CN106772713A - 一种抗菌镀膜树脂镜片及其制造方法 - Google Patents

一种抗菌镀膜树脂镜片及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种抗菌镀膜树脂镜片及其制造方法，其特征在于：1、在树脂镜片表面采用浸涂工艺制得耐磨加硬层；2、采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在耐磨加硬层表面镀制增透膜层；3、采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在增透膜层表面再镀制抗菌层；4、采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在抗菌层表面镀制粘结层；5、继续采用真空溅射镀膜技术在粘结层表面镀制顶层防水层。本发明采用真空镀膜技术和离子源辅助镀膜技术，增加了各膜层之间的粘结力，并实现了制得的眼镜产品既保持原有增透膜层性能的同时又具有长期有效的优秀抗菌性能的效果。

Description

一种抗菌镀膜树脂镜片及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种镀膜眼镜片制造技术，特别是公开一种抗菌镀膜树脂镜片及其制造方法，属于树脂镜片的制造领域。
背景技术
随着树脂眼镜市场逐步扩大，其树脂镜片也越来越得到消费者的关注。因此随着消费者要求的多元化，树脂镜片的各方面性能和工艺都在不断的改进和完善。目前，市场上的镀膜树脂镜片，主要都是在加过硬的树脂镜片的基础上，通过真空镀膜的方法，镀有减反射膜层、顶层防水层等。以达到增强透过率、保护镜片的作用。
生活中各种各样的树脂镜片作为日常携带用品，为提供了视力矫正、保护和时尚等功能，同时由于长期佩戴树脂镜片表面必然存在各种各样的细菌、真菌，病毒等微生物，其中各种有害微生物的传播和蔓延严重威胁着人类的用眼健康和身体健康。因此人们对抗菌功能的产品也越来越重视。
如中国专利申请CN201310653170公开的由金属氧化物构成的抗菌层提出可以应用于镜片表面实现抗菌。但是镜片表面镀制抗菌层存在两个方面的缺陷：首先结构不稳定，容易产生膜层结合不良的问题，影响抗菌效果的持久性；另外，由于其提出的抗菌层是由氧化锌或氧化钙或其结合镀制而成，很明显其对能起到抗菌作用的菌类种类的范围有限，不能很好地起到抗菌保护作用。因此，需要一种全新的技术方案解决这些问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术镀膜树脂镜片抗菌效果有限或抗菌层镀膜效果不长久的问题，提出一种抗菌镀膜树脂镜片及其制造方法，通过真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术，在增透膜层与顶层防水层之间镀制抗菌层和粘结层，既保证了良好的光学性能，还增加了顶层防水层与抗菌层之间的附着力，又有优异的抗菌性能，大大减少眼病的感染几率。
本发明是这样实现的：一种抗菌镀膜树脂镜片及其制造方法，包括树脂镜片、浸涂于树脂镜片表面的耐磨加硬层及镀制于所述耐磨加硬层外表面的增透膜层、抗菌层、粘结层和顶层防水层，其特征在于：所述的抗菌层和粘结层依次镀制于增透膜层与顶层防水层之间，所述的抗菌层是由银、铜、锌、钛中的一种或多种金属氧化物在增透膜层表面镀制而成，所述的粘结层是由二氧化硅、一氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或多种氧化物在所述抗菌层的表面镀制而成，用以增加所述抗菌层与顶层防水层之间的附着力。
所述的抗菌层和所述的粘结层采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术镀制而成，所述的防水层采用真空溅射镀膜技术镀制于所述的粘结层表面。
所述的增透膜层是一种2～7层的多层结构，其每一层是由氧化硅、氧化锆和氧化铟锡中的至少一种镀制而成。
所述的增透膜层中的单层厚度为10nm～150nm，总厚度控制在150nm～600nm，所述抗菌层的厚度控制在1nm～100nm，所述粘结层的厚度控制在1nm～20nm。
所述菌镀膜树脂镜片的制造方法包括如下步骤：
（1）将清洗干净的树脂镜片采用浸涂工艺进行加硬处理，得到高硬度的耐磨加硬层；
（2）采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（1）处理获得的耐磨加硬层表面镀制增透膜层，所述的增透膜层是每一单层由氧化硅、氧化锆和氧化铟锡中的至少一种镀制而成的2～7层的多层结构，每一单层厚度为10nm～150nm，总厚度控制在150nm～600nm；离子源辅助镀膜的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm；
（3）采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（2）镀制获得的增透膜层表面再镀制抗菌层，厚度控制在1nm～100nm，镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.1~0.5 nm/s，O2的流量为1～40sccm；离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm；
（4）继续采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（3）镀制获得的抗菌层表面镀制粘结层，厚度控制在1nm～20nm，镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.1~0.3 nm/s，O2的流量为0～20sccm，离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm；
（5）继续采用真空溅射镀膜技术在步骤（4）镀制获得的粘结层表面镀制顶层防水层。
所述步骤（2）中镀制增透膜层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.0×10-5 mbar，蒸发速率为0.1~0.6 nm/s，O2的流量为0~50sccm。
进一步的，所述步骤（3）中镀制抗菌层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.25 nm/s， O2的流量为1～20sccm，所述步骤（4）中镀制粘结层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.25nm/s， O2的流量为0～10sccm，镀制抗菌层和粘结层时离子源辅助镀膜技术的工艺条件为：阳极电压100～120V，阳极电流1.0～1.5A，Ar的流量为10～30sccm。
所述步骤（5）中镀制顶层防水层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.3 nm/s，O2的流量为0sccm。
本发明的有益效果是：采用真空镀膜技术和离子源辅助镀膜技术，在镀制了耐磨加硬层的树脂镜片内外侧再依次镀制增透膜层、抗菌层、粘结层、顶层防水层，在关键的抗菌层与最外层保护层之间设置有过渡层进行辅助，增加了各膜层的粘结牢度，并实现了制得的眼镜产品既保持原有增透膜层性能的同时又具有长期有效的优秀抗菌性能的效果，对常见微生物、大肠杆菌，金黄色葡萄球菌、白色念珠菌及酵母菌、霉菌等的抗菌率99%（抗菌活性值2）以上。而且由于抗菌层设于多层膜中间，其抗菌能力的有效性与其外层的多次膜寿命一样，可以长期有效，为使用者提供安全的身体健康保护，特别是大大减少了眼病的感染几率。
本发明在对树脂镜片真空镀膜过程中采用了离子源辅助镀膜技术，是基于金属晶体成膜原理，在树脂材料表面更具体的应用。其最大的难点在于金属材料的沉淀速度的控制，该速度是根据基材的表面性质和金属材料的特性综合形成的，并通过对离子源的阳极电压和电流的控制来实现的。
离子源辅助镀膜技术一般运用玻璃光学镜头镀膜上，很少运用于树脂镜片镀膜上，离子源辅助过程中高能量的氩离子轰击会增加了膜层与基材之间、膜层之间的附着力和膜层的致密性，同时因树脂镜片比较软，过多的能量不能及时释放形成大量应力，膜层过于致密和树脂镜片基材热膨胀系数不匹配，导致镀膜好的镜片放置一定时间之后表面出现暗伤和膜层出现微裂纹的问题。
而本发明是经过大量的细致试验和数据分析，对真空镀膜技术和离子源辅助技术工艺参数进行优化，解决了膜层间的附着力问题的同时不会对树脂镜片表面和膜层造成不良的损害，并在增加了膜层致密性和提升了与基材的附着力的同时，对于树脂镜片，还明显的缓解了传统镀膜时容易产生暗伤的问题。本发明技术方案对镀膜后获得的膜层的致密度、纯度、和与基材的附着力等方面有显著的提升作用。
附图说明
图1 是本发明抗菌镀膜树脂镜片结构及制造顺序框图。
具体实施方式
根据附图1，本发明一种抗菌镀膜树脂镜片，包括树脂镜片、浸涂于树脂镜片表面的耐磨加硬层及依次镀制于所述耐磨加硬层表面的增透膜层、抗菌层、粘结层、顶层防水层。所述的抗菌层由银、铜、锌、钛中的一种或多种金属氧化物在增透膜层表面镀制而成，所述的粘结层由二氧化硅、一氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或多种氧化物在所述抗菌层表面镀制而成，用以增加顶层防水层与所述抗菌层之间的附着力。
本发明抗菌镀膜树脂镜片的制造方法包括如下步骤：
（1）将清洗干净的树脂镜片采用浸涂工艺进行加硬处理，而后在高温105～130℃固化2～3小时，使加硬液充分硬化，得到高硬度的耐磨加硬层。
（2）采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（1）处理获得的耐磨加硬层表面镀制增透膜层，所述的增透膜层是每一单层由氧化硅、氧化锆和氧化铟锡中的至少一种镀制而成的2～7层的多层结构，每一单层厚度为10nm～150nm，总厚度控制在150nm～600nm：首先在真空条件3.5×10-5～1.0×10-5 mbar下，用离子源辅助镀膜技术通过离子源产生氩离子对加硬层表面进行轰击30～180S，以增强膜层与加硬层的附着力，所述的离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm。
真空溅射镀膜技术的镀制工艺条件为如下表。
（3）采用真空溅射镀膜技术在步骤（2）镀制获得的增透膜层表面再镀制抗菌层，镀制抗菌层过程中结合采用离子源辅助镀膜技术，增加抗菌层与增透膜的附着力，镀制的抗菌层厚度控制在1nm～100nm，镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5mbar，蒸发速率为0.1～0.5 nm/s，O2的流量为1～40sccm；离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为（1～40）sccm。
（4）继续采用真空溅射镀膜技术在步骤（3）镀制获得的抗菌层表面镀制粘结层，镀制粘结层过程中结合采用离子源辅助镀膜技术，增加粘结层和抗菌层的附着力，镀制的粘结层厚度控制在1nm～20nm，其镀制条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.1～0.3nm/s，O2的流量为0～20sccm，离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm。
（5）继续采用真空溅射镀膜技术在步骤（4）镀制获得的粘结层表面镀制顶层防水层。镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.3 nm/s，O2的流量为0sccm。
本发明中步骤（3）的镀制抗菌层的最佳镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.25 nm/s， O2的流量为1～20sccm；步骤（4）中镀制粘结层的最佳镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.25 nm/s， O2的流量为0～10sccm；镀制抗菌层和粘结层时离子源辅助镀膜技术的最佳工艺条件为：阳极电压100～120V，阳极电流1.0～1.5A，Ar的流量为10～30sccm。
本发明将增透膜层与抗菌层通过真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术有效结合，保持了原有膜层的所有光学性能的同时兼具了超强的抗菌能力，经德国HOHENSTEIN和日本SIAA认证机构测试，本发明方法制得的眼睛产品对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌、白色念珠菌及酵母菌、霉菌等的抗菌率99%（抗菌活性值2）以上，且抗菌能力长期有效。并且本发明方法制得的抗菌镀膜树脂镜片产品在膜层的致密度、纯度、和与基材的附着力等方面与现有技术相比有着显著的提高。
下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明，但这些实施例不是用于对本发明的限定。
实施例1：
本发明制备一种抗菌镀膜树脂镜片，具体步骤如下：
（1）树脂镜片选用折射率1.60（MR-8），采用浸涂加硬工艺，得到厚度为2.5μm的耐磨性好耐磨加硬层。
（2）接着在真空条件3.5×10-5 mbar下，用离子源产生氩离子对加硬层进行轰击120S，以增强膜层与加硬层的附着力，采用的离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80V，阳极电流0.8A，Ar的流量为18sccm，而后利用真空溅射镀膜技术在加硬层上依次镀制二氧化硅层49.22nm、二氧化锆层21.70nm、二氧化硅层44.89nm、二氧化锆层67.10nm、氧化铟锡层5.00nm、二氧化硅层73.58nm构成多层结构的增透膜层。
采用的真空溅射镀膜技术的镀制工艺条件为如下表。
（3）其次采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（2）中制得的六层增透膜层上再镀制10nm厚度的抗菌层。真空溅射镀膜技术镀制抗菌层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.15nm/s， O2的流量为18sccm，离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80V，阳极电流0.8A，Ar的流量为18sccm。
（4）继续在抗菌层表面采用真空溅射镀膜技术镀制粘结层SiO2层，厚度为10 nm，同时结合离子源辅助镀膜技术以增加粘结层和抗菌层的附着力。真空溅射镀膜技术的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.25 nm/s， O2的流量为1sccm。离子源辅助镀膜技术的工艺条件为：阳极电压80V，阳极电流0.8A，Ar的流量为18sccm。
（5）继续采用真空溅射镀膜技术在步骤（4）镀制获得的粘结层表面镀制顶层防水层，镀制时真空度为3.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.3 nm/s， O2的流量为0sccm。
将上述抗菌镀膜镜片，送去德国HOHENSTEIN和日本SIAA认证机构进行测试对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌等的抗菌率99%（抗菌活性值2）以上，抗菌能力有效性跟多次膜寿命一样，长期有效，同时增透膜层送国家眼镜检测中心检测、膜层质量符合国家标准，在380～780nm光波范围内可见光平均透过率大于99%。
实施例2：
本发明制备一种抗菌镀膜树脂镜片，具体步骤如下：
（1）树脂镜片选用折射率1.74，采用浸涂加硬工艺，得到厚度为2.5μm耐磨性好的耐磨加硬层。
（2）接着在真空度2.0×10-5 mbar下，用离子源产生氩离子对加硬层进行轰击180S，以增强膜层与加硬层的附着力，其离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压120V，阳极电流1.0A，Ar的流量为25sccm。而后利用真空溅射镀膜技术在加硬层上依次镀制二氧化硅层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层、氧化铟锡层、二氧化硅层构成增透膜层，各膜层厚度分别为35.19、15.72、53.24、52.86、76.40、50.94、5.00、32.52nm。
采用的真空溅射镀膜技术的镀制工艺条件如下表。
（3）再采用真空溅射镀膜技术在步骤（2）中制得的八层的增透膜层上镀制30nm抗菌层，镀制同时采用离子源辅助镀膜技术，以增加抗菌层与增透膜层的附着力。真空溅射镀膜技术的工艺条件为：真空度为2×10-5 mbar，蒸发速率为0.1 nm/s，O2的流量为20sccm；离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80V，阳极电流0.8A，Ar的流量为18sccm。
（4）继续在抗菌层表面采用真空溅射镀膜技术镀制粘结层一氧化硅层，镀制厚度为5nm，同时结合离子源辅助镀膜技术以增加粘结层和抗菌层的附着力。真空溅射镀膜技术的镀制工艺条件为：真空度为2×10-5 mbar，蒸发速率为0.25 nm/s， O2的流量为5sccm。离子源辅助镀膜技术的工艺条件为：阳极电压80V，阳极电流0.8A，Ar的流量为18sccm。
（5）继续采用真空溅射镀膜技术在步骤（4）镀制获得的粘结层表面镀制顶层防水层，镀制时真空度为2×10-5 mbar，蒸发速率为0.3 nm/s， O2的流量为0sccm。
将上述抗菌镀膜镜片，送去德国HOHENSTEIN和日本SIAA认证机构进行测试对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌等的抗菌率99%（抗菌活性值2）以上，抗菌能力有效性跟多次膜寿命一样，长期有效，同时增透膜层送国家眼镜检测中心检测、膜层质量符合国家标准，在380～780nm光波范围内可见光平均透过率大于99%。
