超硬防污樹脂眼鏡片及其制造方法

專利名稱：超硬防污樹脂眼鏡片及其制造方法
所屬領域本發明涉及一種眼鏡片的制造，尤其是一種超硬、超潤滑、防水、防霧、防油污的樹脂眼鏡片及其制造方法。
背景技術：
樹脂眼鏡片在國內外已得到了廣泛地使用，雖然樹脂眼鏡片重量輕，可用于制成有框架或無框架等多種式樣的眼鏡，但它也存在著使用壽命短的缺點。其使用壽命短的主要原因是樹脂材料在制成眼鏡片后，由于樹脂材料作為有機材料，其材質自身特性使制成的樹脂眼鏡片表面硬度較低，因此抗磨損能力差。雖經過在表面鍍制抗磨損膜、多層減反射膜及頂膜，但在實際使用過程中還是會造成眼鏡片磨損。此外，在實際使用過程中，還會出現水霧、油污吸附等諸多問題，使戴眼鏡者視物清晰度下降，給使用者帶來極不方便。
發明目的本發明的目的在于提供一種超硬性、超潤滑、防水、防霧、防油污的樹脂鏡片及其制造方法。
技術方案樹脂材料作為一種熱固性材料具有超輕，抗沖擊的特點，但其硬性度較低，抗磨損力較差。發明人為了克服樹脂眼鏡片抗磨損力差，易吸附水霧、油污等不足，將樹脂眼鏡的基片做加硬處理，且在樹脂眼鏡片的最外表層上再鍍制一層有超雙疏性能的能有效防水、防霧、防油污且易清潔的膜層。為達到本發明目的，采用在樹脂眼鏡片制造過程中使用的加硬液中添加二氧化鈦微粒并達到足夠多的數量來提高加硬液的硬度和折射率，采用納米技術在多層減反射膜的外層鍍制特殊層作為頂膜，并在鍍制多層減反射膜時采用離子輔助鍍膜方法，從而全面提高樹脂眼鏡片的復合膜層的質量。
本發明的具體方案是A、加硬處理具體步驟如下一、堿侵濁取樹脂眼鏡基片一塊放入堿溶液中浸泡堿溶液成份可采用NaOH重量百分比濃度為35-37％溶液溫度35-40℃浸泡時間8-10分種該浸泡以加強樹脂眼鏡片基片表面活性增加涂層牢固度。
二、清洗取出樹脂眼鏡基片放入含有一般清潔劑(如日常用洗衣粉)的水槽中清洗清潔劑成份一般清潔劑清潔劑重量百分比濃度20-25％浸泡溫度35-40％浸泡時間120-150S以除去基片表面NaOH殘留液。
三、軟化水、超聲波清洗將樹脂眼鏡基片放入經凈化后的純水中用超聲波清洗軟化水電導率18mΩ溫度20-25℃以徹底清除基片表面的雜質；再用無水酒精、超聲波清洗樹脂眼鏡片酒精濃度99.9％，溫度20-25℃以除去樹脂眼鏡基片表面水份，增加脫水效果四、脫水收干采用IPA脫水收干五、加硬浸漬將基片放入加硬液中浸漬加硬液各主要成份濃度二氧雜環乙烷 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℃)加硬液溫度10-12℃加硬液中TiO2含量5-13％加硬槽的相對濕度40-45％浸漬時間35-40S以使加硬液粘附到樹脂眼鏡片基片表面六、樹脂眼鏡片的提升將樹脂眼鏡基片在加硬液中停留35-40S后作勻速提升勻速速度6-8mm/s使加硬液在基片表面形成厚度均勻的膜層七、預固化將樹脂眼鏡基片放入烘箱內預固化預固化溫度65-70℃預固化時間15-18分鐘八、熱固化將樹脂眼鏡基片放入烘箱內烘烤溫度115-120℃時間3小時上述步驟即成品加硬樹脂眼鏡片的加工全過程。為了進一步提高眼鏡片的質量，迎合消費要求，可在加硬液中添加TiO2微粒物，并使之具有足夠多的數量用來提高加硬液的折射率和硬度。其基本原理是從原料硅化合物中選取一種或多種配合，水解生成硅烷醇，同時使數個分子縮合形成低聚物。低聚物的末端硅烷醇在加硬液中與醇再結合，通過熱固化，脫除醇進行交聯，通過添加劑，如TiO2、丙烯酸等，來提高加硬液折射率和硬度，確保加硬液的性能和固化膜的物性。目前我們采用的加硬技術是第四代抗磨損膜技術，加硬液中由于含有有機基質，又含有硅元素的無機超微粒物如聚硅氧烷，使抗磨損膜具備了韌性的同時，又提高了硬度。
