Guida alla progettazione dei vetri di protezione per touch screen industriali

Il vetro di copertura per touch screen industriali è molto più di una semplice pellicola protettiva trasparente. Definisce l’aspetto frontale del prodotto e protegge il sensore tattile sottostante. Il materiale, lo spessore, la forma, la qualità dei bordi, la stampa e il trattamento superficiale devono essere tutti specificati prima della produzione.

Un buon disegno del vetro di copertura dovrebbe rispondere chiaramente a sei domande:

• Quali tipi di vetro e quale processo di rinforzo sono necessari?
• Che spessore dovrebbe avere il vetro?
• Quali sono le dimensioni del contorno, degli angoli e dei ritagli?
• Come vanno rifiniti i bordi?
• Cosa deve essere stampato sul retro?
• La superficie richiede un trattamento AG, AR o AF?

Prima di autorizzare il prelievo di campioni dal disegno, è necessario concordare i seguenti punti.

1. Scegliere il materiale del vetro

I due materiali di base più comuni per i vetri di protezione dei touchscreen industriali sono il vetro sodico-calcico e il vetro alluminosilicato.

Materiale del vetro	Uso pratico
Vetro sodico-calcico	Una soluzione economica e facilmente reperibile per i vetri di copertura destinati all'industria in generale
Vetro alluminosilicato	Spesso scelto per strutture più sottili che richiedono elevata resistenza e dimensioni precise

Il nome del materiale, di per sé, non garantisce le prestazioni. La resistenza finale dipende anche dallo spessore del vetro, dal metodo di rinforzo, dalle condizioni dei bordi, dalle aperture e dalla qualità della lavorazione.

Se un progetto richiede una marca specifica di vetro o un determinato tipo di materiale, indicarlo sul disegno. In caso contrario, definire le prestazioni richieste e lasciare che sia il fornitore a proporre un equivalente disponibile da sottoporre ad approvazione.

2. Selezionare il metodo di rafforzamento

Il vetro di copertura industriale viene solitamente temperato dopo il taglio, la foratura e la rifinitura dei bordi.

Vetro temperato termicamente

La tempra termica viene comunemente utilizzata per vetri protettivi relativamente spessi o di grandi dimensioni. Garantisce una buona resistenza alla flessione, agli urti e alle sollecitazioni termiche. Quando un vetro correttamente temperato si rompe, di norma forma frammenti più piccoli anziché grandi schegge taglienti.

Tra i suoi limiti figurano lo spessore minimo praticabile, possibili ondulazioni ottiche e restrizioni più severe in corrispondenza dei fori e della geometria dei bordi. Tali limiti variano a seconda del processore.

Vetro rinforzato chimicamente

Il rinforzo chimico viene comunemente utilizzato per vetri di copertura più sottili che richiedono una buona planarità, precisione dimensionale e resistenza superficiale. È adatto a numerose interfacce uomo-macchina (HMI) industriali compatte e a pannelli touchscreen.

Tuttavia, il vetro rinforzato chimicamente non presenta automaticamente lo stesso comportamento alla rottura del vetro di sicurezza temperato termicamente. Il materiale, la compressione superficiale, lo spessore dello strato e la geometria finale del pezzo sono tutti fattori rilevanti.

Nessuno dei due processi è universalmente migliore. Per un confronto dettagliato, si veda Vetro temperato termicamente vs vetro rinforzato chimicamente.

Tutte le operazioni di lavorazione devono essere completate prima del rinforzo. Eventuali operazioni di taglio o rettifica successive possono danneggiare lo strato rinforzato e ridurre la resistenza dei bordi.

3. Scegliere uno spessore del vetro pratico

Lo spessore del vetro di copertura rappresenta un compromesso tra protezione, peso, costo e prestazioni tattili.

