CN101172779B

CN101172779B - 光学玻璃素材的制造方法

Info

Publication number: CN101172779B
Application number: CN2006101376629A
Authority: CN
Inventors: 王坤池
Original assignee: Asia Optical Co Inc
Current assignee: Asia Optical Co Inc
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: CN101172779A

Abstract

一种光学玻璃素材的制造方法，包含下列步骤：(a)放置至少一玻璃预形体于一均匀分散的纳米碳悬浮液中浸泡；及(b)干燥该玻璃预形体以在该玻璃预形体的一表面上形成一厚度小于50nm的碳膜。

Description

光学玻璃素材的制造方法

技术领域

本发明是有关于一种玻璃素材的制造方法，特别是指一种光学玻璃素材的制造方法。

背景技术

一般用于光学玻璃镜片模制用的玻璃预形体概分两种制程，其中一种制程是先对一玻璃块加以研磨，致使其最终的形状近似一模制成品的外观或球形外观；另一种制程是以上喷气流将滴下的熔融玻璃旋转冷却成形，其外观呈上下均外凸的扁球状。该玻璃预形体于高温模制之前，需先利用有机溶剂对其施予一如清洗及擦拭等前处理，进一步地，于该前处理后将该玻璃预形体直接放置于一光学玻璃模制用的模具组内，并对该模具组予以加热达软化点(soft point)或接近软化点的温度，致使设置于该模具组内的玻璃预形体产生软化并被塑形成一具有相反于该模具组的一成形面的玻璃镜片。

然而，由于前述的光学玻璃镜片在高温模制过程中，容易在玻璃预形体与模具组的成形面两者之间产生融着(fusion)的现象，导致模塑成形后的光学玻璃镜片不易自该模具组中脱离，因此，此种玻璃预形体对于光学玻璃镜片的模制技术而言，不仅存在着模具使用寿命短等问题，此外，其模制成形率低亦导致光学玻璃镜片表面精度无法符合光学应用的要求。

为改善前揭问题，日本特开平第2003-313046号专利，于其说明书中揭示出一种利用高温热裂解(thermal decomposition)的方式在石英(quartz)炉管中通入乙炔(C₂H₂)作为一反应气体源，藉以在一玻璃预形体表面沉积一厚度介于0.1nm～2nm之间的碳膜(carbon film)以构成一光学玻璃素材，利用该碳膜作为该玻璃预形体于高温模制过程中改善离型性(releasability)及表面面形转写(form transfer)精度的离型用保护层(release Layer)。然而，由于高温热裂解方式所取得的碳膜附着性极差，无法承受于模制制程前的清洗与擦拭等前处理，因此，不但制作成本及时间成本高且亦有其使用上的限制。

另外，如日本特开昭第63-222023号专利，则是以溅射(sputter)、蒸镀(evaporation)或溶胶凝胶(sol-gel)等方式，在一玻璃预形体表面沉积一碳膜以作为离型用保护层并构成一光学玻璃素材。值得一提的是，由于此碳膜将影响后续光学干涉镀膜(optical interference coating)的光学性质，因此，于模制制程后需进一步地对该光学玻璃镜片施予退火(annealing)处理藉以去除残留碳膜及热应力(thermal stress)。

于玻璃模制过程中，虽然日本特开昭63-222023号专利可藉此碳膜优异的导热率(thermal conductivity)及低摩擦系数(friction coefficient)等特点，以增加该玻璃预形体的受热均匀性及软化时于模具组的成形面的移动性。然而，由于揭露于日本特开昭63-222023号专利中的方式所沉积的碳膜附着性过高，因而致使在完成玻璃模制制程之后的退火处理制程中，不易去除残留于光学玻璃镜片表面的碳膜并使得最终所制得的光学玻璃镜片无法获得优异的表面品质。

前面所提及的两篇日本专利前案的整体揭示内容，在此并入本案作为习知参考资料。

由上述可知，减少光学玻璃素材的制造成本及时间成本、降低光学玻璃素材于模制过程中的融着现象进而延长模具组的使用寿命，及减少经玻璃模制后所制得的光学玻璃镜片对后续光学干涉镀膜的不良影响，是现阶段从事光学玻璃素材制造者所需努力的目标。

发明内容

本发明的目的，即在提供一种光学玻璃素材的制造方法，其可减少光学玻璃素材的制造成本及时间成本，并降低于模制过程中的融着现象进而延长模具组的使用寿命，且减少经玻璃模制后所制得的光学玻璃镜片对后续光学干涉镀膜的不良影响。

于是，本发明光学玻璃素材的制造方法，包含下列步骤：

(a)放置至少一玻璃预形体于一均匀分散的纳米碳悬浮液中浸泡；及

(b)干燥该玻璃预形体以在该玻璃预形体的一表面上形成一厚度小于50nm的碳膜。

本发明光学玻璃素材的制造方法可减少光学玻璃素材的制造成本及时间成本，并降低于玻璃模制过程中的融着现象进而延长模芯的使用寿命，且减少经玻璃模制后所制得的光学玻璃镜片对后续光学干涉镀膜的不良影响，确实达到本发明的目的。

附图说明

图1是一简易流程示意图，说明本发明光学玻璃素材的制造方法的一具体实施例一；及

图2是一局部剖视示意图，说明本发明光学玻璃素材的制造方法所制得的光学玻璃素材。

具体实施方式

一种光学玻璃素材的制造方法，包含下列步骤：

(a)放置多个玻璃预形体于一均匀分散的纳米碳悬浮液中浸泡；及

(b)干燥所述玻璃预形体以分别在所述玻璃预形体的一表面上形成一厚度小于50nm的碳膜。

较佳地，该步骤(a)的纳米碳悬浮液是由一纳米碳粉体及一有机溶剂所构成；该纳米碳粉体的平均粒径是小于30nm。

适合于本发明的该纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的重量百分比是介于1％～50％之间；更佳地，该纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的重量百分比是介于5％～45％之间；又更佳地，该纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的重量百分比是介于10％～35％之间。值得一提的是，当纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的重量百分比越高时，形成于所述玻璃预形体的碳膜厚度越高，亦将影响光学玻璃素材于完成玻璃模制制程之后的后加工并产生碳膜残留等问题，因此，该纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的最大重量百分比是50％。此外，为提供本发明的制造方法所制得的碳膜具有恰当的厚度，又再更佳地，该步骤(a)的玻璃预形体体积对该纳米碳悬浮液体积的比值是介于0.001～0.1之间。

适用于本发明的该有机溶剂是选自于下列所构成的群组：醇类、酮类及此等的一组合；较佳地，该有机溶剂是醇类，该步骤(a)的一浸泡时间是大于60秒，该步骤(b)的一干燥温度是大于70℃；且更佳地，该醇类是异丙醇及乙醇其中一者，该步骤(a)的一浸泡时间是介于60秒～600秒之间，该步骤(b)的一干燥温度是介于70℃～120℃。

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的两个具体实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

实施例一

本发明光学玻璃素材的制造方法的一具体实施例一简单地说明于下。

参阅图1，首先，将1172颗分别具有一表面的玻璃预形体11经过多道内部容装有清洗液3[如：纯水、异丙醇(isopropyl alcohol)、乙醇(ethyl alcohol)或丙酮(acetone)等]的清洗槽2予以洗净(图1仅显示最后一道清洗槽2)，并于洗净之后对所述玻璃预形体11予以干燥。在该具体实施例一中，所述玻璃预形体11是采用日商OHARA公司出产的型号为L-BAL35的产品，且每一玻璃预形体11的外径、中心厚度、两曲率半径分别为7.9mm、2.8mm、11mm及61mm[即，总体积趋近于0.116(cm³)×1172(颗)＝136(cm³)]。

进一步地，将所述玻璃预形体11放置于一内部容装有纳米碳悬浮液3’的浸泡槽2’中予以浸泡约90秒。在该具体实施例一中，该纳米碳悬浮液3’的总体积为80000立方厘米(即，80000cm³)且是由25％的纳米碳粉体及75％的异丙醇所构成，其中，纳米碳粉体的平均粒径是介于20nm～30nm之间，而纳米碳粉体是取自于美商Sigma-Aldrich公司所制造且型号为633100的Carbon Nanopowder。经前述可知，在该具体实施例一中，所述玻璃预形体11的总体积对该纳米碳悬浮液3’体积的比值约为0.0017(即，136/80000＝0.0017)。

最后，将所述玻璃预形体11放置于一内部容装有异丙醇3”的干燥槽2”中，施予一温度介于70℃～80℃之间且持温约90秒的异丙醇蒸气干燥，进而在每一玻璃预形体11上形成一厚度约35nm的碳膜12并制得一光学玻璃素材1(如图2所示)。

将该具体实施例一的制造方法所制得的光学玻璃素材1放置于一沉积有类钻碳(DLC)薄膜的超硬碳化钨(WC)模芯中(图未示)，施予模制温度约为598℃的玻璃模制制程，该模芯的成形寿命可达5000～6000次。

实施例二

本发明光学玻璃素材的制造方法的一具体实施例二于流程上大致上是与该具体实施例一相同，其不同处是在于该具体实施例二是使用2078颗玻璃预形体11，且所述玻璃预形体11的尺寸、该纳米碳悬浮液3’的细部组成、浸泡时间及干燥时间是不同于该具体实施例一，本发明该具体实施例二不同于该具体实施例一处简单地说明于下。

再参阅图1，在该具体实施例二中，所述玻璃预形体11是采用日商OHARA公司出产的型号为L-LAH53的产品，且每一玻璃预形体11的外径、中心厚度、两曲率半径分别为5.5mm、4.2mm、3.5mm及5.6mm[即，总体积趋近于0.077(cm³)×2078(颗)＝160(cm³)]。

此外，在该具体实施例二中，所述玻璃预形体11放置于该浸泡槽2’中的浸泡时间约为120秒；该纳米碳悬浮液3’的总体积为80000立方厘米(即，80000cm³)且是由15％的纳米碳粉体及85％的乙醇所构成，而碳纳米粉体的平均粒径约为30nm，且是取自于美商Sigma-Aldrich公司所制造且型号为633100的CarbonNanopowder。经前述可知，在该具体实施例二中，所述玻璃预形体11的总体积对该纳米碳悬浮液3’体积的比值约为0.002(即，160/80000＝0.002)。

最后，在该具体实施例二中，所述玻璃预形体11是放置于该干燥槽2”中施予约120秒的异丙醇蒸气干燥，进而在每一玻璃预形体11上形成一厚度约40nm的碳膜12。

将该具体实施例二的制造方法所制得的光学玻璃素材1放置于一沉积有类钻碳(DLC)薄膜的超硬碳化钨(WC)模芯中(图未示)，施予模制温度约为635℃的玻璃模制制程，该模芯的成形寿命可达1800～2600次。

由于本发明是于多道洗净流程之后直接利用浸泡的方式在所述玻璃预形体11上形成碳膜12以制得光学玻璃素材1。因此，不但有效地节省制造成本及时间成本，于形成所述碳膜12之后亦不需再经过洗净流程可直接对所述光学玻璃素材1施予玻璃模制制程并制得多个光学玻璃镜片；另，所述碳膜12本身优异的导热率及低摩擦系数等特点，不但使得光学玻璃素材于玻璃模制制程达到保护作用进而避免产生融着现象，亦有效地增加所述玻璃预形体11的受热均匀性及软化时于模芯的成形面的移动性。

此外，本发明所述具体实施例的方法所形成的碳膜12与玻璃预形体11的界面间，并非以键合能量较高的一次键合(primary bonding)的关系相互连接，其之间仅是以简单的二次键合(secondary bonding)的关系相互连接。因此，在完成玻璃模制制程之后的退火处理制程中，可轻易地去除最终所残留下来的碳膜12，以使得所制得的光学玻璃镜片具有优异的表面品质，且亦相对地减少对于后续光学干涉镀膜制程的不良影响。

惟以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，包含下列步骤：

(a)放置至少一玻璃预形体于一均匀分散的纳米碳悬浮液中浸泡，所述纳米碳悬浮液是由一纳米碳粉体及一醇类有机溶剂所构成，其中，该纳米碳粉体的平均粒径是小于30nm，该纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的重量百分比是介于1％～50％之间，玻璃预形体体积对该纳米碳悬浮液体积的比值是介于0.001～0.01之间；及

2.依据权利要求1所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的重量百分比是介于5％～45％之间。

3.依据权利要求2所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该纳米碳粉体于该纳米碳悬浮液中的重量百分比是介于10％～35％之间。

4.依据权利要求1所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该醇类有机溶剂是异丙醇及乙醇其中之一。

5.依据权利要求1所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该步骤(a)的一浸泡时间是大于60秒。

6.依据权利要求5所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该步骤(a)的一浸泡时间是介于60秒～600秒之间。

7.依据权利要求1所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该步骤(b)的一干燥温度是大于70℃。

8.依据权利要求7所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该步骤(b)的一干燥温度是介于70℃～120℃。

9.依据权利要求1所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该步骤(b)的一干燥时间是大于60秒。

10.依据权利要求9所述的光学玻璃素材的制造方法，其特征在于，该步骤(b)的一干燥时间是介于60秒～240秒之间。