一种表面自清洁抑菌眼镜及其制作方法与流程

本发明涉及特种眼镜生产制造技术领域，特别是指一种表面自清洁抑菌眼镜及其制作方法。

背景技术：

我们平常佩戴的眼镜特别是眼镜腿在夏季高温时容易粘染上油渍与汗液，从而导致细菌的滋生和异味的产生。在对环境卫生要求高的工作场所如：手术室、集成电路研发生产车间、无菌操作台等地方，不允许带进污染源，每次进出眼镜表面也要擦拭消毒，比较麻烦，如果能够在镜架的表面附着一层在自然光照特别是在室内漫射光照条件下能够自动杀菌，抑制细菌生长的自清洁涂层，将会使眼镜配戴者得到更加卫生方便安全的放心使用，同时保护好人们的眼部健康。

上转换发光材料是一种可以把可见光转移上行实现能量跃迁变成波长更短的紫外线发光的新型光转换材料，即：反-斯托克斯发光（anti-stokes），由斯托克斯定律而来。而人们长年佩戴着眼镜在绝大多数情况下是在办公室内生活工作的，在大多数情况下室内充满着自然光照，所以，我们大胆推论，如果能找到一种合适的把可见光上行变换成紫外光的材料装入涂复在眼镜架表面，在适当的光强照射条件下就可以实现在室内佩戴时能够自动杀菌，抑制细菌生长的效果，从而达到使眼镜佩戴更加符合安全、卫生的目的。

中国发明专利201310051102号技术文献上公开了一种可见-紫外上转换发光材料bagd2zno5:er3+，其主体成分为在钡、钆、锌的氧化物中掺加稀土元素铒制得，各元素的摩尔比为钡:钆:锌:铒:氧=1:1.98:1:0.02:5。上述可见-紫外上转换发光材料可以采用液相溶胶凝胶法制备，得到纳米级粉末产品；或者采用固相法，得到微米级粉末产品。纳米级材料制备成水溶性的粒子用于处理水体细菌；固相法或溶胶凝胶法制备的材料涂覆在透明器物内表面，用于器物内部杀菌。但上述专利只能处理浅表细菌。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种表面自清洁抑菌眼镜及其制作方法，是在眼镜架表面均匀的喷涂了一层包含上转换紫外发光材料的透明上光漆，漆层厚度0.1-1.0mm，当受到可见光照后，混合在漆层内的上转换紫外发光材料可以实现光子能量跃迁产生短波紫外线，短波紫外线可以对镜架表面的病原体、微生物产生持续不断的光照射，使其体内蛋白变性凝固而死亡或停止增长繁殖，其到杀菌抑菌的物理作用，眼镜架表面保持灭活无菌状态。

本发明还同时提供了一种表面自清洁抑菌眼镜的制作方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种表面自清洁抑菌眼镜，由镜框、镜腿、上转换杀菌涂层和镜片组成，所述的镜框和镜腿通过铰链连接，镜片设在其镜框内，其特征在于：所述的镜框和镜腿表面喷涂有上转换杀菌涂层，涂层厚度为0.1-1.0mm。

所述的上转换杀菌涂层根据镜架材料的性质采用相应的清漆，是透明氨基水性聚氨脂清漆、高光清漆、亮光金油、pa塑料油漆、尼龙塑料专用—37国际油漆或其它无色透明油漆，在油漆内按0.1—1%的比例加入紫外上转换发光材料，在真空条件下充分拌均后喷涂在镜架表面，然后根据漆面的烘烤温度进行加温固化或自然晾干。

所述的上转换发光材料的化学成分是bagd2zno5:er3+混合物，该上转换发光材料在吸收蓝绿光谱、光谱为波长577—480nm能量后光子上迁移转换成波长在380—340nm的长波黑斑紫外光向外辐射，当油漆内加入的紫外上转换发光材料比例达到1%，涂层厚度1mm，入射蓝绿可见光照射强度达到2000-3000lx时，上转换发光效率20-30%，在掺入喷漆内的浓度1%的条件下，紫外光反向辐照发光强度为0.2-0.3lx，照射10分钟后抑制镜架表面细菌的繁殖。

本发明的制作方法包括以下步骤：

1）加工镜架：以塑料镜架为例；注塑加工制作镜框、镜腿：将加工好的镜框、镜腿模具安装在注塑机上并固定牢固，采用pc、tr90或abs塑料颗粒原料100℃烘干12小时彻底去湿后加入注塑机，按常规操作工艺注塑加工出本镜框和镜腿；

2）配制上转换杀菌涂料：将选定的上光清漆倒入搅拌容器中，然后按0.1--1%的比例掺入上转换发光材料，将容器装入抽真空箱内，在真空条件下用低速搅拌机搅拌30分钟至上转换发光材料在漆内完全分散均匀制成上转换杀菌涂料；

3）镜架表面喷涂上转换杀菌涂料，制成上转换杀菌涂层：把镜框、镜腿挂在喷涂挂架上，用喷枪在其表面均匀喷涂上转换杀菌涂料，喷涂过后把喷涂挂架推入干燥箱内加温烘烤固化，干燥后制成上转换杀菌涂层；

