CN117555051A - 一种可见光增透镀膜隔热树脂镜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可见光增透镀膜隔热树脂镜片，包括镜片基体，所述镜片基体包括内表面和外表面两个表面，所述内表面和外表面均设置有加硬层，所述加硬层的另一侧设置有增透隔热层。本发明镜片具透高透射比和宽光谱透射，提供优异的视觉效果，隔热效果显著，有近红外光的入射，降低眼部受热缓解眼部疲劳，防护性能优良，能有效保护镜片免受外界环境的损害，制备方法简单、高效，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及树脂镜片技术领域，具体为一种可见光增透镀膜隔热树脂镜片及其制备方法。
背景技术
光学树脂镜片是一种以高分子树脂材料的光学镜片。和玻璃镜片相比，它具有质量轻、抗冲击力强、成本低以及满足特殊需要的优点，已经得到了广泛的使用。近些年来，功能树脂镜片的推广得到了市场的认可和欢迎，特别是针对紫外线和蓝光波段的防护，因为这些波段的光线很容易地穿透眼睛的晶状体而达到视网膜处，迅速的加快眼睛黄斑区域的氧化过程而对眼睛产生极大的伤害，导致眼干、眼涩和眼睛酸痛等症状，还可导致白内障术后的眼底损伤。蓝光能够抑制褪黑素的分泌、打扰睡眠，提高自身重大疾病的发生率。目前，市场上针对保护紫外线和蓝光波段的树脂镜片品种较多，包括从低折射率1.50甚至到高折射率1.74，有效防护波长也不一样。但是，对于红外线防护眼镜的研究却非常少，实际上，当红外线的波长达到一定的范围内，对眼睛的伤害是比较大的。
红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长值的范围是700nm～4μm。根据波长值的大小，又可分为近红外和中远红外。近红外的波长是700～1400nm，而中远红外是1400nm～4μm。在强光和热辐射的环境中，有大量的红外线辐射存在。日常生活中，人们较少有机会接触强光和热辐射的环境，但这并不意味着普通人的眼睛不需要日常防护。已经知道太阳辐射中10％是紫外光能量，40％左右是可见光，剩余50％左右全部是红外光。红外光具有很强的穿透能力，大量的红外光能够照射或者被反射到人眼中。近红外光可到达眼底，主要被视网膜吸收；中远红外光和远红外光以眼角膜吸收为主，不能到达眼底。长期在强光或热辐射的环境中工作，人眼就会感到干涩、疲劳，甚至引发青光白内障等眼病；而普通光学眼镜片没有对红外光线的过滤作用，即使是有色太阳眼镜在滤去红外线的同时对有效的可见光也会被滤去，所以佩戴有色太阳镜视物不清晰和辨色性能差的缺点。
随着科技的发展和人们生活水平的提高，光学镜片在日常生活和工作中的应用越来越广泛。然而，传统的光学镜片往往只注重光学性能，忽视了其他如隔热、防近红外线等功能。因此，开发一种具有优良光学性能且兼具隔热、防近红外线等功能的镜片，将具有很高的实用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可见光增透镀膜隔热树脂镜片及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种可见光增透镀膜隔热树脂镜片，包括镜片基体，所述镜片基体包括内表面和外表面两个表面，所述内表面和外表面均设置有加硬层，所述加硬层的另一侧设置有增透隔热层。
作为本发明的进一步改进，所述增透隔热层包括单晶硅与二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、铟锡氧化物和氟化物中任意一种或任意两种及以上组合。
作为本发明的进一步改进，所述增透隔热层厚度为455～950nm，所述单晶硅厚度为5～10nm。
作为本发明的进一步改进，所述树脂镜片的可见光透过率在95％以上，所述树脂镜片在400～700nm的平均反射率小于3％，且最大反射率小于5％，近红外700～1050nm范围的透过率在30％～60％。
本发明还公开了可见光增透镀膜隔热树脂镜片的制备方法，包括以下步骤：
S1、镜片基体预处理后涂覆加硬层并固化；
S2、对步骤S1处理的镜片镀附增透隔热层。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1具体步骤如下：
a、镜片表面预处理；
b、将完成预处理的镜片基体放入10-15℃的加硬液中涂覆加硬层；
c、将涂覆有加硬层的镜片基体在90-125℃的烘箱中固化2-4小时。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S2具体步骤如下：
d、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
e、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，进行镀膜；
f、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层；
g、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来；
h、将铁锅放置在真空镀膜机中，进行镀膜；
i、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层；
j、取出铁锅检验镀制的增透隔热层的镜片，完成镀制。
作为本发明的进一步改进，所述步骤d中加硬液中包括有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层。