Spessore tipico	Punto di partenza comune
1,1–1,8 mm	Interfacce di controllo sottili per interni e pannelli touch compatti
2–3 mm	Interfacce uomo-macchina (HMI) per l'industria in generale, sistemi di controllo delle apparecchiature e terminali self-service
4–6 mm	Strutture pubbliche o progetti che richiedono una maggiore resistenza agli urti

Questi intervalli sono valori di riferimento per la progettazione, non regole fisse.

Un vetro più spesso non è automaticamente più resistente nel prodotto finale. Una lastra spessa con bordi scheggiati, angoli interni taglienti o un supporto inadeguato potrebbe rompersi prima di una lastra più sottile lavorata correttamente.

Per i touchscreen PCAP, l'aumento dello spessore del vetro di copertura riduce il margine del segnale tattile. Un vetro più spesso può comunque funzionare, ma è necessario verificarne la compatibilità con il sensore tattile e il controller selezionati. Durante la valutazione dei campioni è opportuno tenere conto dei requisiti relativi all'utilizzo con i guanti e al tocco con le mani bagnate.

Il vetro rinforzato da sei millimetri è comunemente utilizzato nei progetti con requisiti IK10, ma lo spessore del vetro da solo non determina la classe di resistenza IK. Le prestazioni IK devono essere verificate sulla struttura definita. Consulta la nostra Guida al test del touchscreen IK10 per il riconoscimento.

4. Definire il contorno, gli angoli e i ritagli

Il vetro di copertura industriale non deve necessariamente essere un semplice rettangolo. Può essere progettato con:

• Lunghezza e larghezza personalizzate
• Angoli esterni arrotondati
• Fori per telecamere, sensori o spie luminose
• Fessure per pulsanti o altoparlanti
• Intagli per cavi o spazio libero meccanico
• Profili esterni irregolari

Ogni caratteristica influisce sui costi di lavorazione, sulla resa e sulla resistenza.

Angoli

Gli angoli esterni arrotondati sono più maneggevoli e meno soggetti a danni rispetto alle punte affilate. Anche gli angoli interni delle fessure e dei ritagli dovrebbero presentare un raggio adeguato. Un angolo interno affilato concentra le sollecitazioni e aumenta il rischio di fessurazioni.

Fori e ritagli

Il disegno deve specificare:

• Dimensioni del foro o dell'apertura
• Posizione centrale o quote di riferimento
• Raggio dell'angolo
• Tolleranza dimensionale
• Distanza dal bordo del vetro più vicino

Non praticare fori troppo vicini a un bordo o a un'altra apertura. La distanza minima di sicurezza dipende dallo spessore del vetro, dal materiale, dal metodo di rinforzo e dalle capacità dell'azienda che esegue la lavorazione; pertanto, è necessario verificarla prima di approvare il progetto.

Tolleranze geometriche

Evitare tolleranze più strette di quelle effettivamente necessarie per il prodotto. Una precisione superflua aumenta la difficoltà di lavorazione e i costi senza migliorare la funzionalità. Utilizzare tolleranze critiche solo per le caratteristiche che devono allinearsi con un altro componente.

5. Specificare la finitura dei bordi

Il bordo è una delle parti più vulnerabili di un componente in vetro. Piccole scheggiature o danni causati dalla lavorazione possono diventare punti di inizio delle crepe durante l'assemblaggio, il trasporto o l'uso.

Tra le opzioni più comuni relative ai bordi figurano:

• Bordo del terreno
• Bordo levigato
• Bordo smussato
• Finitura arrotondata o con bordo a C

La finitura corretta dipende dal fatto che il bordo sia nascosto, a vista o venga maneggiato durante il montaggio. I bordi a vista richiedono solitamente una finitura estetica migliore, mentre quelli nascosti devono comunque essere lisci e privi di scheggiature inaccettabili.

Il disegno dovrebbe specificare il trattamento dei bordi richiesto, anziché ricorrere a una dicitura generica come “bordo di sicurezza”. Se l’aspetto estetico è importante, definire le superfici visibili e concordare un campione approvato.

