一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺的制作方法

文档序号:15461382发布日期:2018-09-18 18:14阅读:217来源:国知局
本发明涉及眼镜
技术领域
,尤其涉及增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺。技术背景所谓减反射膜,又称增透膜,它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光,从而增加这些元件的透光量,减少或消除系统的杂散光。在眼镜行业,减反射膜是目前应用最广、产量最大的一种眼镜镜片光学薄膜,因此,它至今仍是眼镜镜片光学薄膜技术中重要的研究课题,研究的重点是寻找新材料,设计新膜系,改进淀积工艺,使之用最少的层数,最简单、最稳定的工艺,获得尽可能高的成品率,达到最理想的效果。技术实现要素:为了解决上述眼镜镜片方面所面临的问题,本发明目的在于,提供一种增透减反黄绿膜树脂镜片,以及镜片生产工艺。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,所述增透减反黄绿膜树脂镜片包括基片和光学膜,通过基片和固定在外表的光学膜构成树脂镜片,所述光学膜包括外侧光学膜和内侧光学膜,所述外侧光学膜粘附在基片外侧表面,所述内侧光学膜粘附在基片内侧表面,其特征在于:所述外侧光学膜或内侧光学膜,均分别包括加硬膜和真空膜,所述外侧光学膜加硬膜固化在基片外侧表面,所述内侧光学膜加硬膜固化在基片内侧表面,所述外侧光学膜真空膜分别固定在外侧光学膜加硬膜外侧,所述内侧光学膜真空膜固定在内侧光学膜加硬膜外侧,所述真空膜包括依次从内到外八层结构:第一层高折射率膜,第二层低折射率膜,第三层高折射率膜,第四层低折射率膜,第五层高折射率膜,第六层低折射率膜,第七层低折射率膜,第八层为氟化物膜。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述真空膜从内到外第一层为二氧化锆,厚度为8nm(纳米),第二层是二氧化硅,厚度为44nm,第三层为二氧化锆,厚度为27nm,第四层是二氧化硅,厚度13nm,第五层为二氧化锆,厚度为102nm,第六层为氧化铟锡,厚度为10nm,第七层为二氧化硅,厚度为62nm,第八层为氟化物,厚度为16nm。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述真空膜从内到外第一层为二氧化锆,厚度为8nm,第二层是二氧化硅,厚度为27nm,第三层为二氧化锆,厚度为27nm,第四层是二氧化硅,厚度11nm,第五层为二氧化锆,厚度为115nm,第六层为氧化铟锡,厚度为10nm,第七层为二氧化硅,厚度为63nm,第八层为氟化物,厚度为16nm。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述真空膜从内到外第一层为二氧化锆,厚度为7nm~9nm,第二层是二氧化硅,厚度为25nm~45nm,第三层为二氧化锆,厚度为25nm~29nm,第四层是二氧化硅,厚度10nm~15nm,第五层为二氧化锆,厚度为100nm~116nm,第六层为氧化铟锡,厚度为9nm~10nm,第七层为二氧化硅,厚度为60nm~65nm,第八层为氟化物,厚度为15nm~17nm。