作者:Jim DeCoux,Tru Vue 研發經理
經磁控濺射鍍膜處理的抗靜電壓克力,能為脆弱的藝術品提供完善的保護與展示效果。許多傳統鑲嵌玻璃產品所帶的靜電荷,足以對易粉化介質(如炭筆畫、粉彩畫、表面極為細緻的作品、輕質紙張及織物)造成損傷。易粉化介質僅含極少量的黏合劑,若缺乏妥善保護,可能會脫離支撐體或崩解成粉末狀。越小、越輕的微粒(如粉彩的細緻粉末顏料),越容易受到靜電荷的負面影響。
運作原理
採用 Tru Vue 的高效能防靜電装裱面材,不僅能讓靜電荷立即消散,且能持續維持無靜電狀態。這種抗靜電特質是產品固有的物理特性,具有永久性,不會因清潔而磨損,也無需重新塗抹。事實上,由於此材質不會吸附灰塵或棉絮,反而進一步減少了清潔的需求。
Tru Vue 的抗靜電磁控濺射鍍膜在原子能階上與壓克力基材相互鍵結。鍍膜過程是在真空環境下進行,以精準控制製程中所使用的氣體。這種防靜電效能是 Tru Vue 磁控濺射製程的永久特徵,並與基材的壽命一樣長久。
製造工藝
磁控濺射鍍膜製程的第一步是排除大氣(空氣)氣體。在整個製程中,真空渦輪泵會持續將室內的空氣排空。這被稱為「抽真空」,讓 Tru Vue 能夠維持室內特定種類與含量的氣體。
氧化錫
Tru Vue 使用氧化錫作為其抗反射磁控濺射鍍膜的成分已超過 10 年。氧化錫是透明導電鍍膜工業(如觸控螢幕)的標準材料,但在低折射率反射(抗反射)鍍膜中並不常見。Tru Vue 敏銳察覺到氧化錫的防靜電特性及其在文物保存裝框中的優勢,目前已將其應用於 Tru Vue 所有的抗反射鍍膜中。根據產品的不同,沉積的氧化錫層厚度會有所調整,使其具備防靜電功能。
磁控濺射
Tru Vue 的磁控濺射鍍膜設備長度超過一個美式足球場。從材料裝載到最終檢驗,整個過程完全自動化。在製程中,矽原子會聚集在長金屬管的表面,這種原子集合體被稱為「靶材」,其厚度達數百萬甚至數十億個原子。靶材即是沉積在壓克力上的物質。
金屬管內部裝有強力磁條。靶材由冷卻水沖刷並開始旋轉。磁鐵會穿過靶材產生磁場。當對靶材施加高壓電時,氬氣會發生電離並沿著磁場形成電漿。在電漿內部,自由電子撞擊氬原子,使其成為帶正電的離子,並產生二次電子。這些離子會不斷向靶材帶負電的表面加速。
氬離子轟擊靶材表面,將其動能轉移其中,導致靶材物質的原子被噴射出來。這種原子噴射過程稱為「濺射」。噴射出的原子以不同角度飛向壓克力基材,並在那裡凝結,在壓克力上沉積出一層薄膜。
(觀看濺鍍過程的動畫影片)
均勻鍍膜
透過在沉積過程中讓基材穩定地穿過濺射室,壓克力表面得以均勻地覆蓋上靶材物質。加在壓克力上的所有層疊在一起被稱為「鍍膜層結構」。以 Optium Museum Acrylic®為例,其鍍膜層結構包括:
這項配方已為 Tru Vue 的客戶提供了數十年的實證效能;氧化錫混合物提供了一種極為穩定的材料。
實證數據
使用氧化錫會產生氧空位,讓電子能在薄膜鍍膜中移動。表面電阻率用於測量電子移動率,而靜電消散則測量中和電荷所需的時間。Tru Vue 的 Optium Museum Acrylic® 所提供的防靜電保護,其靜電消散速度比一般壓克力快 2,000 倍,使其能安全用於易粉化材質,並將清潔需求降至最低。
我們透過兩種類型的測試來評估此效能:靜電衰減時間以及靜電放電(ESD)表面電阻。
- 靜電衰減:根據聯邦測試方法標準 No. 101C(測試方法編號 4046),規定帶電 5000 伏特的物體應在 500 秒內將電壓降至 2.0 伏特。Optium Museum Acrylic® 僅需 0.01 秒即可消散靜電荷,幾乎是瞬間完成。
- 表面電阻:根據 ANSI/ESD S11.11 標準,測量材料表面兩點之間的電阻,以歐姆(Ohms)表示。根據 ASTM D357,電阻率以「歐姆/方塊」(Ohms/square)表示。表面電阻率越高,材料的導電性越低。因此,數值越低代表效能越佳。
濕度考量因素
合格的測試實驗室會審核鑲嵌玻璃在不同濕度水平下的表現(例如從 12% 到 70% 的相對濕度),因為水分含量會降低表面電阻率(潮濕微粒會抵消電荷累積)。在濕度較低、較乾燥的條件下,更容易累積靜電荷。在進行明智的選擇前,應仔細審閱靜電衰減與表面電阻測試報告中的相對濕度參數。例如,某種抗反射夾層玻璃可能具備 1.0E+13 Ohms/square 的導電水平,展現出足夠的表面電阻率;但在 12% 的相對濕度下,其靜電衰減時間可能長達 11 秒,這段時間足以造成損害。Tru Vue 的 Optium Museum Acrylic® 在 0.01%、12% 及 50% 的相對濕度測試下,始終保持 70 秒的靜電衰減速度。
經久耐用
Tru Vue 的 Optium 装裱面材產品也針對抗反射、防靜電、紫外線阻隔及透光率的持久性進行了測試。測試結果顯示,在長時間使用後並無明顯退化。最久的實體樣本生產於 13 年前,目前其效能未出現任何可察覺的變化。加速老化測試提供了額外的數據支持,顯示 Optium 壓克力面材的保護壽命可超過 100 年。
