超硬防污树脂眼镜片及其制造方法

专利名称:超硬防污树脂眼镜片及其制造方法
所属领域本发明涉及一种眼镜片的制造，尤其是一种超硬、超润滑、防水、防雾、防油污的树脂眼镜片及其制造方法。
背景技术：
树脂眼镜片在国内外已得到了广泛地使用，虽然树脂眼镜片重量轻，可用于制成有框架或无框架等多种式样的眼镜，但它也存在着使用寿命短的缺点。其使用寿命短的主要原因是树脂材料在制成眼镜片后，由于树脂材料作为有机材料，其材质自身特性使制成的树脂眼镜片表面硬度较低，因此抗磨损能力差。虽经过在表面镀制抗磨损膜、多层减反射膜及顶膜，但在实际使用过程中还是会造成眼镜片磨损。此外，在实际使用过程中，还会出现水雾、油污吸附等诸多问题，使戴眼镜者视物清晰度下降，给使用者带来极不方便。
发明目的本发明的目的在于提供一种超硬性、超润滑、防水、防雾、防油污的树脂镜片及其制造方法。
技术方案树脂材料作为一种热固性材料具有超轻，抗冲击的特点，但其硬性度较低，抗磨损力较差。发明人为了克服树脂眼镜片抗磨损力差，易吸附水雾、油污等不足，将树脂眼镜的基片做加硬处理，且在树脂眼镜片的最外表层上再镀制一层有超双疏性能的能有效防水、防雾、防油污且易清洁的膜层。为达到本发明目的，采用在树脂眼镜片制造过程中使用的加硬液中添加二氧化钛微粒并达到足够多的数量来提高加硬液的硬度和折射率，采用纳米技术在多层减反射膜的外层镀制特殊层作为顶膜，并在镀制多层减反射膜时采用离子辅助镀膜方法，从而全面提高树脂眼镜片的复合膜层的质量。
本发明的具体方案是A、加硬处理具体步骤如下一、碱侵浊取树脂眼镜基片一块放入碱溶液中浸泡碱溶液成份可采用NaOH重量百分比浓度为35-37％溶液温度35-40℃浸泡时间8-10分种该浸泡以加强树脂眼镜片基片表面活性增加涂层牢固度。
二、清洗取出树脂眼镜基片放入含有一般清洁剂(如日常用洗衣粉)的水槽中清洗清洁剂成份一般清洁剂清洁剂重量百分比浓度20-25％浸泡温度35-40％浸泡时间120-150S以除去基片表面NaOH残留液。
三、软化水、超声波清洗将树脂眼镜基片放入经净化后的纯水中用超声波清洗软化水电导率18mΩ温度20-25℃以彻底清除基片表面的杂质；再用无水酒精、超声波清洗树脂眼镜片酒精浓度99.9％，温度20-25℃以除去树脂眼镜基片表面水份，增加脱水效果四、脱水收干采用IPA脱水收干五、加硬浸渍将基片放入加硬液中浸渍加硬液各主要成份浓度二氧杂环乙烷 18％T-丁醇 30％聚硅氧烷 12％甲醇 22-30％其他 5％加硬液比重1.010-1.030(10℃)加硬液温度10-12℃加硬液中TiO2含量5-13％加硬槽的相对湿度40-45％浸渍时间35-40S以使加硬液粘附到树脂眼镜片基片表面六、树脂眼镜片的提升将树脂眼镜基片在加硬液中停留35-40S后作匀速提升匀速速度6-8mm/s使加硬液在基片表面形成厚度均匀的膜层七、预固化将树脂眼镜基片放入烘箱内预固化预固化温度65-70℃预固化时间15-18分钟八、热固化将树脂眼镜基片放入烘箱内烘烤温度115-120℃时间3小时上述步骤即成品加硬树脂眼镜片的加工全过程。为了进一步提高眼镜片的质量，迎合消费要求，可在加硬液中添加TiO2微粒物，并使之具有足够多的数量用来提高加硬液的折射率和硬度。其基本原理是从原料硅化合物中选取一种或多种配合，水解生成硅烷醇，同时使数个分子缩合形成低聚物。低聚物的末端硅烷醇在加硬液中与醇再结合，通过热固化，脱除醇进行交联，通过添加剂，如TiO2、丙烯酸等，来提高加硬液折射率和硬度，确保加硬液的性能和固化膜的物性。目前我们采用的加硬技术是第四代抗磨损膜技术，加硬液中由于含有有机基质，又含有硅元素的无机超微粒物如聚硅氧烷，使抗磨损膜具备了韧性的同时，又提高了硬度。