作为本发明的进一步改进，所述步骤a包括以下步骤：
使用镜片夹夹住镜片基体在塑料粒子和去离子水按质量比为1:0.6～16配置的擦拭剂中擦拭镜片；
将擦拭过的镜片基体放入10％-25％的碱性溶液中进行表面处理；
使用去离子水清洗镜片基体表面直至干净。
作为本发明的进一步改进，所述步骤e和步骤h中镀膜时真空抽至3.5(±2)×10- 5Torr，温度控制45℃(±5℃)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中通过镜片具透高透射比和宽光谱透射，提供优异的视觉效果，隔热效果显著，有近红外光的入射，降低眼部受热缓解眼部疲劳，防护性能优良，能有效保护镜片免受外界环境的损害，制备方法简单、高效，适合大规模生产。
附图说明
图1为本发明可见光增透镀膜隔热树脂镜片结构示意图；
图2为本发明可见光增透镀膜隔热树脂镜片制备方法流程图。
图中：1、镜片基体；2、加硬层；3、增透隔热层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，本发明提供如下技术方案：一种可见光增透镀膜隔热树脂镜片，包括镜片基体1，镜片基体1包括内表面和外表面两个表面，内表面和外表面均涂覆固化有加硬层2，加硬层2的另一侧镀膜有增透隔热层3，增透隔热层3厚度为455～950nm。
增透隔热层3包括单晶硅(单晶硅厚度为5～10nm)与二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、铟锡氧化物和氟化物中任意一种或任意两种及以上组合。
树脂镜片的可见光透过率在95％以上，树脂镜片在400～700nm的平均反射率小于3％，且最大反射率小于5％，近红外700～1050nm范围的透过率在30％～60％。
实施例2
请参阅图2，本发明还提供如下技术方案：可见光增透镀膜隔热树脂镜片的制备方法，对1.50树脂镜片进行加工，包括以下步骤：
S1、镜片基体1预处理后涂覆加硬层2并固化，
a、镜片表面预处理：使用镜片夹夹住镜片基体1在塑料粒子和去离子水按质量比为1:0.6配置的擦拭剂中擦拭镜片；
将擦拭过的镜片基体1放入25％的碱性溶液中进行表面处理；
使用去离子水清洗镜片基体1表面直至干净。
b、将完成预处理的镜片基体放入15℃的加硬液中涂覆加硬层2，加硬液中包括有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层；
c、将涂覆有加硬层2的镜片基体1在125℃的烘箱中固化2小时，得到硬层厚度为4.5μm。
S2、对步骤S1处理的镜片镀附增透隔热层3，
d、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
e、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至5.5×10-5Torr，温度控制40℃进行镀膜；
f、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为650nm；
g、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来；
h、将铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至5.5×10-5Torr，温度控制40℃进行镀膜；
i、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为650nm；
j、取出铁锅检验镀制的增透隔热层3的镜片，完成镀制。
镀制两侧增透隔热层3各个材料层和厚度如表一所示：
表一
实施3
请参阅图2，本发明还提供如下技术方案：可见光增透镀膜隔热树脂镜片的制备方法，对1.74树脂镜片进行加工，包括以下步骤：
S1、镜片基体1预处理后涂覆加硬层并固化，
a、镜片表面预处理：使用镜片夹夹住镜片基体1在塑料粒子和去离子水按质量比为1:16配置的擦拭剂中擦拭镜片；
将擦拭过的镜片基体1放入10％的碱性溶液中进行表面处理；
使用去离子水清洗镜片基体1表面直至干净。
b、将完成预处理的镜片基体1放入10℃的加硬液中涂覆加硬层2，加硬液中包括有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层；
c、将涂覆有加硬层2的镜片基体1在90℃的烘箱中固化4小时，得到硬层厚度为1.5μm。
S2、对步骤S1处理的镜片镀附增透隔热层3，
d、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
e、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至1.5×10-5Torr，温度控制50℃进行镀膜；
f、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为455nm；
g、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来；
h、将铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至1.5×10-5Torr，温度控制50℃进行镀膜；
i、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为455nm；
j、取出铁锅检验镀制的增透隔热层3的镜片，完成镀制。
镀制两侧增透隔热层3各个材料层和厚度如表二所示：
表二
实施例4
