防护膜的制备方法及其装置与流程

本发明涉及防护膜技术领域，特别是涉及一种防护膜的制备方法及其装置。

背景技术：

现代装备要求正向轻量化、高强度、异形化发展，以pc、pmma等有机材料正在军用领域等得到广泛应用，如飞机座舱、飞挡玻璃、灯罩等透明窗口均采用有机材料替代了原有的无机玻璃材料。但相较无机玻璃材料，有机材料表面硬度较低，苛刻的服役环境下透过性能降低严重从而导致失效，为提高其使用寿命，必须在其表面增加防护层。相较传统的表面增硬处理技术，在透明窗口材料增加一层高透、具有优异抗砂蚀性能的聚氨酯、环氧树脂、有机硅等有机材料作为防护层成为新的方法之一，利用其高弹、自愈性，可实现对原有窗口防护的极大提升。

由于透明窗口的特殊性，必须保证窗口覆膜后透过性能基本不变，内部不能存在目视可见的气泡、条纹、褶皱等影响视效的杂质存在，同时，为保证防护效果，防护层厚度要均匀一致。

现有的可以用作防护层的聚氨酯、环氧树脂和有机硅等材料，多为ab双组份结构，目前使用的方法主要包括刷涂和浇注。前一方法，难以去除刷痕，厚度不均匀，影响视觉效果；后一种方法主要利用胶水的自重，让胶水自由流动，限于胶水的黏度，同样难以避免防护层不均匀性的问题，无法得到良好的防护层平整度。对于异型构件，上述方法则无法完成涂覆。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，提供一种防护膜的制备方法及其装置，所要解决的技术问题是使防护膜厚度均匀，防护膜光学质量好，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种防护膜的制备方法，包括：

在真空条件下，将覆膜浆体与待覆膜工件的待覆膜表面接触，控制覆膜浆体的厚度，并使覆膜浆体均匀铺展在待覆膜表面上；

加热固化，得到防护膜。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的防护膜的制备方法，其中所述真空条件为真空低于0.1pa。

优选的，前述的防护膜的制备方法，其中所述覆膜浆体为聚氨酯类胶水、环氧树脂胶水或有机硅胶水。

优选的，前述的防护膜的制备方法，其中所述待覆膜工件为异形透明窗口工件。

优选的，前述的防护膜的制备方法，其中所述防护膜的厚度为0.3mm-2mm。

优选的，前述的防护膜的制备方法，其中所述的将覆膜浆体与待覆膜工件的待覆膜表面接触，控制覆膜浆体的厚度，并使覆膜浆体均匀铺展在待覆膜表面上，具体包括：

根据待覆膜工件的待覆膜表面的外形和所需防护膜的厚度，加工对应的模具；

在模具内表面喷涂离型剂，将覆膜浆体倒入模具内，抽真空；

将覆膜浆体与待覆膜表面接触，控制待覆膜表面到模具的距离为所需防护膜的厚度，使覆膜浆体均匀铺展在待覆膜表面上。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种防护膜的制备装置，包括：

真空室，所述真空室与真空泵连接；

第一部件，用于装载待覆膜工件；

第二部件，用于装载模具，其中，所述模具与待覆膜工件的待覆膜表面的形状和尺寸相适配；

限位件，用于限定所述第一部件和第二部件之间的距离，使待覆膜工件与模具之间的距离为所需防护膜的厚度；

加热机构，位于所述模具的下方；

所述第一部件、第二部件、限位件和加热机构都位于所述真空室内。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的防护膜的制备装置，其中还包括：

支架，位于所述真空室内，所述第一部件安装在所述支架的上部，所述第二部件安装在所述支架的下部；

第一移动机构，与所述的第一部件连接，使所述第一部件上下移动；和/或，

第二移动机构，与所述的第二部件连接，使所述第二部件上下移动。

优选的，前述的防护膜的制备装置，其中所述第一移动机构密封地贯穿于所述真空室的顶面，采用密封轴密封，通过伺服电机控制；

所述第二移动机构密封地贯穿于所述真空室的底面，采用密封轴密封，通过伺服电机控制。

优选的，前述的防护膜的制备装置，其中所述模具的内表面为抛光光滑面；所述模具上开设溢流孔，用于排出多余的覆膜浆体。

借由上述技术方案，本发明提出的防护膜的制备方法及其装置至少具有下列优点：

1、本发明提出的防护膜的制备方法简单易行，真空度、加热温度等可调，针对不同的覆膜浆体，只需改变适当参数即可完成防护膜的制备，在真空条件下进行覆膜，并经均匀铺展，可以减少保护膜内部的气泡、褶皱等缺陷。