B、镀膜工艺具体步骤如下一、镜片安装在温度20-25℃、湿度35-40％的环境中，取一块清洁的加硬镜片安装到夹具上；二、抽真空将夹具连同镜片放入真空舱内加温抽真空真空舱的温度90-95℃设定真空度5×10-3Torr三、镀膜前镜片预清洗当真空度达到5×10-3Torr时利用离子释放高纯氩产生离子对镜面表面进行轰击离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM四、真空镀膜采用离子辅助镀膜工艺按以下方式镀制多层减反射膜。
1、SiO2(第1层)蒸发功率19.5蒸发率速率20.0/S蒸发厚度0.58K离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM2、ZrO2(第2层)
蒸发功率25蒸发率速率6.5/S蒸发厚度0.27K3、SiO2(第3层)蒸发功率13蒸发速率5.0/S蒸发厚度0.18K离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM4、ZrO2(第4层)蒸发功率25蒸发速率6.5/S蒸发厚度0.58K5、SiO2(第5层)蒸发功率13蒸发速率7.0/S蒸发厚度0.74K离子源阳极电压55-60V离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM利用电子枪采用上述方案对镀膜材料熔解，然后再进行蒸发，使得气态的镀膜材料黏附在树脂眼镜片表面，形成多层减反膜，其厚度约0.3um。
五、镀制顶膜(氟化物)为了使树脂眼镜片具有防水、抗油污能力，在多层减反射膜外层再增加一层顶膜，利用钼舟热蒸发，使氟化物材料气化，在多层减反射膜上形成顶膜，厚度约为0.005～0.01um。其步骤是1抽真空前，将含有氟化物的超硬膜材料放入钼舟内。
2在镀完减反射膜后，对钼舟两极用80～82A电流进行加热，使钼舟的温度达到420～450℃3将钼舟内的超硬膜材料充分熔解，升华为气态。
4氟分子从蒸发源转移并沉积在基片上，在多层减反射膜表面重新排列或键合，最终形成顶膜。
其工艺参数如下钼舟电流80-82A温度420-450℃蒸发厚度0.26k蒸发速率10.0/S蒸发功率0.1离子源阳极电压35-40V离子源阳极电流3.5-4A
离子源灯线电流4.5-5A氩气流量4SCCM经过上述加工，成品即为本发明产品超硬防污树脂眼镜片。
由于镀膜本身和树脂镜片有些难以调和的矛盾，如热敏感性，热膨胀系数等。这些性质使基片和传统镜片膜层之间有非常大的内应力，膜层易裂，而抗磨损膜是整个复合膜的基础膜层，多层减反射膜层是一种非常薄的无机金属氧化物材料，硬且脆，只有不断地提高抗磨损膜的硬度，使之与多层减反膜层相匹配，才能整体提高树脂镜片的硬性度，不易磨损。传统加硬工艺将树脂眼镜片放入含有二氧杂环忆烷、T-丁醇，甲醇等混合物的加硬液中进行浸泡，在镜片表面形成抗磨损的保护层。
本发明是对树脂镜片进行有机硅化，在镜片内外表面形成化学及机械性保护层，在加硬液中添加了足够量的TiO2微分子颗粒使之与Si原子相互交融形成高键能的Ti-Si键粘附到基片的表面，再经过热固化，这样提高了树脂镜片的硬性度，经实验可使其镜片表面耐磨性能与玻璃镜片相接近(如图2所示)。
此外，多层减反射膜是根据光的干涉原理，使镜面的反射光和镀膜反射光相互干涉并消除，不同的膜层选择性地消除相应波段光线的反射而去除干扰光。发明人增加可见光透过率来提高像的质量，使成像更加清晰，但因减反射膜的技术需要，该膜分子间空隙较大，呈孔状结构，镜片表面易藏污纳垢，油污易浸润至减反射膜层。为此，本发明在镀制多层减反射膜时采用已有技术在镀制该膜层时所未采用的离子辅助镀膜工艺来增加膜层的致密性和平滑度，并利用高分子氟化物中纳米相分离技术，在多层减反射膜表面镀制纳米尺寸的超双疏性界面，在宏观上表现为具有一定稳定的气体薄膜覆盖在多层减反射膜表面，弥补多层减反射膜分子空隙大的不足，降低表面能，从而使眼镜片表面呈现超常的双疏性，这时水滴或油污与镜片的接触角趋于最大值，超过110度(如图3所示)。
