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: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
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。
附图说明
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: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。