4）整体装配：将上述工艺处理过的镜框、镜腿用固定螺丝进行连接，再将加工配制好的镜片装入镜框内，完成表面自清洁抑菌眼镜的整体装配工作。

本发明，当受到可见光照后，混合在漆层内的上转换紫外发光材料可以实现光子能量跃迁产生短波紫外线，短波紫外线可以对镜架表面的病原体、微生物产生持续不断的光照射，使其体内蛋白变性凝固而死亡或停止增长繁殖，其到杀菌抑菌的物理作用，使眼镜架表面保持灭活无菌状态。

附图说明

图1是本发明产品的整体结构示意图。

图2是本发明产品的入射、出射上转换光谱示意图。

图3是本发明产品的杀菌效果检验菌落培养对比说明图。

图中：1镜框、2镜腿、3上转换杀菌涂层、4镜片。

具体实施方式

从图1中知，本发明产品一种表面自清洁抑菌眼镜，由镜框1、镜腿2、上转换杀菌涂层3、镜片4所组成，所述的镜框1和镜腿2通过铰链连接，镜片4设在其镜框1内，所述的镜框1和镜腿2表面喷涂有上转换杀菌涂层3，涂层厚度为0.1-1.0mm。

本发明的制作方法包括以下步骤：

1、加工镜架：以塑料镜架为例；注塑加工制作镜框1、镜腿2：将加工好的镜框1、镜腿2模具安装在注塑机上并固定牢固，采用pc、tr90或abs塑料颗粒原料100℃烘干12小时彻底去湿后加入注塑机，按常规操作工艺注塑加工出本发明产品的镜框1镜腿2；

2、配制上转换杀菌涂料：将选定的上光清漆倒入搅拌容器中，然后按0.1--1%的比例掺入上转换发光材料，将容器装入抽真空箱内，在真空条件下用低速搅拌机搅拌30分钟至上转换发光材料在漆内完全分散均匀制成上转换杀菌涂料。

3、镜架表面喷涂上转换杀菌涂料，制成上转换杀菌涂层3：把镜框1、镜腿2挂在喷涂挂架上，用喷枪在其表面均匀喷涂上转换杀菌涂料，喷涂过后把喷涂挂架推入干燥箱内加温烘烤固化，干燥后制成上转换杀菌涂层3。

4、整体装配：将上述工艺处理过的镜框1、镜腿2用固定螺丝进行连接，再将加工配制好的镜片4装入镜框内，完成本发明的整体装配工作。

参照图2图3，本发明的工作原理过程与杀菌抑菌效果的检验工艺流程叙述如下：

当一定强度的可见光持续照射到镜架表面时，分散在镜框1、镜腿2表面上光漆内的上转换发光材料被激活，每个稀土离子从基态通过连续多光子吸收到达能量较高的激发态,首先,发光中心处于基态e1上的离子吸收一个能量为φ1的光子，跃迁至中间亚稳态e2能级,若光子的振动能量恰好与e2能级及更高激发态能级e3的能量间隔匹配,那么e2能级上的该离子通过吸收光子能量而跃迁至e3能级，从而形成双光子吸收,若能满足能量匹配的要求,e3能级上的该离子就有可能向更高的激发态能级跃迁从而形成三光子甚至四光子吸收。只要该高能级上粒子数量够多,形成粒子数反转,那么就可以实现较高频率的激光发射,出现上转换发光。本发明产品就是利用了上述原理，在一定强度的可见光照射下实现了由蓝绿光迁移至更高工作频率的上转换紫外线发光，这是本发明产品上转换发光的基本过程。

参照图2，波长577—480nm的蓝绿光来源可以是照射到室内的太阳光或室内光源发出的灯光，在眼镜实际的使用佩戴过程中光源对眼镜架的照射可以是相对稳定并变化缓慢的，这就在客观上为实现上转换紫外发光杀菌提供了持续的能量供应。参照图2的紫外发光频谱部分，在2000-3000lx强度的蓝绿光照射下，上转换材料激发出了380—340nm的长波黑斑紫外光向外辐射，辐射效率达到了20-30%，这样的反向发光强度是人体的表面皮肤所不能长时间承受的，但由于上转换发光材料在上转换杀菌涂层3内的浓度只有0.1—1%，所以紫外辐射光实际的反向发光强度仅为0.01—0.001%，实测0.2-0.3lx，远低于对人体的有害强度阀值，长期使用安全可靠，对人体无任何不良影响。

结合图3，本发明产品的表面杀菌效果检验方法如下：

1、实验设无光照表面菌落培养观察计数和有光照10分钟的表面菌落培养观察计数两种情况对比检验镜架表面杀菌效果。

2、在超净工作台内放入2付眼镜架，一付用黑色遮光纸掩盖无光照；另一付用强度3000lx的自然光照射10分钟，然后用无菌拭子分别擦拭两付镜腿的表面，随后无菌拭子各放入装有2mlpbs的无菌管，揺匀后，吸取100μl的溶液于平板中培养24h观察菌落生长情况。

通过图3的对比可以看出，左边未接受光照的镜腿表面细菌很多，在培养皿表面繁殖旺盛，而右边经上转换紫外光杀菌的培养皿中的细菌基本没有存活，培养后仅出现少量菌落，证明本发明产品的抑菌效果确切可靠，基本达到了使用设计要求。