2、本发明提出的防护膜的制备装置可通过更换模具，得到厚度均匀的防护膜，并解决了异形工件覆膜困难，难以形成均匀厚度的防护膜的困扰。

3、本发明的防护膜的制备方法及其装置可用于异形透明窗口工件的覆膜，在异形透明窗口工件上形成均匀的防护膜，使得窗口的透光性好，避免了防护膜易产生气泡、褶皱等缺陷。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1示出了本发明的一个实施例提出的防护膜的制备装置的示意图；

图2示出了图1的防护膜的制备装置在覆膜时的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的防护膜的制备方法及其装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

本发明的一个实施例提出的一种防护膜的制备方法，其包括：在真空条件下，将覆膜浆体与待覆膜工件的待覆膜表面接触，控制覆膜浆体的厚度，并使覆膜浆体均匀铺展在待覆膜表面上；加热固化，得到防护膜。

本发明并不对待覆膜工件进行具体的限制，优选异形工件，由于异形工件的结构复杂，通过普通的喷涂或刷涂不易严格控制覆膜的厚度，并在重力作用下，很难形成均匀的保护膜。

作为优选实施方式，所述真空条件为真空度不低于0.1pa。

真空度低于0.1pa时，真空室和覆膜浆体中内剩余残留气体太多，覆膜后会残留微小气泡，影响光学质量。

作为优选实施方式，所述覆膜浆体为聚氨酯类胶水、环氧树脂胶水或有机硅胶水。更优选粘度不超过4000cp的透明类聚氨酯类胶水或环氧树脂胶水。

对覆膜浆体的要求，浆体的粘度不超过4000cp，这是因为粘度值太大，流动性差，覆膜效果不好。

作为优选实施方式，所述待覆膜工件为异形透明窗口工件。

当待覆膜工件为异形透明窗口工件时，由于要求覆膜后工件的窗口的透光性好，因此更优选透明类聚氨酯类胶水或环氧树脂胶水，保证较好的透光性，并控制胶水的粘度不超过4000cp，保证较好的覆膜效果。

作为优选实施方式，所述防护膜的厚度为0.3mm-2mm。

防护膜的厚度对形成的膜有着重要的影响，当防护膜厚度太薄，小于0.3mm时，防护膜的厚度不足，难以达到好的防护效果；当防护膜厚度太厚，大于2mm时，并不会增加防护膜的防护效果，反而会影响防护膜的附着性能，使得防护膜易脱落，因此，控制防护膜的厚度是防护膜制备的重要步骤。

作为优选实施方式，所述的将覆膜浆体与待覆膜工件的待覆膜表面接触，控制覆膜浆体的厚度，并使覆膜浆体均匀铺展在待覆膜表面上，具体包括：

根据待覆膜工件的待覆膜表面的外形和所需防护膜的厚度，加工对应的模具；

在模具内表面喷涂离型剂，将覆膜浆体倒入模具内，抽真空；

将覆膜浆体与待覆膜表面接触，控制待覆膜表面到模具的距离为所需防护膜的厚度，使覆膜浆体均匀铺展在待覆膜表面上。

本发明申请并不对模具的材质做具体的限定，选择是与胶水无反应、易加工、不易变形的材质，使用前需要将其内表面抛光处理。

本发明的方法得到的防护膜层厚度均匀，无气泡、褶皱等缺陷，涂覆后窗口的透光性好。解决了采用现有方法和装置无法在异形透明窗口上实现均匀性涂覆聚氨酯、环氧树脂等防护胶水等问题。

如图1所示，本发明的一个实施例还提出的一种防护膜的制备装置，其包括：

真空室1，所述真空室1与真空泵10连接；

第一部件2，用于装载待覆膜工件9；

第二部件3，用于装载模具4，其中，所述模具4与待覆膜工件9的待覆膜表面的形状和尺寸相适配；

限位件7，用于限定所述第一部件2和第二部件3之间的距离，使待覆膜工件9与模具4之间的距离为所需防护膜的厚度；

加热机构6，位于所述模具4的下方；

所述第一部件2、第二部件3、限位件7和加热机构6都位于所述真空室1内。

本发明实施例中，模具与待覆膜工件的待覆膜表面的形状和尺寸相适配是指：根据待覆膜工件的待覆膜表面的形状和所需防护膜的厚度，设计并加工对应的模具，并将模具安装在待覆膜工件的正下方，使待覆膜工件的待覆膜表面正对着模具的内表面，使得模具与待覆膜表面完全契合，以制得所需的防护膜。

