CN109264972B - 一种镜片模具的后模及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镜片模具的后模及其制备方法，属于镜片制造技术领域，包括底盘和凸起于底盘一侧用于成型近视镜片凹槽的凸台，所述底盘在远离凸台的一侧开设有一个减负槽，且所述底盘与凸台的连接处设置有倒角。本发明利用硅藻土、氧化硼、二氧化锆粉末、石墨烯粉末、贝壳粉以及其他加工助剂经预混、球磨、熔融、铸造以及退火工序铸造而成，降低了其生产成本，具有良好的耐热性、耐化学侵蚀性、热稳定性、硬度、耐磨性以及抗冲击性，有助于其重复使用。

Description

一种镜片模具的后模及其制备方法
技术领域
本发明属于镜片制造技术领域，特别涉及一种镜片模具的后模及其制备方法。
背景技术
近视镜片在制备过程中需要通过镜片模具在取得一定的前后表面基弯。现有的镜片模具，参见图1，包括前模1和后模2。近视镜片3在制备时，前模1和后模2置于铸造模具中并间隔设置，三者之间形成有一个用于成型近视镜片3的型腔，近视镜片3的形成材料熔融后通过铸造模具的注浇口填充于型腔中，待其冷却后脱模得到所需的近视镜片3。
为保证镜片的美观性，现有的近视镜片3的前表面通常为平面，其后表面则需根据不同屈光度要求而向前凹陷成一凹槽31，且其壁厚由外侧向中部方向均匀递减。相应的，用于成型该近视镜片3的后模2的前表面向靠近前模1方向凸起，使得后模2的前表面整个为弧面。
然而，实际人们在使用近视镜片3时最常使用的部位在镜片的中心处，因此若是将后模2的前表面整个向前凸起设置，这样会导致后模2在制备过程中耗材较多，进而增加镜片模具中后模2的生产成本。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种镜片模具的后模，其解决了现有的后模耗材较多的问题，降低了后模的生产成本。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种镜片模具的后模，包括底盘和凸起于底盘一侧用于成型近视镜片凹槽的凸台，所述底盘在远离凸台的一侧开设有一个减负槽，且所述底盘与凸台的连接处设置有倒角。
本发明中在底盘的一侧设置凸台，通过凸台来成型近视镜片的凹槽，相对于后模整个前表面向前凸起，减少了后模在底盘边缘处的材料，再通过在底盘另一侧开设减负槽，减少底盘在远离凸台一侧中部的材料，进而减轻后模的重量，有助于降低后模的生产成本；再结合倒角的设置，使得底盘与凸台的连接处光滑过度，便于其生产过程中的快速脱模，降低后模在边角处发生引力集中而产生开裂的可能性，从而提高了后模的生产质量。
进一步优选为：所述凸台处成型的近视镜片的屈光度为(-22.0)～(-8.0)，所述底盘处成型的近视镜片的屈光度为(-7.0)～(-1.0)。
采用上述方案，近视镜片的屈光度在(-8.0)～0时，其凹槽的凹陷程度较小，相应的凸台的凸起程度同样较小，因此制备该后模时能够材料的节省量较少，而近视镜片超过-22.0的人群较少，为此设定近视镜片在凸台处的屈光度为(-22.0)～(-8.0)；设定底盘处成型的近视镜片的屈光度为(-7.0)～(-1.0)则是让后模制成的近视眼镜有一个视觉过度作用，增加人们的体验舒适度。
进一步优选为：所述后模按重量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0001764976770000021
采用上述方案，硅藻土的主要成分为SiO2，是一种生物成因的硅质沉积岩，作为后模的基材，具有生产成本低、耐磨、耐热等特点；氧化硼在熔融状态下黏性较大，能够与组分中各金属氧化物化合形成硼玻璃，具有网络结构，进而对热膨胀和化学耐久性无影响；
二氧化锆和石墨烯均是一种高熔点低热膨胀系数的耐高温材料，在硅藻土中同时添加二氧化锆和石墨烯能有效提高其机械性能，进而增加后模的结构强度以增加其使用寿命；此外，石墨烯质轻且具有良好的导热性能，在后模制备过程中能够快速将热量快速且均匀的传递至硅藻土中，进而降低后模在加工过程中的能耗，提高后模的加工效率；
