CN111607174A - 光学镜片组合物及光学镜片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学镜片组合物及光学镜片的制造方法。所述光学镜片的制造方法包含：射出成型光学镜片组合物，所述光学镜片组合物包含：高分子混合物；以及功能性材料；其中，高分子混合物包含苯乙烯‑丁二烯共聚物。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学镜片组合物及光学镜片的制造方法，特别是关于一种包含苯乙烯-丁二烯共聚物的光学镜片组合物及通过射出成型来成型光学镜片组合物为光学镜片的制造方法。
背景技术
光学镜片能被广泛地应用于各领域，举例而言：光学镜片于日常用品中作为眼镜、安全帽护镜等；于户外用具中作为雪镜、泳镜；于电子产品中作为显示屏幕、滤光片等；或于车用设备中作为挡风玻璃等。为了让光学镜片能于各种使用环境中发挥良好功能，所以对于光学镜片而言，存在像是变色、防雾、硬化、防刮等相应的功能性需求。
目前，市售光学镜片的主要制造方法为先将镜片材料成型，获得不具特殊功能的镜片后，再利用像是浸镀(immersion plating)、溅镀(sputtered coating)、蒸镀(evaporation depositing)等方式，来将具有特殊功能的功能性材料设置于镜片上的方式。然而，上述制造方法会受到涂布不均匀、涂布后的功能性材料可能于使用时磨损、生产具有多项功能的光学镜片的制程繁复与像是废水及废气的环保疑虑导致的成本问题等限制。
因此，仍需要一种制造成本低且具多功能性的光学镜片的制造方法及光学镜片组合物。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的为提供包含苯乙烯-丁二烯共聚物的光学镜片组合物，并提供一种通过仅需单一步骤的射出成型(injection molding)法，来成型包含苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer，polybutadiene-styrene(PBS))的光学镜片组合物为光学镜片的制造方法，所以能够直接将高分子材料与所需的功能性材料进行混炼造粒，而后经过射出成型来获得具有所需功能的光学镜片。
根据本发明的目的，提供一种光学镜片的制造方法，其包含：射出成型光学镜片组合物，所述光学镜片组合物包含：高分子混合物；以及功能性材料；其中，高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
优选地，苯乙烯-丁二烯共聚物占高分子混合物的总重量的至少50wt％。
优选地，苯乙烯-丁二烯共聚物的苯乙烯与丁二烯的重量比为30～65：25～50。
优选地，功能性材料包含光致变色材料、防雾材料、硬化材料或其组合。
优选地，当功能性材料包含光致变色材料，高分子混合物与光致变色材料的重量比为1000：0.01～50。
优选地，当功能性材料包含防雾材料，高分子混合物与防雾材料的重量比为1000：10～200。
优选地，当功能性材料包含硬化材料，高分子混合物与硬化材料的重量比为1000：10～200。
根据本发明的另一目的，提供一种光学镜片组合物，其包含：高分子混合物以及功能性材料，其中，高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
本发明的光学镜片组合物及光学镜片的制造方法具有下述优点：
(1)本发明的光学镜片的制造方法中，首先将包含苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer)的高分子混合物进行混练造粒，而获得光学镜片组合物，再利用单一步骤的射出成型，来成型光学镜片，而相较于传统使用聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)作为主要材料的公知光学镜片，利用苯乙烯-丁二烯共聚物作为主要材料的本发明的光学镜片具有优良的表面硬度、表面光泽度及透明度。另外，由于聚碳酸酯的射出成型温度为280℃，而苯乙烯-丁二烯共聚物的射出成型的温度仅大约为200℃，因此本发明的光学镜片的制造方法具有所需的射出成型温度较低，而能降低制造成本的优点。