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述生产工艺及步骤如下:①加硬采用全自动加硬机器用加硬液对镜片基片进行加硬处理;②二次固化通过烘箱对镜片进行二次固化,固化的温度为125℃,时间1.5小时~3小时,然后,烘箱70℃保温3小时~5小时;③保温将在40℃~50℃温度下保温备用;④清洗将进行离子源清洁镜片表面;⑤镀膜在真空镀膜机上,设定镀膜真空度为3.0×10-3pa(帕),温度为35℃~45℃,在镜片的两侧逐层蒸镀真空膜,所述真空膜按镀膜先后顺序:第一层为二氧化锆,厚度为8nm,蒸镀速率0.45nm/s(纳米/秒),第二层是二氧化硅,厚度为27nm或44nm,蒸镀速率2.40nm/s,第三层为二氧化锆,厚度为27nm,蒸镀速率0.45nm/s,第四层是二氧化硅,厚度11nm或13nm,蒸镀速率1.50nm/s,第五层为二氧化锆,厚度为102nm或115nm,蒸镀速率0.45nm/s,第六层为氧化铟锡,厚度为10nm,蒸镀速率0.08nm/s,第七层为二氧化硅,厚度为62nm或63nm,蒸镀速率2.40nm/s,第八层为氟化物,厚度为16nm,蒸镀速率0.20nm/s;⑥检测检测合格,主要检测结果如下表所示:所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述生产工艺及步骤如下:①加硬采用全自动加硬机器用加硬液对镜片基片进行加硬处理;②二次固化通过烘箱对镜片进行二次固化,固化的温度为125℃,时间1.5小时~3小时,然后,烘箱70℃保温3小时~5小时;③保温将镜片在40℃~50℃温度下保温备用;④清洗将进行离子源清洁镜片表面;⑤镀膜在真空镀膜机上,设定镀膜真空度为3.0×10-3pa,温度为35℃~45℃,在镜片的两侧逐层蒸镀真空膜,所述真空膜按镀膜先后顺序:第一层为二氧化锆,厚度为7nm~9nm,蒸镀速率0.25nm/s~0.65nm/s,第二层是二氧化硅,厚度为25nm~45nm,蒸镀速率2.20nm/s~2.60nm/s,第三层为二氧化锆,厚度为25nm~29nm,蒸镀速率0.25nm/s~0.65nm/s,第四层是二氧化硅,厚度10nm~15nm,蒸镀速率1.00nm/s~2.00nm/s,第五层为二氧化锆,厚度为100nm~116nm,蒸镀速率0.25nm/s~0.65nm/s,第六层为氧化铟锡,厚度为9nm~10nm,蒸镀速率0.06nm/s~0.10nm/s,第七层为二氧化硅,厚度为60nm~65nm,蒸镀速率2.20nm/s~2.60nm/s,第八层为氟化物,厚度为15nm~17nm,蒸镀速率0.10nm/s~0.30nm/s;⑥检测检测合格,符合设计要求。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,所述基片为MR系列聚氨酯树脂材料。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述基片折射率为1.60或1.67,所述加硬液的折射率为1.60或1.67。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述树脂镜片可见光透射比大于98.5%,紫外线透射比为0.0%。所述一种增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,其特征在于:所述真空膜第一层到第八层各层厚度误差分别在±5%范围内。本发明增透减反黄绿膜树脂镜片及其生产工艺,膜系和生产工艺设计科学、新颖,产品构造简单,生产工艺合理、实用,特别是通过真空膜增透减反可见光线,阻隔紫外线,具有较为理想的增透减反效果,作用安全、可靠,经久耐用。下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。附图说明图1为本发明一种增透减反黄绿膜树脂镜片外侧光学膜局部示意图;图2为本发明一种增透减反黄绿膜树脂镜片内侧光学膜局部示意图;图3为本发明一种增透减反黄绿膜树脂镜片生产工艺框图;图4为本发明一种增透减反黄绿膜树脂镜片UV透射光谱分析图,其中:横座标为光波波长(nm),纵座标为透射比(%);上述附图中:1-基片;2-外侧光学膜;3-内侧光学膜。