以上所述实施例仅用于解释本发明的技术方案，并不用以限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以本发明的权利要求书所述为准，凡根据本发明公开的技术内容，通过修改增透膜或反射膜层的设计层数及其他材料类别的任何修改、等同替换和没有获得意想不到的有益效果的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗菌镀膜树脂镜片，包括树脂镜片、浸涂于树脂镜片表面的耐磨加硬层及镀制于所述耐磨加硬层外表面的增透膜层、抗菌层、粘结层和顶层防水层，其特征在于：所述的抗菌层和粘结层依次镀制于增透膜层与顶层防水层之间，所述的抗菌层是由银、铜、锌、钛中的一种或多种金属氧化物在增透膜层表面镀制而成，所述的粘结层是由二氧化硅、一氧化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或多种氧化物在所述抗菌层的表面镀制而成，用以增加所述抗菌层与顶层防水层之间的附着力。
2.根据权利要求1所述的一种抗菌镀膜树脂镜片，其特征在于：所述的抗菌层和所述的粘结层采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术镀制而成，所述的防水层采用真空溅射镀膜技术镀制于所述的粘结层表面。
3.根据权利要求1所述的一种抗菌镀膜树脂镜片，其特征在于：所述的增透膜层是一种2～7层的多层结构，其每一层是由氧化硅、氧化锆和氧化铟锡中的至少一种镀制而成。
4.根据权利要求1所述的一种抗菌镀膜树脂镜片，其特征在于：所述的增透膜层中的单层厚度为10nm～150nm，总厚度控制在150nm～600nm，所述抗菌层的厚度控制在1nm～100nm，所述粘结层的厚度控制在1nm～20nm。
5.一种权利要求1～4中任意一项所述抗菌镀膜树脂镜片的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将清洗干净的树脂镜片采用浸涂工艺进行加硬处理，得到高硬度的耐磨加硬层；
（2）采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（1）处理获得的耐磨加硬层表面镀制增透膜层，所述的增透膜层是每一单层由氧化硅、氧化锆和氧化铟锡中的至少一种镀制而成的2～7层的多层结构，每一单层厚度为10nm～150nm，总厚度控制在150nm～600nm；离子源辅助镀膜的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm；
（3）采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（2）镀制获得的增透膜层表面再镀制抗菌层，厚度控制在1nm～100nm，镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.1~0.5 nm/s，O2的流量为1～40sccm；离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm；
（4）继续采用真空溅射镀膜技术和离子源辅助镀膜技术在步骤（3）镀制获得的抗菌层表面镀制粘结层，厚度控制在1nm～20nm，镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.1~0.3 nm/s，O2的流量为0～20sccm，离子源辅助镀膜技术的工艺条件为阳极电压80～150V，阳极电流0.8～1.5A，Ar的流量为1～40sccm；
（5）继续采用真空溅射镀膜技术在步骤（4）镀制获得的粘结层表面镀制顶层防水层。
6.根据权利要求5所述的抗菌镀膜树脂镜片的制造方法，其特征在于所述步骤（2）中镀制增透膜层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.0×10-5 mbar，蒸发速率为0.1~0.6 nm/s，O2的流量为0~50sccm。
7.根据权利要求5所述的抗菌镀膜树脂镜片的制造方法，其特征在于所述步骤（3）中镀制抗菌层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.25nm/s， O2的流量为1～20sccm，所述步骤（4）中镀制粘结层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.25 nm/s， O2的流量为0～10sccm，镀制抗菌层和粘结层时离子源辅助镀膜技术的工艺条件为：阳极电压100～120V，阳极电流1.0～1.5A，Ar的流量为10～30sccm。
8.根据权利要求5所述的抗菌镀膜树脂镜片的制造方法，其特征在于：所述步骤（5）中镀制顶层防水层的镀制工艺条件为：真空度为3.5×10-5 mbar～1.5×10-5 mbar，蒸发速率为0.3 nm/s，O2的流量为0sccm。
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