本发明实施例不对限位件的形状和位置做具体的限定，只要能够限定待覆膜工件的待覆膜表面与模具内表面之间的距离，并保证待覆膜表面与模具内表面之间每个相应点一一对应，如图1-2所示，限位件7可设在第二部件3上，也可以设在第一部件2上，也可以设在模具4的边沿上。

加热机构位于模具的下方，为模具内的覆膜浆体的热固化提供热量，为了保证覆膜浆体固化均匀，需要保证其受热均匀，那么就需要加热机构发出的热能够均匀的散发到整个模具上，优选将加热机构均匀布置于模具的底部，通过温控表实现加热温度和加热时间的控制。

真空泵通过真空管道与真空室连接，并在真空管道上安装真空阀，在真空室内安装真空计用于测量真空室内的真空度。

所述防护膜的制备装置还可以设置一限位件8，用于限制模具4向下的移动范围，防止模具4移动向下过大，而挤压到加热机构6。当然也可以通过提前设定模具4的移动范围来避免类似的事情发生。

作为优选实施方式，所述防护膜的制备装置还包括：

支架，位于所述真空室内，所述第一部件安装在所述支架的上部，所述第二部件安装在所述支架的下部；

第一移动机构，与所述的第一部件连接，使所述第一部件上下移动；和/或，

第二移动机构，与所述的第二部件连接，使所述第二部件上下移动。

本发明实施例并不对支架做具体的限定，为第一部件和第二部件提供支撑，并能够保证第一部件和/或第二部件在支架上做上下运动，优选在支架上设置竖直的滑轨，提高第一部件和/或第二部件上下移动的准确性，避免产生水平方向上的位移。优选支架为4根立柱，并在立柱上设置限位机构，限定第一部件和第二部件的运动方向，保证第一部件和第二部件沿竖直方向上下移动，而不发生水平方向上的偏移，并对第一部件和第二部件的上下运动极限距离进行限制。

本发明实施例中，可以设定一个或两个移动机构来实现模具与待覆膜工件之间距离的调节，例如，可以只在第一部件连接第一移动机构，使第一部件上下移动，进而带动待覆膜工件上下移动，使待覆膜工件靠近或远离模具；或者，只在第二部件连接第二移动机构，使第二部件上下移动，进而带动模具上下移动，使模具靠近或远离待覆膜工件；或者，分别在第一部件和第二部件上连接第一移动机构和第二移动机构，同时控制第一部件和第二部件上下移动，以控制模具与待覆膜工件之间的距离。

更优选的，如图1所示，将模具4安装在第二部件3上，第二移动机构5直接与模具4连接，带动模具4上下移动，使其靠近或远离待覆膜工件9；第二移动机构直接与模具连接，可以方便加热机构加热模具内的覆膜浆体使其固化，提高加热效率。作为优选实施方式，所述第一移动机构密封地贯穿于所述真空室的顶面，采用密封轴密封，通过伺服电机控制；

所述第二移动机构密封地贯穿于所述真空室的底面，采用密封轴密封，通过伺服电机控制。

第一移动机构和第二移动机构采用密封轴密封，保证其上下移动，而不影响真空室内的真空度，并升降通过伺服电机控制，以精确地调控第一移动机构和第二移动机构的移动距离，并保证其上下竖直运动，而不发生水平方向上的偏移。

作为优选实施方式，所述模具的内表面为抛光光滑面；所述模具上开设溢流孔，用于排出多余的覆膜浆体。

本发明实施例中，模具的内表面为抛光光滑面，以保证保护膜的质量，同时有利于保护膜的脱模。在制造模具时，在模具的周围设水平沿，在水平沿上开2-8个溢流孔，优选4个溢流孔，用于及时排走多余的覆膜浆体，并在溢流孔下面设置收集容器收集排出的覆膜浆体。