6. Progettare il bordo nero e la stampa

Il bordo nero, il logo e le icone funzionali vengono solitamente stampati sulla superficie posteriore del vetro di copertura. La stampa sul retro protegge l'inchiostro dal contatto diretto, dalla pulizia e dall'abrasione durante il normale utilizzo.

L'opera d'arte dovrebbe definire:

• Finestra di visualizzazione trasparente
• Dimensioni della maschera nera
• Posizione e dimensioni del logo
• Pulsanti o icone stampate
• Finestre trasparenti per gli indicatori
• Colore di stampa
• Lato da stampare
• Tolleranza di registrazione
• Requisiti relativi alla durata dell’inchiostro

Bordo nero

La maschera nera nasconde il bordo del sensore tattile, l’adesivo e altre strutture presenti dietro il vetro. Dovrebbe essere sufficientemente ampia da consentire le normali variazioni di montaggio senza che si noti un bordo irregolare.

Allo stesso tempo, l’apertura stampata non deve coprire l’area visibile richiesta. Le dimensioni dell’apertura devono quindi essere verificate in base al disegno effettivo del prodotto, senza basarsi su una stima derivata dalle dimensioni nominali dello schermo.

Colore e opacità

“Il termine ”nero” non costituisce una specifica di stampa completa quando è importante garantire l’uniformità del colore. È necessario definire un riferimento cromatico approvato, come Pantone, RAL o un campione fisico. Per gli altri colori, specificare sia il colore di riferimento sia la differenza accettabile.

L'inchiostro deve inoltre avere un'opacità sufficiente a nascondere le parti che si trovano dietro di esso. La retroilluminazione può mettere in evidenza fori minuscoli o una copertura non uniforme che non sono visibili alla normale luce ambientale, pertanto potrebbe essere necessaria un'ispezione con illuminazione.

Stampa per esterni

Per le applicazioni all’aperto, specificare un inchiostro in grado di resistere all’esposizione ai raggi UV, alla temperatura e all’umidità previste. Gli inchiostri decorativi standard potrebbero sbiadire, scolorirsi o perdere aderenza nel tempo. L’idoneità all’uso all’aperto deve essere confermata dai dati relativi al materiale o da test concordati, e non deve essere dedotta dall’aspetto.

Evitare l'uso di inchiostri conduttivi o metallici in prossimità dell'area tattile, a meno che non ne sia stato verificato l'effetto sul rilevamento capacitivo.

7. Selezionare il trattamento superficiale

Il trattamento superficiale dovrebbe risolvere un problema specifico. Non dovrebbe essere applicato semplicemente perché è indicato nelle specifiche di un altro prodotto.

Trattamento	Funzione principale	Considerazione principale
AG	Attenua i riflessi nitidi e riduce l'abbagliamento speculare	Aggiunge una leggera sfocatura e può ridurre la nitidezza percepita
AR	Riduce i riflessi superficiali mantenendo la nitidezza	Richiede un controllo accurato della qualità del rivestimento, della manipolazione e della pulizia
AF	Riduce le impronte digitali e facilita la pulizia	Non garantisce la resistenza agli urti né rende il vetro antigraffio

AG, AR e AF possono talvolta essere combinati, ma l’aspetto ottico finale e la durata devono essere approvati su un campione reale. L’uso all’aperto non richiede automaticamente il trattamento AG; la scelta dipende dall’illuminazione effettiva, dai requisiti di trasparenza e dalle condizioni di pulizia.

Per un confronto più dettagliato, si veda Vetri AG, AR e AF per display touch industriali.

Il disegno deve indicare su quale superficie viene applicato ciascun trattamento. Ciò è particolarmente importante quando le superfici anteriore e posteriore sono sottoposte a processi diversi.

