إلا أن حالتها ليست مستقرة بعد. إن ترك الأغطية الزجاجية تقف دون إزعاج لفترة معينة قبل وضع الطبقة الواقية يسمح لأي مجموعات وظيفية نشطة متبقية بمواصلة التفاعل بشكل كامل، مما يمكّن طبقة طلاء التركيز البؤري التلقائي من تحقيق خصائص الأداء المقصودة، مثل قوة الالتصاق ومقاومة التآكل.
② عملية طلاء رذاذ التركيز البؤري التلقائي:
إن عملية الطلاء بالرش للتركيز البؤري التلقائي هي طريقة طلاء للتركيز البؤري التلقائي منخفضة التكلفة وعالية الإنتاجية تم تطويرها استنادًا إلى الترسيب الفراغي، وهي مصممة لتقليل تكاليف المعدات. في هذه العملية، يتم رش محلول التركيز البؤري التلقائي بشكل موحد على سطح الغطاء الزجاجي باستخدام الضغط العالي لتشكيل طبقة طلاء التركيز البؤري التلقائي. يتم بعد ذلك خبز الغطاء الزجاجي تحت ظروف درجة حرارة يمكن التحكم فيها (160-180 درجة مئوية) لمدة محددة (10-15 دقيقة) لتعزيز التصاق طبقة طلاء التركيز البؤري التلقائي بالسطح الزجاجي.

يعد تدفق العملية لطريقة طلاء الرش بالتركيز البؤري التلقائي أبسط مقارنةً بعملية التبخر بالفراغ للتركيز البؤري التلقائي، ويتكون بشكل أساسي من الخطوات التالية: تنظيف البلازما، ورش التركيز البؤري التلقائي، والخبز، والفحص البصري، وتطبيق الفيلم وتغليفه.
الفرق الأساسي بين طلاء الرش AF وعمليات التبخر الفراغي:
في عملية التبخر الفراغي AF، يتم ترسيب طبقة انتقالية من SiO₂ تحت ظروف الفراغ في وقت واحد مع طلاء AF في خطوة ترسيب واحدة، في حين أن عملية الطلاء بالرش لا تتضمن مثل هذه الطبقة الانتقالية. في عملية التبخر الفراغي، تشكل الطبقة الانتقالية SiO₂ رابطة قوية مع كل من الركيزة الزجاجية وطبقة التركيز البؤري التلقائي. ونتيجة لذلك، فإن طلاء الضبط البؤري التلقائي الناتج عن التبخر الفراغي يتفوق على طبقة الضبط البؤري التلقائي المطلية بالرش عبر اختبارات حدود الأداء المختلفة. تشمل اختبارات المقارنة الأكثر مباشرة مقاومة التآكل واختبار المقاومة الكيميائية.
الملخص النهائي لاختيار المنتج:
بالنسبة للمنتجات المتوسطة إلى المنخفضة الجودة، يمكن لعملية الطلاء بالرش بشكل عام أن تلبي المتطلبات في جميع الجوانب، مع توفير تكلفة أقل وكفاءة إنتاجية أعلى - مما يجعلها الخيار المفضل. بالنسبة للمنتجات المتطورة - خاصة تلك التي تتطلب موثوقية عالية، أو متانة، أو مقاومة ممتازة للتآكل، أو طلاءات AR (مضادة للانعكاس) إضافية - فإن عملية التبخر الفراغي هي الحل الأمثل.
3. هناك ثلاث طرق لاختبار أداء طلاءات AF: اختبار مقاومة التآكل، واختبار زاوية ملامسة الماء، ومعامل اختبار الاحتكاك الديناميكي.
① اختبار زاوية ملامسة الماء:
تشير زاوية ملامسة الماء، والمعروفة أيضًا باسم زاوية التلامس، إلى الزاوية المتكونة بين قطرة سائلة وسطح مادة صلبة عندما تهبط القطرة عليها. بسبب التوتر السطحي للسائل، يتم إنشاء هذه الزاوية عند السطح البيني بين السائل والمستوى الصلب، وتعرف بزاوية ملامسة الماء.