请参阅图2本发明还提供如下技术方案：可见光增透镀膜隔热树脂镜片的制备方法，对1.56树脂镜片进行加工，包括以下步骤：
S1、镜片基体1预处理后涂覆加硬层2并固化，
a、镜片表面预处理：使用镜片夹夹住镜片基体1在塑料粒子和去离子水按质量比为1:8配置的擦拭剂中擦拭镜片；
将擦拭过的镜片基体1放入15％的碱性溶液中进行表面处理；
使用去离子水清洗镜片基体1表面直至干净。
b、将完成预处理的镜片基体1放入12℃的加硬液中涂覆加硬层2，加硬液中包括有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层；
c、将涂覆有加硬层2的镜片基体1在100℃的烘箱中固化3小时，得到硬层厚度为2.5μm。
S2、对步骤S1处理的镜片镀附增透隔热层3，
d、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
e、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至3.5×10-5Torr，温度控制45℃进行镀膜；
f、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为480nm；
g、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来；
h、将铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至3.5×10-5Torr，温度控制45℃进行镀膜；
i、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为480nm；
j、取出铁锅检验镀制的增透隔热层3的镜片，完成镀制。
镀制两侧增透隔热层3各个材料层和厚度如表三所示：
表三
实施例5
请参阅图2本发明还提供如下技术方案：可见光增透镀膜隔热树脂镜片的制备方法，对1.60树脂镜片进行加工，包括以下步骤：
S1、镜片基体1预处理后涂覆加硬层并固化，
a、镜片表面预处理：使用镜片夹夹住镜片基体1在塑料粒子和去离子水按质量比为1:5配置的擦拭剂中擦拭镜片；
将擦拭过的镜片基体1放入20％的碱性溶液中进行表面处理；
使用去离子水清洗镜片基体1表面直至干净。
b、将完成预处理的镜片基体1放入12℃的加硬液中涂覆加硬层2，加硬液中包括有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层；
c、将涂覆有加硬层2的镜片基体1在110℃的烘箱中固化2.5小时，得到硬层厚度为3μm。
S2、对步骤S1处理的镜片镀附增透隔热层3，
d、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
e、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至4.0×10-5Torr，温度控制45℃进行镀膜；
f、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为950nm；
g、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来；
h、将铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至4.0×10-5Torr，温度控制45℃进行镀膜；
i、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层3，总厚度为950nm；
j、取出铁锅检验镀制的增透隔热层3的镜片，完成镀制。
镀制两侧增透隔热层3各个材料层和厚度如表四所示：
表四
对比例1
一、使用镜片夹夹住1.50树脂镜片放入25％的碱性溶液中进行表面处理；
二、使用去离子水清洗镜片表面；
三、将洗净后的镜片放入15℃的加硬液中涂覆有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层；
四、将涂覆有机硅硬层的镜片在125℃的烘箱中固化2小时得到硬层厚度为4.5μm；
五、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
六、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至5.5×10-5Torr，温度控制40℃进行镀膜；
七、利用磁场偏转电子束镀制如下可见光增透隔热层3总厚度451nm；
八、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来，
九、将铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至5.5×10-5Torr，温度控制40℃进行镀膜；
十、利用磁场偏转电子束镀制如下可见光增透隔热层3总厚度451nm；
十一、取出铁锅检验镀制的可见光增透隔热层镜片，完成镀制。
镀制两侧增透隔热层3各个材料层和厚度如表五所示：
表五
对比例2
一、使用镜片夹夹住1.50树脂镜片在塑料粒子和去离子水按质量比为1:3配置的擦拭剂中擦拭镜片；
二、将擦拭过的镜片放入25％的碱性溶液中进行表面处理；
三、使用去离子水清洗镜片表面直至干净；
四、将洗净后的镜片放入15℃的加硬液中涂覆有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层；
五、将涂覆有机硅硬层的镜片在80℃的烘箱中固化5小时得到硬层厚度为4.5μm；