贝壳粉在后模制备过程中发生煅烧，其煅烧的产物主要为活性CaO，而CaO在熔融状态下产生Ca2+会夺取硅藻土中的硅氧负离子团，以此利于氧负离子团解聚而使得硅藻土的黏度降低，而硅藻土与氧化硼化合，进而形成CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃，具有良好的加工成型性，同时降低了后模的烧结温度；此外，贝壳粉在煅烧后产生的活性CaO还具有良好的抑菌效果，从而能够减低其制备所得的后模被细菌等微生物侵蚀的可能性；
综上，本发明具有良好的耐热性、耐腐蚀性、机械性能以及抑菌性。
进一步优选为：所述硅藻土为硅藻土熟料粉，其含硅量为85-95％。
采用上述方案，硅藻土熟料粉经过高温煅烧而成的产品，其含硅量在85-95％时，由该硅藻土制成的后模密度小并且具有良好的机械性能，从而有助于降低后模的运输成本以及后模在运输过程中被损坏的可能性。
进一步优选为：所述石墨烯粉末为表面经氧化处理的石墨烯粉末。
采用上述方案，石墨烯表面经过氧化处理，使得石墨烯保持层状结构的同时，在每层单片上分布有羟基和环氧基，并在单片的边缘引入有羧基和羰基，从而使得石墨烯具有两亲性，能够均匀的分散于各个组分之间，提高后模的导热性能。
进一步优选为：所述后模还包括6-8份的氧化钠。
采用上述方案，氧化钠能够与贝壳粉在煅烧过程中产生的CO2以及其他酸性气体，从而有效减少后模中的气泡，提高后模的生产质量，多余的氧化钠还能与硅藻土中的SiO2反应生成Na2SiO3，Na2SiO3具有良好的粘结效果，从而提高后模的密实度和强度。
本发明的另一个目的是提供一种镜片模具的后模的制备方法，包括如下步骤：
a、预混：称取80-90份的硅藻土、20-30份的氧化硼、0.1-0.5份的二氧化锆粉末、1-3份的石墨烯粉末、4-6份的贝壳粉以及其他加工助剂，将其置于搅拌机中搅拌10-15min，得到拌合料；
b、球磨：将a中得到的拌合料置于球磨罐中，按照拌合料与研磨球的重量比为1：(1.5-2.5)进行混合，研磨6-8h，得到研磨料；
c、熔融：将b中得到的研磨料置于高温熔炉中，在1500-1600℃的温度下将研磨料进行熔融，得到熔融料；
d、铸造：将c中的熔融料注入铸造模具内用于成型后模的型腔中，冷却得到型坯；
e、退火：对d中的得到的型坯进一步烧结，经精修后得到后模成品。
采用上述方案，预混能够使得各个组分之间混合均匀，而球磨则能使各组分的颗粒较为细腻，以此便于硅藻土和氧化硼能够快速融和成硼玻璃，同时使得二氧化锆和石墨烯均匀的分散于其中，以此缩短熔融料制备的时间，降低后模在熔融过程中的能量损耗，从而降低后模的生产成本；
此外，二氧化锆在1500-1600℃的温度下其分子结构能形成四方晶型，以此有效增加二氧化锆对后模的增强效果；再结合步骤e中的烧结，减少其制成的后模内部产生的应力，从而增加后模的机械性能。
进一步优选为：步骤b中拌合物在研磨的同时进行预热。
采用上述方案，预热能够使得其制成的研磨料具有一定的温度，能够给研磨料一个缓冲过度的状态，同时还能在一定程度上加快其制成熔融料的速度，提高后模的制备效率。
进一步优选为：步骤b中拌合物在研磨时的预热温度为200-220℃。
采用上述方案，在200-220℃的温度下预热拌合物，以此能减少拌合物中各组分发生分子结构变化的可能性，使得制成的后模具有良好的机械性能。
进一步优选为：步骤e中烧结的条件为以3℃/min的升温速率升温至700-720℃，保温5-6min，最后在3-4min内降温至室温。
采用上述方案，型坯以3℃/min的升温速率升温至700-720℃，并保温5-6min，最后在3-4min内降温至室温，以此能有效消除型坯中的应力，使得其制成的后模具有良好的机械性能，以便于后模使被重复使用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过底盘和凸台的设置，减少后模制备的材料使用量，有助于降低后模的生产成本，具有良好的生产质量；