● الغرض من اختبار زاوية ملامسة الماء:
لتقييم أداء مقاومة بصمات الأصابع لطبقة طلاء التركيز البؤري التلقائي على سطح الغطاء الزجاجي بشكل أساسي.
● شروط اختبار زاوية ملامسة الماء:
ضع الغطاء الزجاجي على منصة الاختبار بحيث يكون الجانب المطبوع بالحبر متجهًا لأسفل، وقم بقياس زاوية ملامسة الماء على السطح المطلي بـ AF. يوصى عمومًا بقياس زاوية التلامس في خمسة مواقع مختلفة لتقييم تجانس طلاء التركيز البؤري التلقائي.
● معايير قبول زاوية تماس الماء:
يجب أن تكون زاوية ملامسة الماء على السطح المطلي بـ AF للغطاء الزجاجي ≥110°؛ للحصول على متطلبات أكثر صرامة، يوصى بتحقيق ≥115 درجة.
② اختبار مقاومة التآكل:
عادة ما يتم استخدام مواد اختبار مختلفة، في المقام الأول الصوف الفولاذي والممحاة. بغض النظر عما إذا تم استخدام الصوف الفولاذي أو الممحاة، فإن إجراءات الاختبار ومعايير التقييم متشابهة بشكل عام.
● الغرض من اختبار مقاومة التآكل:
لتقييم الأداء ومقاومة التآكل لطبقة طلاء التركيز البؤري التلقائي الموجودة على سطح الغطاء الزجاجي بشكل أساسي.
● إجراء اختبار مقاومة التآكل:
--- قبل الاختبار، قم بقياس زاوية ملامسة الماء على السطح المطلي بالتركيز البؤري التلقائي للغطاء الزجاجي في خمسة مواقع موزعة بالتساوي. يجب أن تكون زاوية ملامسة الماء الأولية بشكل عام ≥110°؛ للمتطلبات الأكثر صرامة، يوصى بـ ≥115 درجة.
--- استخدم طرف كشط مقاس 20 × 20 مم (10 × 10 مم للمتطلبات الأكثر صرامة) مع صوف فولاذي #0000 أو ممحاة، مع تطبيق حمولة 1000 جرام. قم بإجراء 2000 دورة ترددية (2500 للمتطلبات الأكثر صرامة) على مدى 40 مم بسرعة 40 دورة/دقيقة (60 دورة/دقيقة للمتطلبات الأكثر صرامة). تعتبر كل حركة كاملة ذهابًا وإيابًا بمثابة دورة واحدة.
--- بعد الانتهاء من اختبار تآكل الصوف الفولاذي أو الممحاة، حدد ثلاث نقاط داخل المنطقة المتآكلة على السطح المطلي بـ AF للغطاء الزجاجي وقم بقياس زاوية ملامسة الماء لتحديد قيمتها بعد التآكل.
● معايير قبول اختبار مقاومة التآكل:
بعد الاختبار، يجب ألا يكون هناك تقشير أو انفصال لطبقة التركيز البؤري التلقائي على سطح الغطاء الزجاجي، ويجب أن تظل زاوية ملامسة الماء أكبر من 100 درجة.
③ معامل اختبار الاحتكاك الديناميكي:
● الغرض من اختبار معامل الاحتكاك الديناميكي:
يؤثر معامل الاحتكاك الديناميكي بشكل مباشر على ملمس سطح الغطاء الزجاجي. إذا لم يتم معالجة سطح الغطاء الزجاجي بطبقة AF، فإن معامل الاحتكاك الديناميكي يكون مرتفعًا جدًا عادةً.
● شروط اختبار معامل الاحتكاك الديناميكي:
ضع ورق الوزن الدقيق Asahiwell تحت كتلة موزونة بحمولة 200±20 جم. ثم ضع ورقة الوزن المدمجة والكتل الموزونة على السطح المطلي بـ AF للغطاء الزجاجي. اسحب الكتلة عبر السطح بسرعة 100 مم/دقيقة على مسافة اختبار تبلغ 50 مم.
● معايير قبول معامل الاحتكاك الديناميكي:
الشرط القياسي لمعامل الاحتكاك الديناميكي هو .050.05؛ للمتطلبات الأكثر صرامة، ينبغي أن يكون .030.03.