六、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
七、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至5.5×10-5Torr，温度控制40℃进行镀膜；
八、利用磁场偏转电子束镀制如下可见光增透隔热层3总厚度491nm；
九、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来，
十、将铁锅放置在真空镀膜机中，真空抽至5.5×10-5Torr，温度控制40℃进行镀膜；
十一、利用磁场偏转电子束镀制如下可见光增透隔热层3总厚度491nm；
十二、取出铁锅检验镀制的可见光增透隔热层镜片，完成镀制。
镀制两侧增透隔热层3各个材料层和厚度如表六所示：
表六
将实施例2、3、4、5，对比例1和2分别经过光学测试和膜层测试，其检测结果见表七和表八：
表七光学测试结果(测试仪器HunterLab UltraScan PRO及TM-3)
| 镜片洁净情况 | 镜片底色 | 盐水煮 | 百格测试 | 耐磨测试 | |
| 实施例1 | 干净 | 透明 | 无脱落 | 无脱落 | 通过 |
| 实施例2 | 干净 | 透明 | 无脱落 | 无脱落 | 通过 |
| 实施例3 | 干净 | 透明 | 无脱落 | 无脱落 | 通过 |
| 实施例4 | 干净 | 透明 | 无脱落 | 无脱落 | 通过 |
| 对比例1 | 不干净 | 底色发黑 | 无脱落 | 无脱落 | 通过 |
| 对比例2 | 干净 | 底色发黑 | 无脱落 | 无脱落 | 通过 |
表八镜片的膜层质量测试结果(膜层测试标准QB/T2506-2017)
由表七和表八可以看出在单晶硅层厚度超过10nm之后会出现镜片底色发黑，镜片的可见光增透不明显的现象，在不使用塑料粒子擦拭镜片时，镜片的洁净情况会受到一定程度的影响。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种可见光增透镀膜隔热树脂镜片，包括镜片基体(1)，其特征在于：所述镜片基体(1)包括内表面和外表面两个表面，所述内表面和外表面均设置有加硬层(2)，所述加硬层(2)的另一侧设置有增透隔热层(3)。
2.根据权利要求1所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述增透隔热层(3)包括单晶硅与二氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、铟锡氧化物和氟化物中任意一种或任意两种及以上组合。
3.根据权利要求1所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述增透隔热层(3)厚度为455～950nm，所述单晶硅厚度为5～10nm。
4.根据权利要求1所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述树脂镜片的可见光透过率在95％以上，所述树脂镜片在400～700nm的平均反射率小于3％，且最大反射率小于5％，近红外700～1050nm范围的透过率在30％～60％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述可见光增透镀膜隔热树脂镜片的制备方法包括以下步骤：
S1、镜片基体(1)预处理后涂覆加硬层(2)并固化；
S2、对步骤S1处理的镜片镀附增透隔热层(3)。
6.根据权利要求5所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述步骤S1具体步骤如下：
a、镜片表面预处理；
b、将完成预处理的镜片基体放入10-15℃的加硬液中涂覆加硬层(2)；
c、将涂覆有加硬层(2)的镜片基体(1)在90-125℃的烘箱中固化2-4小时。
7.根据权利要求5所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述步骤S2具体步骤如下：
d、将固化好的镜片摆放在镀膜铁锅上；
e、将摆有固化好镜片的铁锅放置在真空镀膜机中，进行镀膜；
f、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层(3)；
g、取出装有镜片的铁锅，将镀制过一个面的镜片翻转过来；
h、将铁锅放置在真空镀膜机中，进行镀膜；
i、利用磁场偏转电子束镀制增透隔热层(3)；
j、取出铁锅检验镀制的增透隔热层(3)的镜片，完成镀制。
8.根据权利要求6所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述步骤d中加硬液中包括有机硅、纳米氧化硅类或者聚氨酯类硬层。
9.根据权利要求6所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述步骤a包括以下步骤：
使用镜片夹夹住镜片基体(1)在塑料粒子和去离子水按质量比为1:0.6～16配置的擦拭剂中擦拭镜片；
将擦拭过的镜片基体放入10％-25％的碱性溶液中进行表面处理；
使用去离子水清洗镜片基体(1)表面直至干净。
10.根据权利要求7所述的可见光增透镀膜隔热树脂镜片，其特征在于：所述步骤e和步骤h中镀膜时真空抽至3.5(±2)×10-5Torr，温度控制45℃(±5℃)。
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