(2)本发明的光学镜片的制造方法中，还能够进一步地依据需求添加各式功能性材料，例如：光致变色材料、防雾材料、硬化材料等，并直接将所需的功能性材料与包含苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer)的高分子混合物进行混练造粒，而后亦能通过单一步骤的射出成型，来成型光学镜片，因此相较于公知技术需要通过浸镀、溅镀、蒸镀等技术，一层一层地将所需的所有功能材料设置于光学镜片上，本发明的光学镜片的制造方法具有制程简单、成本低廉、适合大批量生产、不须更改原始工厂设备等优点。
(3)通过本发明的光学镜片组合物及光学镜片的制造方法所得的光学镜片中，由于光致变色材料会均匀地分布于高分子混合物中，因此能够使光学镜片整体展现均匀的颜色，而又由于硬化材料与防雾材料的两者的粒径远小于高分子混合物的粒径，因此硬化材料与防雾材料会依据分子间作用力而除了分布于光学镜片整体外，还会集中于光学镜片的表面，因此光学镜片的表面能够有效地展现硬化与防雾的效果。
(4)由于本发明的光学镜片组合物将像是光致变色材料、防雾材料、硬化材料等功能性材料作为添加剂加入高分子混合物中进行混炼造粒，因此对应加入的添加剂所获得的功能性效果的维持时间长，且应用更为广泛。
附图说明
图1为本发明的光学镜片的制造方法的流程图。
图2为本发明的光学镜片的制造方法的一实例所得的光学镜片的实品图。
图3为本发明的光学镜片的制造方法的一实例的穿透光光谱图。
图4为本发明的光学镜片的制造方法的一实例的维持时间分析图。
图5为本发明的光学镜片的制造方法的一实例的防雾测试影像。
符号说明：
S10～S20：步骤。
具体实施方式
为使上述目的、技术特征及实际实施后的效益更易于使本领域技术人员理解，将于下文中以实施例搭配图式更详细地说明。
参照图1，其为本发明的光学镜片的制造方法的流程图。
在步骤S10中，制备光学镜片组合物。光学镜片组合物包含高分子混合物与功能性材料，其中，高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。高分子混合物可包含助剂、塑化剂、分散剂、黏着剂或其组合。
在一实施例中，苯乙烯-丁二烯共聚物占高分子混合物的总重量的至少50wt％，优选地为至少75wt％，更优选地为至少85wt％。
在一实施例中，苯乙烯-丁二烯共聚物的苯乙烯与丁二烯的重量比为30～65：25～50，优选地为45～60：28～45，更优选地为50～58：30～41。苯乙烯-丁二烯共聚物的分子量可为8000～40000；优选地为10000～35000；更优选地为29000～30000。苯乙烯-丁二烯共聚物可为包含苯乙烯(styrene)单体单元、1,3-丁二烯(1,3-butadiene)单体单元、乙基苯(苯乙烷，ethylbenzene)单体单元或其组合的共聚物。苯乙烯-丁二烯共聚物可为例如K-
的丁苯透明抗冲击树脂。
在一实施例中，功能性添加材料可包含光致变色材料、防雾材料、硬化材料或其组合，或者可包含所属技术领域的技术人员公知的功能性添加材料，举例而言可进一步包含抗磨损材料、抗静电材料、抗蓝光材料、抗蚀材料等。
在一实施例中，光致变色材料可包含光致变色色粉、光稳定剂、抗氧化剂。光致变色材料可包含三聚氰胺甲醛树脂(melamine formaldehyde resin)、八氢氧基辛烷酸、三辛酸甘油酯(trioctanoin)。光致变色材料可进一步包含未具光致变色性质的一般染料。光稳定剂与抗氧化剂的重量为光致变色色粉的重量的0.5～5倍。光致变色色粉与光稳定剂的重量比为0～20：1～7，优选地为0～10：2～5。
在一实施例中，防雾材料可包含内防雾剂、或者可包含所属技术领域的技术人员公知的防雾材料。防雾材料可包含多元醇型非离子表面活性剂、多元醇型非离子表面活性剂可包含丙三醇酯、聚丙三醇酯、脱水山梨糖醇酯、乙氧化衍生物、乙氧化壬基酚、乙氧化醇或其组合。
在一实施例中，硬化材料可包含有机无机杂化的纳米材料、或者可包含所属技术领域的技术人员公知的硬化材料。有机无机杂化的纳米材料包含有机硅烷偶联剂、纳米氧化硅、金属纳米氧化物、附着力树脂及溶剂，其中溶剂包含水、醇类、酮类或酯类。在一实施例中，硬化材料可包含铁氟龙(polytetrafluoroethylene，PTFE)。
在一实施例中，由本发明的光学镜片组合物成型的光学镜片可再通过喷涂、浸渍、溅镀、蒸镀、沉积等方式施加外防雾剂，以进一步增加光学镜片的防雾效果。