B、鍍膜工藝具體步驟如下一、鏡片安裝在溫度20-25℃、濕度35-40％的環境中，取一塊清潔的加硬鏡片安裝到夾具上；二、抽真空將夾具連同鏡片放入真空艙內加溫抽真空真空艙的溫度90-95℃設定真空度5×10-3Torr三、鍍膜前鏡片預清洗當真空度達到5×10-3Torr時利用離子釋放高純氬產生離子對鏡面表面進行轟擊離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM四、真空鍍膜采用離子輔助鍍膜工藝按以下方式鍍制多層減反射膜。
1、SiO2(第1層)蒸發功率19.5蒸發率速率20.0/S蒸發厚度0.58K離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM2、ZrO2(第2層)
蒸發功率25蒸發率速率6.5/S蒸發厚度0.27K3、SiO2(第3層)蒸發功率13蒸發速率5.0/S蒸發厚度0.18K離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM4、ZrO2(第4層)蒸發功率25蒸發速率6.5/S蒸發厚度0.58K5、SiO2(第5層)蒸發功率13蒸發速率7.0/S蒸發厚度0.74K離子源陽極電壓55-60V離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM利用電子槍采用上述方案對鍍膜材料熔解，然后再進行蒸發，使得氣態的鍍膜材料黏附在樹脂眼鏡片表面，形成多層減反膜，其厚度約0.3um。
五、鍍制頂膜(氟化物)為了使樹脂眼鏡片具有防水、抗油污能力，在多層減反射膜外層再增加一層頂膜，利用鉬舟熱蒸發，使氟化物材料氣化，在多層減反射膜上形成頂膜，厚度約為0.005～0.01um。其步驟是1抽真空前，將含有氟化物的超硬膜材料放入鉬舟內。
2在鍍完減反射膜后，對鉬舟兩極用80～82A電流進行加熱，使鉬舟的溫度達到420～450℃3將鉬舟內的超硬膜材料充分熔解，升華為氣態。
4氟分子從蒸發源轉移并沉積在基片上，在多層減反射膜表面重新排列或鍵合，最終形成頂膜。
其工藝參數如下鉬舟電流80-82A溫度420-450℃蒸發厚度0.26k蒸發速率10.0/S蒸發功率0.1離子源陽極電壓35-40V離子源陽極電流3.5-4A
離子源燈線電流4.5-5A氬氣流量4SCCM經過上述加工，成品即為本發明產品超硬防污樹脂眼鏡片。
由于鍍膜本身和樹脂鏡片有些難以調和的矛盾，如熱敏感性，熱膨脹系數等。這些性質使基片和傳統鏡片膜層之間有非常大的內應力，膜層易裂，而抗磨損膜是整個復合膜的基礎膜層，多層減反射膜層是一種非常薄的無機金屬氧化物材料，硬且脆，只有不斷地提高抗磨損膜的硬度，使之與多層減反膜層相匹配，才能整體提高樹脂鏡片的硬性度，不易磨損。傳統加硬工藝將樹脂眼鏡片放入含有二氧雜環憶烷、T-丁醇，甲醇等混合物的加硬液中進行浸泡，在鏡片表面形成抗磨損的保護層。
本發明是對樹脂鏡片進行有機硅化，在鏡片內外表面形成化學及機械性保護層，在加硬液中添加了足夠量的TiO2微分子顆粒使之與Si原子相互交融形成高鍵能的Ti-Si鍵粘附到基片的表面，再經過熱固化，這樣提高了樹脂鏡片的硬性度，經實驗可使其鏡片表面耐磨性能與玻璃鏡片相接近(如圖2所示)。
此外，多層減反射膜是根據光的干涉原理，使鏡面的反射光和鍍膜反射光相互干涉并消除，不同的膜層選擇性地消除相應波段光線的反射而去除干擾光。發明人增加可見光透過率來提高像的質量，使成像更加清晰，但因減反射膜的技術需要，該膜分子間空隙較大，呈孔狀結構，鏡片表面易藏污納垢，油污易浸潤至減反射膜層。為此，本發明在鍍制多層減反射膜時采用已有技術在鍍制該膜層時所未采用的離子輔助鍍膜工藝來增加膜層的致密性和平滑度，并利用高分子氟化物中納米相分離技術，在多層減反射膜表面鍍制納米尺寸的超雙疏性界面，在宏觀上表現為具有一定穩定的氣體薄膜覆蓋在多層減反射膜表面，彌補多層減反射膜分子空隙大的不足，降低表面能，從而使眼鏡片表面呈現超常的雙疏性，這時水滴或油污與鏡片的接觸角趨于最大值，超過110度(如圖3所示)。
本發明的發明效果本發明產品以強硬的抗磨損膜作為基礎，擁有更多的氟分子的低表面能作為頂膜，因而具有超低的摩擦系數，經國家權威機構檢測，000#鋼絲絨，用750g正壓力往復摩擦1000次其霧度值是同類產品的1/10，由于采用納米技術，使本發明產品具有良好的防水，耐污，防油的特能，而且更易清潔。同時本發明制造方便，制造方法簡單易學與掌握。


圖1為本發明眼鏡片剖面圖。
其中1、樹脂眼鏡片基片2、抗磨損膜3、多層減反射膜4、頂膜圖2為本發明的樹脂眼鏡片與玻璃眼鏡片耐磨性能比較示意圖；圖3為油污或水滴與鏡片的接觸角度示意圖。
最佳實施本發明的最佳實施例一一種超硬防污樹脂眼鏡片，由樹脂基片1、抗磨損膜2、多層減反射薄膜3、頂膜4組成，其特征在于抗磨損膜2是粘附在樹脂眼鏡片基片1上含有Ti-Si鍵的硬膜，多層減反射膜3采用離子輔助鍍膜工藝鍍制。
其制造方法是一、堿侵濁取樹脂眼鏡片基片一塊放入堿溶液中浸泡堿溶液成份NaOH濃度35-37％溫度35-40℃時間8-10分種二、清洗取出基片放入含有清潔劑的水槽中清洗成份一般清潔劑濃度20-25％溫度35-40％時間120-150S三、軟化水、超聲波清洗將基片放入凈化后純水中用超聲波清洗軟化水電導率18mΩ溫度20-25℃四、無水酒精、超聲波清洗酒精濃度99.9％
溫度20-25℃五、脫水收干采用IPA脫水收干六、加硬浸漬將基片放入加硬液中浸漬加硬液比重1.010-1.030(10℃)溫度10-12℃加硬液中二氧雜環乙烷 濃度18％T-丁醇濃度30％聚硅氧烷 濃度12％甲醇 濃度22-30％其他 濃度5％TiO2含量5-13％加硬槽的相對濕度40-45％浸漬時間35-40S七、鏡片提升將基片在加硬液停留35-40S后作勻速提升勻速速度6-8mm/s八、預固化將基片放入烘箱內預固化溫度65-70℃時間15-18分鐘九、熱固化將基片放入烘箱內烘烤溫度115-120℃時間3小時十、鏡片安裝取一塊清潔的加硬鏡片安裝到夾具上對環境的要求溫度20-25℃濕度35-40％十一、抽真空將夾具連同鏡片放入真空艙內加溫抽真空真空艙的溫度90-95℃設定真空度5×10-3Torr
十二、鍍膜前鏡片預清洗當真空度達到5×10-3Torr時利用離子釋放高純氬產生離子對鏡面表面進行轟出離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM十三、真空鍍膜采用離子輔助鍍膜工藝按以下方式鍍制一層以上的多層減反射膜。其步驟是1、SiO2(第1層)蒸發功率19.5蒸發率速率20.0/S蒸發厚度0.58K離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM2、ZrO2(第2層)蒸發功率25蒸發率速率6.5/S蒸發厚度0.27K3、SiO2(第3層)蒸發功率13蒸發速率5.0/S蒸發厚度0.18K離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM4、ZrO2(第4層)蒸發功率25蒸發速率6.5/S蒸發厚度0.58K5、SiO2(第5層)蒸發功率13蒸發速率7.0/S蒸發厚度0.74K離子源陽極電壓55-60V離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM
利用電子槍采用上述方案對鍍膜材料熔解，然后再進行蒸發，使得上述氣態的鍍膜材料黏附在樹脂眼鏡片表面，形成多層減反膜。
十四、頂膜(氟化物)在多層減反射膜外層再增加一層頂膜，利用鉬舟熱蒸發，使氟化物材料氣化，在減反射膜上形成頂膜，厚度約為0.005～0.01um。
其步驟是1.抽真空前，將含有氟化物的超硬膜材料放入鉬舟內。
2.在鍍完多層減反射膜后，對鉬舟兩極用80～82A電流進行加熱，使鉬舟的溫度達到420～450℃3.將鉬舟內的超硬膜材料充分熔解，蒸發為氣態。
4.氟分子從蒸發源轉移并沉積在基片上，在減反射膜表面重新排列或鍵合，最終形成頂膜。
其工藝參數如下鉬舟電流80-82A溫度420-450℃蒸發厚度0.26k蒸發速率10.0/S蒸發功率0.1離子源陽極電壓35-40V離子源陽極電流3.5-4A離子源燈絲電流4.5-5A氬氣流量4SCCM經過上述加工，成品即為本發明產品超硬防污樹脂眼鏡片。
權利要求
1.一種超硬防污樹脂眼鏡片，由樹脂眼鏡片基片1、抗磨損膜2、多層減反射薄膜3、頂膜4組成，其特征在于抗磨損膜2是粘附在樹脂眼鏡片基片1上的含有Ti-Si鍵的硬膜，多層減反射膜采用離子輔助鍍膜工藝鍍制。
2.根據權利要求1所述的超硬防污樹脂眼鏡片的制造方法，其制造步聚為A、加硬處理1)堿侵濁取樹脂眼鏡片基片一塊放入堿溶液中浸泡2)清洗取出樹脂眼鏡片基片放入含有清潔劑的水槽中清洗3)軟化水、超聲波清洗將樹脂眼鏡基片放入凈化后純水中用超聲波清洗，再用無水酒精、超聲波清洗樹脂眼鏡片4)脫水收干采用IPA脫水收干5)加硬浸漬將基片放入加硬液中浸漬6)樹脂眼鏡片的提升7)預固化將樹脂眼鏡基片放入烘箱內預固化8)熱固化B、真空鍍膜C、制作頂膜其特征在于加硬液的比重為1.010-1.030(10℃)加硬液溫度10-12℃加硬液中二氧雜環乙烷 濃度18％T-丁醇 濃度20％聚硅氧烷 濃度12％甲醇 濃度22-30％其他 濃度5％TiO2含量5-13％加硬槽的相對濕度40-45％浸漬時間35-40S將樹脂眼鏡片基片在加硬液中停留35-40S后作勻速提升勻速速度6-8mm/s使加硬液到基片表面形成厚度均勻的膜層采用離子輔助鍍膜工藝按以下方式鍍制一層以上(1)SiO2(第1層)蒸發功率19.5蒸發率速率20.0/S蒸發厚度0.58K離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM(2)ZrO2(第2層)蒸發功率25蒸發率速率6.5/S蒸發厚度0.27K(3)SiO2(第3層)蒸發功率13蒸發速率5.0/S蒸發厚度0.18K離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5-5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM(4)ZrO2(第4層)蒸發功率25蒸發速率6.5/S蒸發厚度0.58K(5)SiO2(第5層)蒸發功率13蒸發速率7.0/S蒸發厚度0.74K離子源陽極電壓55-60V離子源陽極電流4.5～5A離子源燈絲電流5.5-6A氬氣流量9SCCM利用電子槍采用上述方案對鍍膜材料熔解，然后再進行蒸發，使得氣態的鍍膜材料粘附在樹脂眼鏡片表面，形成多層減反膜3。
3.根據權利要求2所述的一種超硬防污樹脂眼鏡片的制造方法，其特征在于加硬液中加入的二氧化鈦微粒的重量百分比濃度是5～13％。
全文摘要
本發明涉及一種超硬防污樹脂眼鏡片及其制造方法，尤其是一種超硬、超潤滑、防水、防霧、防油污的樹脂鏡片及其制造方法。其主要的技術特征是為了克服樹脂眼鏡片抗磨損力差、易吸附水霧、油污等不足，在樹脂眼鏡片中增加一層超硬簿膜，該超硬簿膜通過在加硬液中添加5％－13％的二氧化鈦微粒來實現，此外，在鍍制多層減反射膜時采用離子輔助鍍膜工藝，并在多層減反射膜表面再鍍制厚度為納米級尺寸的具有超雙疏性能的薄膜，使多層減反射簿膜具有致密性和平滑性并在表面形成穩定的氣體薄膜從而彌補多層減反射膜分子空隙的不足。本發明產品結構簡單，制造工藝方便，性能穩定，使產品具有超硬、超潤滑、不易吸附油污的優點。
文檔編號B32B33/00GK1991441SQ20051011239
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者王兆崗, 藍金康, 陸劍龍, 朱桂君 申請人:上海三聯(集團)有限公司茂昌眼鏡公司