本发明的发明效果本发明产品以强硬的抗磨损膜作为基础，拥有更多的氟分子的低表面能作为顶膜，因而具有超低的摩擦系数，经国家权威机构检测，000#钢丝绒，用750g正压力往复摩擦1000次其雾度值是同类产品的1/10，由于采用纳米技术，使本发明产品具有良好的防水，耐污，防油的特能，而且更易清洁。同时本发明制造方便，制造方法简单易学与掌握。
图1为本发明眼镜片剖面图。
其中1、树脂眼镜片基片2、抗磨损膜3、多层减反射膜4、顶膜图2为本发明的树脂眼镜片与玻璃眼镜片耐磨性能比较示意图；图3为油污或水滴与镜片的接触角度示意图。
最佳实施本发明的最佳实施例一一种超硬防污树脂眼镜片，由树脂基片1、抗磨损膜2、多层减反射薄膜3、顶膜4组成，其特征在于抗磨损膜2是粘附在树脂眼镜片基片1上含有Ti-Si键的硬膜，多层减反射膜3采用离子辅助镀膜工艺镀制。
其制造方法是一、碱侵浊取树脂眼镜片基片一块放入碱溶液中浸泡碱溶液成份NaOH浓度35-37％温度35-40℃时间8-10分种二、清洗取出基片放入含有清洁剂的水槽中清洗成份一般清洁剂浓度20-25％温度35-40％时间120-150S三、软化水、超声波清洗将基片放入净化后纯水中用超声波清洗软化水电导率18mΩ温度20-25℃四、无水酒精、超声波清洗酒精浓度99.9％
温度20-25℃五、脱水收干采用IPA脱水收干六、加硬浸渍将基片放入加硬液中浸渍加硬液比重1.010-1.030(10℃)温度10-12℃加硬液中二氧杂环乙烷 浓度18％T-丁醇 浓度30％聚硅氧烷 浓度12％甲醇 浓度22-30％其他 浓度5％TiO2含量5-13％加硬槽的相对湿度40-45％浸渍时间35-40S七、镜片提升将基片在加硬液停留35-40S后作匀速提升匀速速度6-8mm/s八、预固化将基片放入烘箱内预固化温度65-70℃时间15-18分钟九、热固化将基片放入烘箱内烘烤温度115-120℃时间3小时十、镜片安装取一块清洁的加硬镜片安装到夹具上对环境的要求温度20-25℃湿度35-40％十一、抽真空将夹具连同镜片放入真空舱内加温抽真空真空舱的温度90-95℃设定真空度5×10-3Torr
十二、镀膜前镜片预清洗当真空度达到5×10-3Torr时利用离子释放高纯氩产生离子对镜面表面进行轰出离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM十三、真空镀膜采用离子辅助镀膜工艺按以下方式镀制一层以上的多层减反射膜。其步骤是1、SiO2(第1层)蒸发功率19.5蒸发率速率20.0/S蒸发厚度0.58K离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM2、ZrO2(第2层)蒸发功率25蒸发率速率6.5/S蒸发厚度0.27K3、SiO2(第3层)蒸发功率13蒸发速率5.0/S蒸发厚度0.18K离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM4、ZrO2(第4层)蒸发功率25蒸发速率6.5/S蒸发厚度0.58K5、SiO2(第5层)蒸发功率13蒸发速率7.0/S蒸发厚度0.74K离子源阳极电压55-60V离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM
利用电子枪采用上述方案对镀膜材料熔解，然后再进行蒸发，使得上述气态的镀膜材料黏附在树脂眼镜片表面，形成多层减反膜。
十四、顶膜(氟化物)在多层减反射膜外层再增加一层顶膜，利用钼舟热蒸发，使氟化物材料气化，在减反射膜上形成顶膜，厚度约为0.005～0.01um。
其步骤是1.抽真空前，将含有氟化物的超硬膜材料放入钼舟内。
2.在镀完多层减反射膜后，对钼舟两极用80～82A电流进行加热，使钼舟的温度达到420～450℃3.将钼舟内的超硬膜材料充分熔解，蒸发为气态。
4.氟分子从蒸发源转移并沉积在基片上，在减反射膜表面重新排列或键合，最终形成顶膜。