具体实施方式实施例1本发明增透减反黄绿膜树脂镜片,包括基片1和光学膜,所述的基片1为MR系列聚氨酯树脂材料,通过基片1以及固定在其外表的光学膜构成树脂镜片,所述镜片为平光镜片、近视镜片、远视镜片或老光镜片。所述光学膜包括外侧光学膜2和内侧光学膜3,如图1所示,所述外侧光学膜2粘附(附着)在基片1外侧表面,如图2所示,所述内侧光学膜3粘附在基片1内侧表面,所述外侧光学膜2或内侧光学膜3,均分别包括粘附在基片1上的加硬膜和真空膜,所述外或内侧加硬膜固化在基片1外或内侧表面,所述外或内侧真空膜固定在外或内侧加硬膜的外侧表面。在众多的光学系统中,入射光在介质膜两表面反射后得两束相干光,选择折射率适当的介质膜材料,可使两束相干光的振幅接近相等,再控制薄膜厚度,使两相干光的光程差满足干涉极小条件,此时反射光能量将完全消除或大大减弱,适当条件下可完全没有反射光或只有很弱的反射光。单层膜只能对某个波长和它附近的较窄波段内的光波起增透减反作用。本发明增透减反黄绿膜树脂镜片,膜系的设计是关键工艺,为了在较宽的光谱范围达到更有效的增透效果减反,本发明采用多层数的增透减反射膜。根据光学原理,本发明通过调整真空膜层数、厚度、材料来不断地优化,精心进行光学膜系设计:所述外或内侧真空膜结构从内到外分别一共包括八层,第一层高折射率膜,第二层低折射率膜,第三层高折射率膜,第四层低折射率膜,第五层高折射率膜,第六层低折射率膜,第七层低折射率膜,第八层为氟化物膜,所述第八层为氟化物膜,主要起防水抗污作用,也能增加透光性。由高折射率膜层和低折射率膜层交替配置,从而诱发光的干涉效应。具体而言,所述外或内侧真空膜从内到外第一层为二氧化锆,厚度为7nm~9nm,第二层是二氧化硅,厚度为25nm~45nm,第三层为二氧化锆,厚度为25nm~29nm,第四层是二氧化硅,厚度10nm~15nm,第五层为二氧化锆,厚度为100nm~116nm,第六层为氧化铟锡,厚度为9nm~10nm,作为纳米铟锡金属氧化物,具有很好的导电性和透明性,可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线,第七层为二氧化硅,厚度为60nm~65nm,第八层为氟化物,厚度为15nm~17nm。就目前而言,真空膜及其镀制,虽然还没有系统的方法,但具有非常丰富的膜系设计结果,特别是光学薄膜设计结果受制备工艺(材料种类、物理特性、化学特性、工艺特性)的制约。在生产中,真空膜镀制是固态的膜层材料在真空条件下蒸发或者溅射,经过气相传输,在基片表面沉积成薄膜。薄膜的光学性质,主要依赖于膜层的显微结构。相同的薄膜设计,因操作人员、时间、设备、工艺参数等的不同,结果也相差甚大。影响真空镀制薄膜的工艺参数主要有:真空度、基片温度、沉积速率、离子轰击、基片材料、膜层材料、蒸发方法、膜料蒸气分子入射角、后期的烘烤处理等等,都可能影响薄膜的显微结构。影响薄膜特性的工艺参数虽然非常多,但对于这些工艺参数的设置和测控却非常有限。举例来说,虽然可以比较准确的测控真空度,但是目前的设备几乎都无法设置和测控残余气体的成分,如水气等。对于真空膜镀制工艺,一些影响较为显著,特别是一般尚能把控的参数,须列为重点,充分利用其作用机理,综合运用,以便较为精准地获得所需的增透减反效果。(1)真空度的影响真空度对薄膜性能的影响是由于气相碰撞后的能量损失和化学反应而造成的。首先,真空室中真空度必须保证剩余气体分子的平均自由程与蒸发源到基片之间的距离足够大,以使蒸气分子在从蒸发源到基片的过程中几乎不被剩余气体分子所碰撞,从而稳定的在基片表面形成薄膜。若真空度低,则蒸气分子碰撞几率增加,蒸气分子的动能大大减小,致使无法达到基片,或无力冲破基片上的气体吸附层,于是便不能形成良好薄膜,或是虽能勉强冲破气体吸附层但与基片的吸附能力却很小,沉积的膜层疏松,牢固度差。