在一实施例中，本发明的光学镜片组合物的态样如表1所示，其中表1内的数值皆为重量。例如，可依据需求为公克(g)、公斤(Kg)或公吨(T)等重量单位。
表1
[X]表示：未添加。
在态样一中，高分子混合物与光致变色材料的重量比为1000：0.01～50，优选地为1000：0.01～35。
在态样二中，高分子混合物与防雾材料的重量比为1000：10～200，优选地为1000：80～120。
在态样三中，高分子混合物与硬化材料的重量比为1000：10～200，优选地为1000：95～180。
在态样四中，高分子混合物、光致变色材料与防雾材料的重量比为1000：0.01～50：10～200，优选地为1000：0.01～35：80～120。
在态样五中，高分子混合物、光致变色材料与硬化材料的重量比为1000：0.01～50：10～200，优选地为1000：0.01～35：95～180。
在态样六中，高分子混合物、防雾材料与硬化材料的重量比为1000：10～200：10～200，优选地为1000：80～120：95～180。
在态样七中，高分子混合物、光致变色材料、防雾材料与硬化材料的重量比为1000：0.01～50：10～200：10～200，优选地为1000：0.01～35：80～120：95～180。
在步骤S20中，射出成型光学镜片组合物，以获得光学镜片。
射出成型法可包含使用单螺杆混炼、子母式混炼、双螺杆混炼、连续混炼、或对于所属技术领域的技术人员公知的射出成型法。在一实施例中，射出成型法可为单螺杆混炼，其温度可为120～210℃；优选地为150～200℃；更优选地为170～190℃。
在一实施例中，本发明的光学镜片的制造方法可进一步包含所属技术领域的技术人员公知的预处理或后处理步骤，例如抛光等步骤。
于下利用实例进行本发明的各态样的示例性说明与分析。为了便于说明，以下仅分别以光致变色测试、防雾测试及硬化测试进行分析。
光致变色测试
态样一的实例1～4与比较例的组成及分析结果示于表2。其中，实例1为其组成未添加任何光致变色材料，直接以150℃的射出成型的光学镜片，实例2～4则为其组成分别取用1000g高分子混合物与0.6g、1g、3g的红色的光致变色材料，于190℃的射出成型的光学镜片。其中，高分子混合物包含占高分子混合物的总重量为89wt％的苯乙烯-丁二烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物的苯乙烯与丁二烯的重量比为57：32。色浓度通过光谱仪仪器以绕射光栅的步骤测得。
表2
[X]表示：未添加。
如表2所示，可知利用本发明的光学镜片的制造方法所得的光学镜片的色浓度可依据添加的光致变色材料的重量调整，且确实具有变色的效果。且实例3与实例4的色浓度即等于利用浸镀所得的市售产品的色浓度，代表利用本发明的光学镜片的制造方法，能够利用简单的制程制造出确实具有光致变色效果的光学镜片。
进一步地，选用实例4，选用包含蓝色的光致变色材料，以光谱仪分别进行标准的ANSI Z80.3：2018测试、EN ISO 12312-1：2013(A1：2015)测试与AS/NZS 1067.1：2016测试，其测试结果如图2、图3及表3所示。
参照图2，其为本发明的光学镜片的制造方法的一实例所得的光学镜片的实品图。参照图3，其为本发明的光学镜片的制造方法的一实例的穿透光光谱图。
表3
如图2所示，光学镜片的圆心部分代表照射规范光的状态，其显示为颜色改变，例如：可改变为深蓝色，代表透光率较低；而光学镜片的圆周部分则代表无任何光源照射时的状态，其显示为透明，代表透光率较高。并搭配图3及表3所示，从无光源状态至规范光状态时，发光穿透率从50.02％变为12.94％，代表透光率确实下降，因此可知本发明的光学镜片确实具有光致变色的效果。此外，此种从无光源状态至规范光状态时产生的穿透率下降的现象，极适用于作为太阳眼镜的镜片。
接续上述，另进行标准的VP87的UV灯照射测试，其测试结果如图4所示。其中，当UV灯照射一天，则代表以一般的日常方式使用一个月。
参照图4，其为本发明的光学镜片的制造方法的一实例的维持时间分析图。图4的(A)部分代表不同天数的转色率与法规标准的分析图，而图4的(B)部分则代表不同天数的变色前后的分析图。如图所示，可知本发明的光学镜片于照射UV灯第11天后仍具有能符合法规标准的转色率，因此本发明的光学镜片至少可于日常生活中维持变色效果11个月或更久。