其工艺参数如下钼舟电流80-82A温度420-450℃蒸发厚度0.26k蒸发速率10.0/S蒸发功率0.1离子源阳极电压35-40V离子源阳极电流3.5-4A离子源灯丝电流4.5-5A氩气流量4SCCM经过上述加工，成品即为本发明产品超硬防污树脂眼镜片。
权利要求
1.一种超硬防污树脂眼镜片，由树脂眼镜片基片1、抗磨损膜2、多层减反射薄膜3、顶膜4组成，其特征在于抗磨损膜2是粘附在树脂眼镜片基片1上的含有Ti-Si键的硬膜，多层减反射膜采用离子辅助镀膜工艺镀制。
2.根据权利要求
1所述的超硬防污树脂眼镜片的制造方法，其制造步聚为A、加硬处理1)碱侵浊取树脂眼镜片基片一块放入碱溶液中浸泡2)清洗取出树脂眼镜片基片放入含有清洁剂的水槽中清洗3)软化水、超声波清洗将树脂眼镜基片放入净化后纯水中用超声波清洗，再用无水酒精、超声波清洗树脂眼镜片4)脱水收干采用IPA脱水收干5)加硬浸渍将基片放入加硬液中浸渍6)树脂眼镜片的提升7)预固化将树脂眼镜基片放入烘箱内预固化8)热固化B、真空镀膜C、制作顶膜其特征在于加硬液的比重为1.010-1.030(10℃)加硬液温度10-12℃加硬液中二氧杂环乙烷 浓度18％T-丁醇 浓度20％聚硅氧烷 浓度12％甲醇 浓度22-30％其他 浓度5％TiO2含量5-13％加硬槽的相对湿度40-45％浸渍时间35-40S将树脂眼镜片基片在加硬液中停留35-40S后作匀速提升匀速速度6-8mm/s使加硬液到基片表面形成厚度均匀的膜层采用离子辅助镀膜工艺按以下方式镀制一层以上(1)SiO2(第1层)蒸发功率19.5蒸发率速率20.0/S蒸发厚度0.58K离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM(2)ZrO2(第2层)蒸发功率25蒸发率速率6.5/S蒸发厚度0.27K(3)SiO2(第3层)蒸发功率13蒸发速率5.0/S蒸发厚度0.18K离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5-5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM(4)ZrO2(第4层)蒸发功率25蒸发速率6.5/S蒸发厚度0.58K(5)SiO2(第5层)蒸发功率13蒸发速率7.0/S蒸发厚度0.74K离子源阳极电压55-60V离子源阳极电流4.5～5A离子源灯丝电流5.5-6A氩气流量9SCCM利用电子枪采用上述方案对镀膜材料熔解，然后再进行蒸发，使得气态的镀膜材料粘附在树脂眼镜片表面，形成多层减反膜3。
3.根据权利要求
2所述的一种超硬防污树脂眼镜片的制造方法，其特征在于加硬液中加入的二氧化钛微粒的重量百分比浓度是5～13％。
专利摘要
本发明涉及一种超硬防污树脂眼镜片及其制造方法，尤其是一种超硬、超润滑、防水、防雾、防油污的树脂镜片及其制造方法。其主要的技术特征是为了克服树脂眼镜片抗磨损力差、易吸附水雾、油污等不足，在树脂眼镜片中增加一层超硬簿膜，该超硬簿膜通过在加硬液中添加5％－13％的二氧化钛微粒来实现，此外，在镀制多层减反射膜时采用离子辅助镀膜工艺，并在多层减反射膜表面再镀制厚度为纳米级尺寸的具有超双疏性能的薄膜，使多层减反射簿膜具有致密性和平滑性并在表面形成稳定的气体薄膜从而弥补多层减反射膜分子空隙的不足。本发明产品结构简单，制造工艺方便，性能稳定，使产品具有超硬、超润滑、不易吸附油污的优点。
文档编号B32B33/00GK1991441SQ200510112393
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月30日
发明者王兆岗, 蓝金康, 陆剑龙, 朱桂君 申请人:上海三联(集团)有限公司茂昌眼镜公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan