CN100390609C - 防紫外线透明有机片材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防紫外线透明有机片材的制作方法，包括：将成型的有机透明基材用二氧化硅溶液进行强化处理和加热固化处理，用真空镀膜机镀铬及镀一氧化硅层。以及应用此方法制造的防紫外线透明有机片材，在该片材的表面具有铬层和在该铬层上的一氧化硅层。本发明的防紫外线片材具有优良的防紫外线功能，可广泛应用于头盔镜片、遮阳帽镜片、强光防护帽中。
Description
技术领域
本发明属于透明有机镜片，特别涉及有机防紫外线镜片。
背景技术
在日常生活工作中，人们会受到太阳光和人工强光源如高功率放电灯、碘镓灯、卤钨灯等的照射，这些光源发射的短波紫外线，特别是波长小于360nm的紫外线，对视感细胞的损伤极大。人眼的晶状体主要的功能之一是有效吸收紫外线，使其达不到眼底的视网膜，否则视网膜上的视感细胞将受到严重损伤，甚至永久性损伤。虽然市场上的镜片也吸收紫外线，但吸收不够充分。必须能够对包括UV-A和UV-B的紫外线达到充分的吸收(阻隔)才不致造成视感细胞的损伤。
中国专利申请第021536317号中涉及一种防紫外线眼睛片，其对波长小于360nm的紫外线有良好的防护功能，但其片材为钢化复合玻璃，与有机材料相比具有重量大、强度低、工艺复杂的缺点。
中国专利申请第028174526号中涉及一种在玻璃上涂覆聚碳酸酯基材的玻璃结构，该结构除了具有上述玻璃材料的缺点外，与无机材料镀层相比，还有表面的有机涂层容易老化、透明度低，且耐磨强度较低的缺点。
目前，尚未见到具有基材为高强度有机材料，涂层为耐磨且抗老化的无机材料，并对紫外线有充分吸收功能的防紫外线镜片的报道。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种以有机透明材料为基材，其上镀有无机紫外线吸收材料的防紫外线透明有机片材及其制造方法，以及该片材在头盔镜片和遮阳帽镜片、汽车驾驶员遮阳板、太阳镜镜片、强光工作防护镜片中的应用。本发明的防紫外线透明有机片材吸收紫外线性能优良，并具有材质轻、抗冲击能力强、耐老化的优点。
为了实现上述目的，本发明提供一种防紫外线透明有机片材的制作方法，包括如下步骤：
将成型的有机透明基材用二氧化硅溶液进行强化处理；对强化处理后的有机透明基材进行加热固化处理；将固化处理后的PC透明基材镀铬；在镀铬后的基材上镀一氧化硅。
上述方法中的有机基材可选自聚碳酸脂(PC)、有机玻璃(PMMA)、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈聚合物(AS)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)，优选为PC。
上述方法中使用的二氧化硅溶液的溶剂可选自甲醇、乙醇、丙醇、正己烷、环己烷及四氢呋喃，优选为乙醇。
所述二氧化硅乙醇溶液的浓度优选为10％-30％重量比，更优选为20％-25％重量比。
上述方法中所述固化处理的固化温度优选为70-140℃，根据使用基材的不同，选用不同的固化温度。PC固化温度优选为110-120℃，PMMA固化温度优选为75-85℃，ABS固化温度优选为70-80℃，AS、PS及PVC固化温度优选为70-80℃。
所述固化处理的加热时间优选为约160-200分钟。
上述方法中的镀铬及镀一氧化硅步骤可使用镀膜机进行真空蒸镀。
上述方法还可包括在真空镀铬前的真空脱氧处理步骤。
所述镀铬步骤的铬层厚度优选为约2-3纳米，所述镀一氧化硅层步骤的一氧化硅层厚度优选为约4-5纳米。
本发明还提供使用上述方法制造的防紫外线透明有机片材，包括透明有机材料基材和基材表面的铬层和在该铬层上的一氧化硅层。
所述有机基材选自PC、PMMA、ABS、AS、PS及PVC，优选为PC材料。
所述铬层厚度优选为2-3纳米。
所述一氧化硅层厚度优选为4-5纳米。
本发明还提供应用上述片材的防紫外线头盔镜片、遮阳帽镜片、汽车驾驶员遮阳板、太阳镜镜片、强光工作防护镜片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供防紫外线透明有机片材的制造方法，在示例性实施方案中，该方法包括如下步骤：
首先将有机透明基材加工成型，将透明有机材料(粒子和板材)通过注塑压铸成型。基材厚度视具体应用而定，在以下实施例中基材厚度约为0.4-8mm。
本发明使用的基材可以是透明PC、PMMA、ABS、AS、PS及PVC材料。在本发明的一个实施方案中，该基材为透明PC材料；在本发明的另一个实施方案中，该基材为透明PMMA材料；在本发明的另一个实施方案中，该基材为透明ABS材料；在本发明的另一个实施方案中，该基材为透明PS材料。
将成型的有机透明基材进行超声波清洗、净化及加温除湿处理。
然后对该透明基材进行强化处理。在本发明的一个实施方案中，采用二氧化硅溶液进行该强化处理。所使用的二氧化硅溶液为二氧化硅的有机溶液，可使用的溶剂可选自甲醇、乙醇、丙醇、正己烷、环己烷及四氢呋喃，优选为乙醇。当乙醇作为溶剂时，溶液的浓度范围为约10-30％重量比，优选为约20-25％重量比。二氧化硅强化处理的操作是在约20℃将有机透明基材浸入含二氧化硅溶液的池中，基材完全浸入后即可取出。该强化处理的作用是增强该基材的粘合度和光亮度及硬度。
对经过上述强化处理后的有机透明基材进行加热固化处理，固化处理可以使强化液的功效得到进一步的发挥和稳定。固化处理可在烘箱中进行，固化温度约为70-140℃，根据使用基材的不同采用不同的固化温度。PC固化温度优选为110-120℃，PMMA固化温度优选为75-85℃，ABS固化温度优选为70-80℃，AS、PS及PVC固化温度优选为70-80℃。箱内湿度为40％-50％。箱内的空气净化十万分之一立方米(m3/10万)，即一立方米的空间中存在10万粒微尘的细度。恒温时间为约160-200分钟。从而使所述基材的硬度从0H变为3H-5H。
可使用镀膜机将上述固化处理后的有机透明基材进行真空蒸镀，镀铬及镀一氧化硅。使用常规真空蒸镀技术。在本发明的一个实施方案中，将所述基材放入真空镀膜机的真空室中。在真空室中存在三根铜棒作为电极，中间一根为双向通电棒，将铬粉和一氧化硅粉末分别放在两边电极的钼片上。进行镀铬之前需进行真空脱氧处理。通过使真空室内的真空度达到约-3真空度来实现。脱氧处理后，在真空条件下首先将存铬的电极和中间电极通电，电极温度升至1200℃时铬熔化蒸发，铬分子充满真空室并附在基材上，约2-3分钟后关闭电源。其后采用与镀铬相似的方法镀一氧化硅。将存一氧化硅的电极和中间电极通电，电极温度升至1000℃时一氧化硅熔化蒸发，约3-5分钟后关闭电源。
上述方法获得的铬层的厚度为约2-3纳米。铬层的作用是吸收紫外线。铬层的厚度低于2纳米将影响紫外线的吸收，铬层的厚度高于3纳米将影响透明度。所获得的一氧化硅的厚度为约4-5纳米。一氧化硅层的作用是保护铬层，并使镀层坚固、美观。一氧化硅层的厚度低于4纳米时基材的色泽不鲜艳，一氧化硅层的厚度高于5纳米时镀层颜色发红影响美观。
本发明还提供使用上述方法制造的防紫外线透明有机片材，包括透明有机基材和基材表面的铬层及在该铬层上的一氧化硅层。该基材可以是透明的PC、PMMA、ABS、AS、PS及PVC材料。根据不同用途，该基材可被加工成任意形状及厚度的片材。该基材上的铬层厚度为约2-3纳米，该一氧化硅层厚度为约4-5纳米。
本发明还提供所述的透明有机片材在防紫外线头盔镜片、太阳帽镜片、汽车驾驶员遮阳板、太阳镜镜片、遮挡强光防护帽中的应用。所述头盔包括如摩托车、电动自行车、赛车等驾驶员所使用的防护头盔。
实施例1
将厚度为2mm的成型的PC透明基材用超声波清洗以除油、除尘，加温除湿。其后将该基材浸入含有二氧化硅的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡后将该基材在110℃烘箱中加热3小时进行固化处理。经固化处理后用铅笔硬度仪测试，其硬度达到3.5H。将该基材置于70-160型镀膜机中的真空室内，将粉末状金属铬及一氧化硅分别置于真空室内的两个电极上。首先在-3真空度下真空脱氧。然后在真空条件下接通盛有铬的电极，升温至1200℃并持续2分钟，然后断开电路。镀铬后，接通盛有一氧化硅的电极，升温至1000℃并持续3分钟镀一氧化硅层。所得片材的铬层的厚度为约2纳米，一氧化硅层的厚度为约4纳米。
实施例2
将厚度为3mm的成型的PC透明基材用超声波清洗以除油、除尘，加温除湿。其后将该基材浸入含有二氧化硅的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡后将该基材在120℃烘箱中加热160分钟进行固化处理。经固化处理后用铅笔硬度仪测试，其硬度达到3.0H。将该基材置于70-160型镀膜机中的真空室内，将粉末状金属铬及一氧化硅分别置于真空室内的两个电极上。首先在-3真空度下真空脱氧，然后在真空条件下接通盛有铬的电极，升温至1200℃并持续2.5分钟，然后断开电路。镀铬后，接通盛有一氧化硅的电极，升温至1000℃并持续3.5分钟镀一氧化硅层。所得片材的铬层的厚度为约3纳米，一氧化硅层的厚度为约5纳米。
实施例3
将厚度为0.8mm的成型的ABS透明基材用超声波清洗以除油、除尘，加温除湿。其后将该基材浸入含有二氧化硅的丙醇溶液(30％重量比)中。浸泡后将该基材在80℃烘箱中加热3小时进行固化处理。经固化处理后用铅笔硬度仪测试，其硬度达到3.0H。将该基材置于70-160型镀膜机中的真空室内，将粉末状金属铬及一氧化硅分别置于真空室内的两个电极上。首先在-3真空度下真空脱氧。然后在真空条件下接通盛有铬的电极，升温至1200℃并持续2分钟，然后断开电路。镀铬后，接通盛有一氧化硅的电极，升温至1000℃并持续3分钟镀一氧化硅层。所得片材的铬层的厚度为约2纳米，一氧化硅层的厚度为约4纳米。
实施例4
将厚度为2mm的成型的PMMA透明基材用超声波清洗以除油、除尘，加温除湿。其后将该基材浸入含有二氧化硅的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡后将该基材在85℃烘箱中加热3小时进行固化处理。经固化处理后用铅笔硬度仪测试，其硬度达到3.5H。将该基材置于70-160型镀膜机中的真空室内，将粉末状金属铬及一氧化硅分别置于真空室内的两个电极上。首先在-3真空度下真空脱氧，然后在真空条件下接通盛有铬的电极，升温至1200℃并持续2.5分钟，然后断开电路。镀铬后，接通盛有一氧化硅的电极，升温至1000℃并持续3.5分钟镀一氧化硅层。所得片材的铬层的厚度为约3纳米，一氧化硅层的厚度为约5纳米。
实施例5
将厚度为3mm的成型的PMMA透明基材用超声波清洗以除油、除尘，加温除湿。其后将该基材浸入含有二氧化硅的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡然后将该基材在80℃烘箱中加热3小时进行固化处理。经固化处理后用铅笔硬度仪测试，其硬度达到3.0H。将该基材置于70-160型镀膜机中的真空室内，将粉末状金属铬及一氧化硅分别置于真空室内的两个电极上。首先在-3真空度下真空脱氧，然后在真空条件下接通盛有铬的电极，升温至1200℃并持续2分钟，然后断开电路。镀铬后，接通盛有一氧化硅的电极，升温至1000℃并持续3分钟镀一氧化硅层。所得片材的铬层的厚度为约2纳米，一氧化硅层的厚度为约4纳米。
实施例6
将厚度为0.8mm的成型的PS透明基材用超声波清洗以除油、除尘，加温除湿。其后将该基材浸入含有二氧化硅的丙醇溶液(30％重量比)中。然后将该基材在75℃烘箱中加热200分钟进行固化处理。经固化处理后用铅笔硬度仪测试，其硬度达到3.0H。将该基材置于70-160型镀膜机中的真空室内，将粉末状金属铬及一氧化硅分别置于真空室内的两个电极上。首先在-3真空度下真空脱氧。然后在真空条件下接通盛有铬的电极，升温至1200℃并持续2.5分钟，然后断开电路。镀铬后，接通盛有一氧化硅的电极，升温至1000℃并持续3.5分钟镀一氧化硅层。所得片材的铬层的厚度为约3纳米，一氧化硅层的厚度为约5纳米。
将使用上述方法制造的有机透明片材进行抗冲击力测试，1g、
铅球，140-170m/s不能击穿或破碎，说明该片材具有良好的抗冲击力。
将使用上述方法制造的有机透明片材送交中国计量科学研究院测定镜片透射比。
测量结果为：长波紫外线(UV-A)透射比为0％-7％。中波紫外线(UV-B)透射比为0％-1％。可见光透射比为8％-15％，其符合ISO 14889关于用于夜间驾驶时镜片的可见光透射比应大于8％的要求。(测试证书编号：GGqt2005-0009)。
应该理解，本发明的实施例仅是为更好地理解本发明而对本发明做出的非限定性说明。本领域所属技术人员在没有偏离本发明的精神和范围内可以对本发明做出各种修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种防紫外线有机片材的制造方法，包括：
将成型的有机透明基材用二氧化硅溶液进行强化处理及随后的加热固化处理；
在上述固化处理后的有机透明基材上镀铬；
在镀铬后的基材上镀一氧化硅，
其中，
所述二氧化硅溶液的浓度为10％-30％重量比；
所述固化处理的固化温度为70℃-140℃；
所述固化处理的加热时间为160-200分钟；
所述铬层厚度为2-3纳米；
所述一氧化硅的层厚度为4-5纳米。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述有机透明基材选自透明聚碳酸脂、有机玻璃、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-丙烯腈聚合物、聚苯乙烯、聚氯乙烯。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述二氧化硅溶液的溶剂为乙醇。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述镀铬及镀一氧化硅步骤是使用镀膜机进行真空蒸镀。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法制造的防紫外线透明有机片材，包括透明有机材料基材和基材表面的铬层及在所述铬层上的一氧化硅层。
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