从气体动力学知道,聚合在高真空下,剩余气体分子仍是以一定速度作无规则的运动,并以一定的几率与基片相碰撞,而剩余气体分子中又有各种气体成分,因此,剩余气体不但会被基片吸附而影响膜层结构,而且,会和蒸气分子发生复杂的化学反应,引起分子各种变化,导致膜层的化学成分和应力的改变。通常随着真空度的提高,膜层的结构改善,化学成分变纯,但应力增大。另一方面,蒸镀则需要改变真空室里的气体成分或者某种气体成分和压力,促进它们与蒸气分子产生化学反应,从而得到所需化学成分的光学薄膜。实验表明,在10-7Pa~10-8Pa的超高真空下蒸镀的膜反射比高达98.4%(1000nm),而在10-2Pa~10-3Pa真空下蒸镀膜反射比只有96%。(2)沉积速率的影响沉积速率是用来描述薄膜沉积快慢的工艺参量,以单位时间内被镀制在表面上形成的膜层厚度表示,单位为nm/s或Å/s。沉积速率对薄膜反射率产生一定的影响,在同一真空度条件下,沉积速率的不同,薄膜的折射率也不同。随着沉积速率的升高,薄膜的折射率也增加,这是由于沉积速率的升高,薄膜填充密度增加的原因。一般情况下,提高沉积速率对改善薄膜的光学性能和增强膜层的牢固度都有一定的意义。如果沉积速率较低,大多数蒸气分子从基板返回,晶核生成缓慢,凝结只能在大的聚集体上进行,从而沉积出结构疏松、大颗粒的膜层;沉积速率的提高会形成颗粒细而致密的膜层,光散射较小,牢固度增加。例如,发明人通过反复测试,发现高沉积速率的膜具有较高的反射比和较低的吸收与散射;沉积速率高的膜机械强度高、牢固度高、湿热性能好。但是,沉积速率提高,膜层的内应力增大,有时会导致膜层破裂;另外,沉积速率越低,剩余气体在基片上与蒸气分子发生化学反应越容易,降低了膜层的纯度要求,可以增加了光的吸收。在蒸镀时,为使成膜的蒸气分子充分发生化学反应以得到所需要的膜层,应降低沉积速率。因此,如何适当的选择薄膜的沉积速率是蒸镀工艺中的一个重要问题,具体的选择应根据膜层材料确定。提高沉积速率不仅可以通过提高蒸发速率即提高蒸发源温度的方法,还可以利用增大蒸发源面积的方法来达到。有时利用提高蒸发源温度的方法提高沉积速率比增大蒸发源面积提高沉积速率更有所不利。例如,高温下蒸发的膜,内应力比较大,在高温下镀膜也容易分解,从而增加光的吸收。(3)基片温度的影响薄膜的沉积过程是在基片上进行的,基片的温度主要影响着膜层的结构、晶体的生长、凝聚系数、聚集密度以及薄膜的光学性能。基板温度高可以促进蒸汽分子与氧分子的反应,从而减少失氧,有助于折射率值的提高;另外由于水分子在基片上化学解吸的温度要求较高,高温会促使水分子的解吸,也可以提高折射率,降低消光系数。另外基片温度越低,薄膜的密度也越低。通过实验得到的数据可以看出膜层的折射率随着基底温度的升高而升高。这是由于随着基片温度的增加,基片上原子的迁移率增大,晶格上的缺陷减小,晶粒尺寸增加,膜料分子的聚集程度越大,膜层的聚集密度就会越大,膜的折射率也就越高。提高基片温度还可以促进沉积的膜料分子与剩余气体分子的化学反应,改变膜层的结晶形式和晶格常数,从而改变膜层的光学性能。如在2×10-2Pa真空度下,基片温度为30℃时,膜的折射率为1.70,当基片温度为130℃时,折射率为1.88。当然,并不是每一种膜层都能在高温基底状态下得到最佳效果。因为基片温度越高,蒸气分子越容易在基片上运动或者被基片再蒸发,这不但使成膜所需的临界蒸气压增高,而且容易形成大颗粒的结晶。基片温度过高还会引起晶体结构的变化或者膜料的分解,造成膜层变质,对于某些低熔点的化合物的膜层是比较明显的。蒸镀膜时,若采用冷基片,会减少大颗粒引起的光散射以及氧化反应引起的光吸收,增加膜层的反射率。例如,当基片温度为30℃的膜反射比为90%以上,而基片温度为150℃的膜的反射比仅为80%左右。除以上所述外,在实际的薄膜制备中,还存在其它工艺参数同样对薄膜性能产生影响。