除了添加的比例与功能性材料不同的外，各测试的间的参数皆相同，因此不予赘述。
防雾测试
态样二的实例1～2与比较例的组成及分析结果示于表4及图5。其中，实例2为其组成取用1000g高分子混合物与100g防雾材料，于210℃的射出成型的光学镜片。防雾材料为多元醇型非离子表面活性剂。防雾效果测试系根据Z87.1规定，于盛装90℃水的烧杯上放置光学镜片而测得。
表4
参照图5，其为本发明的光学镜片的制造方法的一实例的防雾测试影像，其中，左边的镜片作为比较例的市售产品，而右边的镜片则是本发明的实例2，并搭配参照表4，因此可知利用本发明的光学镜片的制造方法所得的光学镜片确实具有防雾的效果。
此外，由于防雾剂的作用机理可利用多元醇型非离子表面活性的特殊的分子结构，亦即一部分为亲水基团，一部分为亲油基团，亲水基团吸附空气中的水分子并使其表面张力降低，从而减小水分子与透明物体表面的接触角，使水分子还没有在透明物体表面形成细小水珠之前，就会润湿、扩散于透明物体表面，形成一层超薄的透明水膜，对入射的光线不再产生散射作用，对视线也不产生干扰，从而起到防雾的作用。而本发明是将内防雾剂加入苯乙烯-丁二烯共聚物的高分子混合物后，内防雾剂可迁移至高分子混合物所得的光学镜片的表面。通过水洗机进行磨蚀损失测试后可知，光学镜片表面的内防雾剂由磨蚀损失后，高分子混合物内部的防雾剂又重新迁移至光学镜片的表面进行补充，直至所含内防雾剂全部耗尽，因此能维持较长防雾效能的特性。
硬化测试
态样三的实例1～4与比较例的组成及分析结果示于表5。其中，实例2～4为其组成分别取用1000g高分子混合物与1～5g、50～100g及100～150g的硬化材料，于210℃的射出成型的光学镜片。硬化材料为铁氟龙。
表5
参照表5，可知利用本发明的光学镜片的制造方法所得的光学镜片确实具有强化表面硬度的效果。
简言之，利用本发明的光学镜片的制造方法及光学镜片组合物所得的光学镜片具有在简便的射出成型制程中，获得具有可调节的各项功能的光学镜片，因此除了能够获得与市售产品具有相同或更佳的功能的光学镜片，还能大幅简化生产成本。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于权利要求书中。
Claims (8)
1.一种光学镜片的制造方法，其特征在于，包含：
射出成型光学镜片组合物，所述的光学镜片组合物包含：
高分子混合物；以及
功能性材料；
其中，所述的高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的苯乙烯-丁二烯共聚物占所述的高分子混合物的总重量的至少50wt％。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的苯乙烯-丁二烯共聚物的苯乙烯与丁二烯的重量比为30～65：25～50。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述的功能性材料包含光致变色材料、防雾材料、硬化材料或其组合。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，当所述的功能性材料包含所述的光致变色材料，所述的高分子混合物与所述的光致变色材料的重量比为1000：0.01～50。
6.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，当所述的功能性材料包含所述的防雾材料，所述的高分子混合物与所述的防雾材料的重量比为1000：10～200。
7.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于，当所述的功能性材料包含所述的硬化材料，所述的高分子混合物与所述的硬化材料的重量比为1000：10～200。
8.一种光学镜片组合物，其特征在于，包含：
高分子混合物；以及
功能性材料，
其中，所述的高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
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