2、本发明通过在硅藻土中添加氧化硼、二氧化锆、石墨烯、贝壳粉以及，使得其制成的后模具有良好的耐热性、耐腐蚀性、机械性能以及抑菌性；
3、本发明在制备后模时通过预混、球磨以及预热，有助于加快熔融料的制备，从而提高后模的制备效率，降低其在熔融步骤中的能量损耗。
附图说明
图1为现有的镜片模具与近视镜片的爆炸示意图；
图2为本发明的后模与近视镜片的爆炸示意图；
图3为后模的制备方法的工艺图。
图中，1、前模；2、后模；21、底盘；211、减负槽；22、凸台；23、倒角；3、近视镜片；31、凹槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种镜片模具的后模2，参见图2，包括底盘21和凸起于底盘21一侧用于成型近视镜片3凹槽31的凸台22。
底盘21呈圆盘状，其远离凸台22的一侧开设有一个减负槽211，该减负槽211呈球缺状的并与凸台22相对设置，以此减少后模2的材料使用，降低其生产成本。凸台22同样呈球缺状，底盘21与凸台22的连接处设置有倒角23，使得底盘21和凸台22光滑过度而避免两者之间形成夹角，从而方便后模2的快速脱模。
此外，在凸台22处成型的近视镜片3的屈光度为(-22.0)～(-8.0)，在底盘21处成型的近视镜片3的屈光度为(-7.0)～(-1.0)，以此其制得的后模2能够节省的材料量较多，同时还能让后模2制成的近视眼镜有一个视觉过度作用，增加人们的体验舒适度。
上述后模2的制备方法，参见图3，包括如下步骤：
a、预混：称取80-90份的硅藻土、20-30份的氧化硼、0.1-0.5份的二氧化锆粉末、1-3份的石墨烯粉末、4-6份的贝壳粉以及其他加工助剂，将其置于搅拌机中搅拌10-15min，得到拌合料；
b、球磨：将a中得到的拌合料置于球磨罐中，按照拌合料与研磨球的重量比为1：(1.5-2.5)进行混合，与此同时对拌合料进行预热，在200-220℃的预热温度下研磨6-8h，得到研磨料；
c、熔融：将b中得到的研磨料置于高温熔炉中，在1500-1600℃的温度下将研磨料进行熔融，得到熔融料；
d、铸造：将c中的熔融料注入铸造模具内用于成型后模的型腔中，冷却得到型坯；
e、退火：对d中的得到的型坯进一步烧结，其中烧结条件为以3℃/min的升温速率升温至700-720℃，保温5-6min，最后在3-4min内降温至室温，最后经精修后得到后模成品。
需要说明的是，后模在制备过程中使用的硅藻土、氧化硼、二氧化锆粉末、石墨烯粉末、贝壳粉、其他加工助剂以及加工设备均采用市售产品，在本发明中的其他加工助剂为氧化钠；
硅藻土优选为硅藻土熟料粉，且硅含量为85-95％，本发明中选购于临江市大塬硅藻土新材料生态环保科技有限公司的型号为DZ800的硅藻土，其硅含量为90％；
石墨烯粉末优选为表面经过氧化处理的石墨烯粉末，本发明中选购于郑州丽晨化工产品有限公司的货号为01的氧化石墨烯粉末。
实施例1-实施例8
实施例1-实施例8均按照上述制备方法来制备相应的后模制品，各个实施例的区别在于，实施例中使用的组分以及组分的重量存在差异，具体使用情况如下表，且重量单位为kg。
Figure BDA0001764976770000061
Figure BDA0001764976770000071
对比例1
与实施例1的不同之处在于，本对比例中将硅藻土替换成二氧化硅。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，本对比例中未添加氧化硼。
对比例3
与实施例1的不同之处在于，本对比例中为未添加石墨烯粉末，且二氧化锆粉末的添加量为1.1kg。
对比例4
与实施例1的不同之处在于，本对比例中为未添加二氧化锆粉末，且石墨烯粉末的添加量为1.1kg。
对比例5
与实施例1的不同之处在于，本对比例中将贝壳粉替换成氧化钙所制得的后模。
对比例6
与实施例1的不同之处在于，本对比例中选用表面为经过氧化处理的石墨烯，具体选购为河南永科化工产品有限公司货号为15262的石墨烯。