8. Preparare un disegno completo del vetrino di copertura

Un disegno pronto per la produzione dovrebbe includere le seguenti informazioni:

Elemento del disegno	Informazioni richieste
Materiale del vetro	Tipo di materiale o equivalente approvato
Rafforzamento	Tempratura termica o rinforzo chimico
Spessore	Spessore nominale e tolleranza
Dimensioni complessive	Lunghezza, larghezza e tolleranza dimensionale
Angoli	Raggi esterni e interni
Opportunità di lavoro	Fori, fessure, aperture e loro posizione
Finitura dei bordi	Lettigata, lucidata, smussata o con altra finitura specificata
Stampa	Grafica, colore, opacità, lato e tolleranza
Trattamento della superficie	AG, AR, AF e lato trattato
Criteri di aspetto	Graffi, scheggiature, fori minuscoli e difetti di stampa ammessi
Requisiti ambientali	Esposizione ai raggi UV, alla temperatura, all’umidità o a sostanze chimiche, ove pertinente

Utilizzare un unico sistema di riferimento chiaro per tutte le quote critiche. Fornire, ove possibile, file grafici vettoriali per i loghi e la grafica da stampare. In caso di discrepanza tra il disegno e la grafica, la produzione non deve avere inizio finché la discrepanza non sia stata risolta.

9. Approvare il campione prima della produzione in serie

Il primo campione va esaminato come componente in vetro, non solo fotografato frontalmente.

Conferma:

• Dimensioni complessive e spessore
• Posizione dei fori e delle aperture
• Radius degli angoli e qualità dei bordi
• Allineamento delle finestre stampate
• Colore, opacità e fori
• Aspetto del trattamento superficiale
• Graffi, scheggiature e altri difetti estetici
• Compatibile con il sensore tattile previsto
• Risposta al tocco attraverso lo spessore finale del vetro

Conservare insieme il disegno approvato, la grafica e il campione fisico di riferimento. Questi tre elementi di riferimento contribuiscono a prevenire controversie relative al colore, all’aspetto dei bordi o ai difetti estetici accettabili durante la produzione in serie.

Raccomandazione finale

Non specificare il vetro di protezione per touchscreen industriali semplicemente come “vetro temperato da 3 mm con stampa nera”. Ciò lascia troppe informazioni importanti soggette a interpretazione.

Una specifica utilizzabile deve definire il materiale del vetro, il processo di rinforzo, lo spessore, il profilo, gli angoli, i fori, la finitura dei bordi, la stampa, il trattamento superficiale, le tolleranze e i criteri estetici. Lo spessore finale e l’eventuale stampa conduttiva devono inoltre essere verificati con il progetto touch PCAP prima dell’approvazione.

Se state sviluppando un touchscreen industriale personalizzato, Eagle Touch può esaminare il disegno del vetro di copertura e abbinarlo al sensore tattile richiesto. Scoprite di più sui nostri touch screen industriali personalizzati.

FAQ

Qual è lo spessore più comune del vetro di protezione per un touchscreen industriale?

Da due a tre millimetri è un intervallo di partenza comune per le applicazioni industriali generali, ma lo spessore corretto dipende dalle dimensioni, dal livello di protezione richiesto, dal rinforzo, dalle prestazioni tattili e dal costo.

Il vetro rinforzato chimicamente è migliore del vetro temperato termicamente?

Non sempre. Il rinforzo chimico è spesso indicato per vetri sottili e di precisione. La tempra termica viene comunemente utilizzata per vetri protettivi più spessi o di grandi dimensioni. La scelta corretta dipende dal componente richiesto e dal comportamento in caso di rottura.

È possibile praticare fori dopo che il vetro è stato rinforzato?

Queste operazioni devono essere completate prima del rinforzo. La foratura o la molatura successive al processo possono danneggiare lo strato rinforzato e causare la rottura del vetro.

Il rivestimento AF rende il vetro di protezione resistente ai graffi?

No. Il trattamento AF migliora la resistenza alle impronte digitali e la facilità di pulizia. Non sostituisce però i requisiti relativi al corretto rinforzo del vetro, alla durezza superficiale e alla resistenza all'abrasione.