例如,基片材料的化学亲合力就影响膜层的附着力和牢固度,等等。本实施例中,充分综合考虑各种工艺因素设置镜片镀膜生产工艺。如图3所示,①采用MR系列聚氨酯树脂材料镜片基片,优选折射率为1.60的MR-8聚氨酯树脂材料镜片平光片(屈光度为0),先投入到全自动加硬机器中进行加硬处理,其中加硬液的折射率为1.60,获得加硬镜片。②镜片加硬后,进行烘箱二次固化,固化的温度为125℃,时间1.5~3小时,烘箱70℃保温3~5小时,获得二次固化镜片。③然后,将加硬完成获得加硬膜的加硬镜片装盘,在50℃温度下保温待用,以确保成膜折射率符合设计要求。④将装盘镜片放置在全自动真空镀膜机上,通过离子源清洁镜片表面,以增强镜片镀膜附着力。⑤将镜片在全自动真空镀膜机上,设定工艺参数(镀膜真空度为3.0×10-3pa,温度为35~45℃),分别在树脂镜片的两侧逐层蒸镀真空膜,所述真空膜按镀膜先后顺序(由内至外):第一层为二氧化锆,厚度为8nm(纳米),蒸镀速率0.45nm/s,第二层是二氧化硅,厚度为44nm,蒸镀速率2.40nm/s,第三层为二氧化锆,厚度为27nm,蒸镀速率0.45nm/s,第四层是二氧化硅,厚度13nm,蒸镀速率1.50nm/s,第五层为二氧化锆,厚度为102nm,蒸镀速率0.45nm/s,第六层为氧化铟锡,厚度为10nm,蒸镀速率0.08nm/s,作为纳米铟锡金属氧化物,具有很好的导电性和透明性,可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线,第七层为二氧化硅,厚度为62nm,蒸镀速率2.40nm/s,第八层为氟化物,厚度为16nm,蒸镀速率0.20nm/s。真空膜第一层到第八层各层误差分别为其厚度的±5%范围内。⑥由江苏万新光学-C60检测中心抽样检测,检测合格,符合设计要求,所得增透减反黄绿膜树脂镜片,UV透射光谱分析如图4所示,紫外线透射比为0.00%,可见光透射比98.51%,可见光反射比1.36%光学膜,具体分析检测结果如下表所示:项目测定数据黄色指数2.42%可见光透射比98.51%可见光反射比1.36%UV1%吸收波段397nmUV2%吸收波段397nm380nm透过率0.00%400nm透过率5.06%紫外透射比UVA(315-380nm)0.00%紫外透射比UVB(280-315nm)0.00%紫外透射比UV(280-380nm)0.00%波段透射比(415-455nm)72.21%实施例2本实施例与实施例1基本相似,不同之处如下:选用折射率1.67的MR-7聚氨酯树脂材料基片,投入到全自动加硬机器中进行加硬处理,其中加硬液的折射率为1.67。待加硬后,烘箱二次固化,固化的温度为120℃,时间2小时,烘箱70℃保温4小时。接着,将加硬完成获得加硬膜的加硬镜片,直接放置在全自动镀膜机上,按设定工艺参数,进行离子源清洁基材表面后,继续在加硬及二次固化的镜片两侧镀真空膜,按镀膜先后顺序(由内至外):第一层为二氧化锆,厚度为8nm,第二层是二氧化硅,厚度为27nm,第三层为二氧化锆,厚度为27nm,第四层是二氧化硅,厚度11nm,第五层为二氧化锆,厚度为115nm,第六层为氧化铟锡,厚度为10nm,第七层为二氧化硅,厚度为63nm,第八层为氟化物,厚度为16nm。所述真空膜第一层到第八层各层厚度误差分别在±5%范围内。本实施例所得增透减反黄绿膜树脂镜片,由江苏万新光学-C60检测中心抽样检测,检测合格。除以上所述外,本发明还可以有其它实施方式,在此不一一冗述,凡是采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均属于本发明要求的保护范围。当前第1页1 2 3 
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