使用上述提供的防护膜的制备方法和装置制备异形透明曲面窗口的防护膜时，具体包括以下步骤：

(1)根据待覆膜工件的待覆膜表面的形状和所需防护膜的厚度，设计并加工对应的模具，模具内表面为抛光光滑面；

(2)打开真空室，将待涂覆工件装在第一部件上，将模具装在第二部件上，使待覆膜工件的待覆膜表面与模具的内表面在竖直方向上相对应，在模具内表面喷涂离型剂，并根据所需防护膜的厚度设置限位件的位置；

(3)根据所需防护膜的厚度，计算防护胶水的重量，并按配比混合后倒入模具中，注意：保证防护胶水的重量稍有富余；

(4)关闭真空室，开启真空泵，对真空室进行抽真空；

(5)待真空室内的真空度达到所需真空度后，开启伺服电机控制第一移动机构和/或第二移动机构上下移动，带动待覆膜工件和/或模具上下移动，使待覆膜工件的待覆膜表面与模具内的覆膜浆体接触，继续上下移动，直至到达限位件所限位的位置，使覆膜浆体均匀铺展在待覆膜表面上，达到所需覆膜浆体的厚度；以图1-2所示结构为例来说明，将限位件7设在第二部件3上，并将第二移动机构5直接与模具4连接；工作时，第二移动机构5上下移动，带动模具4随之上下移动，当模具4逐渐靠近待覆膜工件9，到达限位件7时，第二移动机构5停止工作，模具4与待覆膜工件9之间的距离即为待覆膜的厚度；当模具4逐渐远离待覆膜工件9，到达限位件8时，第二移动机构5停止工作，设定限位件8的目的是防止模具移动范围过大，损害真空室内的其它器件。第二移动机构直接与模具连接，可以方便加热机构加热模具内的覆膜浆体使其固化，提高加热效率。

(6)开启加热机构，加热模具内的覆膜浆体，并保温，进行加热固化处理；

(7)固化结束后，打开真空室，通过伺服电机控制，使待覆膜工件与模具沿竖直方向分离，得到带有防护膜的异形透明曲面窗口。

如果在其它工件的表面制备防护膜，只需要制作相应的模具，更换模具就可以实现防护膜的制备，简单易行，操作方便。

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

(1)将长轴为210mm、短轴为151mm、高度为40mm的双曲非对称pc头罩清洗干净并干燥，安装在第一部件上，并锁定；

(2)按照该双曲非对称pc头罩的待覆膜表面的形状和尺寸，加工相应的模具，将模具安装在第二部件上，并锁定，并按照所需防护膜的厚度，确定限位件的位置；

(3)在模具的内表面及周边用喷涂法均匀喷涂聚氨酯脱膜剂lw-369-2；

(4)将聚氨酯防护胶水jc-8065ab按a:b＝1：3比例进行调配，总重量80克，取出30克，倒入模具中，关闭真空室；

(5)抽真空，待真空度降至0.1pa后，保持5分钟，开启伺服电机，使模具向上运动，直至到达限位件的限位位置，保证聚氨酯防护胶水充满模具，静置；

(6)开启加热机构，使温度升至80℃，保温30分钟，保温结束后，停止抽真空；

(7)放气至常压，打开真空室，开启伺服电机，使模具下降至起始位置，取下带有防护膜的双曲非对称pc头罩。

实施例2

(1)将半径为75mm，矢高为50mm的pmma球冠清洗干净并干燥，安装在第一部件上，并锁定；

(2)按照该pmma球冠的待覆膜表面的形状和尺寸，加工相应的模具，将模具安装在第二部件上，并锁定，并按照所需防护膜的厚度，确定限位件的位置；

(3)在模具的内表面及周边用喷涂法均匀喷涂离型剂lr-12；

(4)将ab双组份环氧树脂ausbond6101按a:b＝1：1比例进行调配，总重量80克，取出40克，倒入模具中，关闭真空室；

(5)抽真空，待真空度降至0.1pa后，保持10分钟，开启伺服电机，使pmma球冠向下运动，直至到达限位件的限位位置，保证防护胶水充满模具，静置；

(6)开启加热机构，使温度升至50℃，保温60分钟，保温结束后，停止抽真空；

(7)放气至常压，打开真空室，开启伺服电机，使pmma球冠上升至起始位置，取下带有防护膜的pmma球冠。

经检测，实施例1和实施例2得到的防护膜厚度均匀，表面光滑无褶皱，内部无气泡，且窗口的透光性好。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“水平”、“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。