将上述实施例1-实施例8以及对比例1-对比例6的后模进行如下性能测试：
Figure BDA0001764976770000072
Figure BDA0001764976770000081
检测结果如下表：
Figure BDA0001764976770000082
参见上表，将实施例1与实施例6至8进行比较，可以得到，后模制备中添加氧化钠能够进一步提高其导热性、热稳定性、硬度、耐磨性以及抗冲击性。
将实施例1与对比例1进行比较，可以得到，硅藻土相对于二氧化硅具有更好的耐热性、耐化学侵蚀性、热稳定性、硬度以及耐磨性，此外，硅藻土成本低，进而能够降低后模的生产成本。
将实施例1与对比例2进行比较，可以得到，在后模制备中添加硼能够有效提高后模的耐热性、耐化学侵蚀性、导热性、热稳定性、硬度、耐磨性以及抗冲击性。
将实施例1与对比例3和对比例4进行比较，可以得到，在硅藻土中同时添加二氧化锆粉末和石墨烯粉末能够有效提高后模的耐热性、导热性、热稳定性、硬度、耐磨性以及抗冲击性。
将实施例1与对比例5进行比较，可以得到，贝壳粉相对于氧化钙能够更好的提高后模的耐热性、耐磨性以及抗冲击性；
将实施例1与对比例6进行对比，可以得到，经过表面氧化后的石墨烯粉末能够更好的提高后模的耐热性、导热性、热稳定性、硬度以及耐磨性。
综上，本发明制得的后模具有良好的耐热性、耐化学侵蚀性、导热性、热稳定性、硬度、耐磨性以及抗冲击性，降低了后模生产过程中对能量的损耗，同时还有助于后模被多次重复使用，具有节能环保的特点。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种镜片模具的后模，其特征在于，包括底盘(21)和凸起于底盘(21)一侧用于成型近视镜片(3)凹槽(31)的凸台(22)，所述底盘(21)在远离凸台(22)的一侧开设有一个减负槽(211)，且所述底盘(21)与凸台(22)的连接处设置有倒角(23)；
按重量份数计，包括以下组分：
硅藻土 80-90份；
氧化硼 20-30份；
二氧化锆粉末 0.1-0.5份；
石墨烯粉末 1-3份；
贝壳粉 4-6份；
所述硅藻土为硅藻土熟料粉，其含硅量为85-95％，所述石墨烯粉末为表面经氧化处理的石墨烯粉末。
2.根据权利要求1所述的一种镜片模具的后模，其特征在于，所述凸台(22)处成型的近视镜片(3)的屈光度为(-22.0)～(-8.0)，所述底盘(21)处成型的近视镜片(3)的屈光度为(-7.0)～(-1.0)。
3.根据权利要求1所述的一种镜片模具的后模，其特征在于，还包括6-8份的氧化钠。
4.根据权利要求1所述的一种镜片模具的后模的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、预混：称取80-90份的硅藻土、20-30份的氧化硼、0 .1-0 .5份的二氧化锆粉末、1-3份的石墨烯粉末、4-6份的贝壳粉以及其他加工助剂，将其置于搅拌机中搅拌10-15min，得到拌合料；
b、球磨：将a中得到的拌合料置于球磨罐中，按照拌合料与研磨球的重量比为1：(1 .5-2.5)进行混合，研磨6-8h，得到研磨料；
c、熔融：将b中得到的研磨料置于高温熔炉中，在1500-1600℃的温度下将研磨料进行熔融，得到熔融料；
d、铸造：将c中的熔融料注入铸造模具内用于成型后模的型腔中，冷却得到型坯；
e、退火：对d中的得到的型坯进一步烧结，经精修后得到后模成品。
5.根据权利要求4所述的一种镜片模具的后模的制备方法，其特征在于，步骤b中拌合物在研磨的同时进行预热。
6.根据权利要求5所述的一种镜片模具的后模的制备方法，其特征在于，步骤b中拌合物在研磨时的预热温度为200-220℃。
7.根据权利要求4所述的一种镜片模具的后模的制备方法，其特征在于，步骤e中烧结的条件为以3℃/min的升温速率升温至700-720℃，保温5-6min，最后在3-4min内降温至室
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