CN213689988U - 一种耐海水腐蚀的镀膜镜片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，包括基材、低折射膜层、高折射膜层和疏水疏油层；基材的内、外表面中至少一面上，交替复合N层低折射膜层和M层高折射膜层，N＝M或N＝M+1，M≥1，且与基材直接贴合的打底层为低折射膜层；低折射膜层采用Si₉Al₂O₁₀，高折射膜层采用铌钛复合氧化物(Ti_xNb_1‑x)O₂，0＜X＜1；在基材复合低折射膜层和高折射膜层的最外面，再复合疏水疏油层；疏水疏油层采用活性硅氧烷基团氟改性高分子纳米材料。镜片透光率为90％以上，耐海水腐蚀在74小时以上，产品达到三国标准，确实防止海水对镜片镀膜的腐蚀及破坏镜片表面的膜层，使用寿命长。

Description

一种耐海水腐蚀的镀膜镜片

技术领域

本实用新型涉及太阳镜片的技术领域，特别涉及一种耐海水腐蚀的镀膜镜片。

背景技术

人们在海边时，往往采用太阳镜来遮挡阳光，以减轻眼睛调节造成的疲劳或强光刺激造成的伤害。海水是自然界中腐蚀性较强的一种天然电解质，含有多种盐类，含盐总量约为30％，其中的氯化物含量约占总盐量的88％，pH值为8左右，同时又溶解了大量的氧气。而海水的腐蚀性会对镜片造成一定的损伤，破坏其表面的膜层，使得眼镜的使用寿命减短。为了解决上述情况，业内人士采用新的材料对镜片进行镀膜，借以提高其耐海水腐蚀性。

传统工艺中常常用到硅的氧化物(低折射)和钛的氧化物(高折射)作为靶材。如二氧化硅和氧化铝作为高、低折射靶材，然后用真空镀膜的方式将其镀到镜片上，这样镀好后的镜片基本上无法耐海水。主要是因为，在镀膜的过程中，每一次镀膜作业只能镀一种靶材，然后下一次镀膜换成另一个靶材。这种镀膜方法无法均匀的镀满整个镜片表面，在微观上会留下缺陷，而这些缺陷正好提供了海水中各分子、离子的切入口，发生点蚀。点蚀具有“深挖”特性，即蚀孔一旦成型，往往自动向深处破坏。这样一来，这些材料由于本身缺陷和自身局限性，使整个镀膜表面完整性被破坏，在经过海水浸泡后(一般不超过40h)，镀膜层的局部脱落甚至大面积破裂，进而大大的降低了镀膜镜片的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，以确实防止海水对镜片镀膜的腐蚀及破坏镜片表面的膜层，使眼镜的使用寿命长。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，包括基材、低折射膜层、高折射膜层和疏水疏油层；

在基材的内表面和外表面中至少一面上，交替复合N层低折射膜层和M层高折射膜层，N＝M或N＝M+1，M≥1，且与基材直接贴合的打底层为低折射膜层；低折射膜层采用Si₉Al₂O₁₀，高折射膜层采用铌钛复合氧化物(Ti_xNb_1-x)O₂，0＜X＜1；

在基材复合低折射膜层和高折射膜层的最外面，再复合疏水疏油层；疏水疏油层采用活性硅氧烷基团氟改性高分子纳米材料CF₂(CF₃)OCF₂CF(CF₃)OCF₂CF(CF₃)CH₂OC₃H₆SC₃H₆Si(OCH₃)₃。

其中，所述基材在单面，即内表面或外表面中的一面，复合低折射膜层、高折射膜层和疏水疏油层。

所述基材在双面，即内表面和外表面，都复合低折射膜层、高折射膜层和疏水疏油层。

所述基材采用PC、TAC或TR。

所述基材的内表面和外表面上，分别交替复合三层低折射膜层和三层高折射膜层，三层低折射膜层的厚度由里到外分别是668nm、642nm、450nm，三层高折射膜层的厚度由里到外分别是1215nm、1299nm、350nm，最外面的疏水疏油层的厚度是80nm。

采用上述方案后，本实用新型在基材表面镀膜，打底层为低折射膜层，再交替复合低折射膜层和高折射膜层，低折射膜层采用Si₉Al₂O₁₀，高折射膜层采用铌钛复合氧化物(Ti_xNb_1-x)O₂，0＜X＜1，最外面复合疏水疏油层；疏水疏油层采用活性硅氧烷基团氟改性高分子纳米材料。这样制得的镀膜镜片，不仅可以对镜片进行增透减反射，或者高反射，经过叠加可对外呈现各种颜色，而且，可以确实防止海水对镜片镀膜的腐蚀、破坏镜片表面的膜层，使眼镜的使用寿命长。经检测，镜片透光率为90％以上，耐海水腐蚀在74小时以上，镜片产品达到三国标准，即美标ANSIZ80.3-2018，欧标BS EN ISO12312-1:2013+A1:2015，澳标AS/NZS1067.1:2016。

以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。

附图说明

图1是Si₉Al₂O₁₀固溶体的微观结构示意图；

图2是SiO₂和Al₂O₃混合物的微观结构示意图；

图3是本实用新型镜片的结构示意图。

标号说明

基材1，低折射膜层2，高折射膜层3，疏水疏油层4。

具体实施方式

参见图3所示，本实用新型揭示的一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，包括基材1、低折射膜层2、高折射膜层3和疏水疏油层4。在基材1的内表面和外表面中至少一面上(如只在内表面或只在外表面，或者如图3所示在内表面和外表面都有)，交替复合一层以上低折射膜层2和一层以上高折射膜层3，低折射膜层2高折射膜层3可以有相同的层数，或者低折射膜层2比高折射膜层3多一层，即有N层低折射膜层2和M层高折射膜层3，N＝M或N＝M+1，M≥1，且与基材1直接贴合的打底层为低折射膜层2，这样最外层可以是低折射膜层2也可以是高折射膜层3。在基材1复合低折射膜层2和高折射膜层3后的最外面，再复合疏水疏油层4。

其中，所述基材1可以采用PC、TAC或TR。

所述低折射膜层2采用Si₉Al₂O₁₀。Si₉Al₂O₁₀，是一种固溶体，可向德国默克公司或者DON公司[韩国(株)度恩公司]购买得到，其微观结构是达到完全均匀相的固体，它能够突破SiO₂的局限性。SiO₂在超薄镀膜中，其微观结构和本身的晶体缺陷的局限性，会给膜层带来过高的应力和过多的压力，从而导致复合增加镀膜层的破裂和小丘等不良现象。而Si₉Al₂O₁₀固溶体，经过微观结构的修饰，具体处理方法应该是采用溶液-凝胶法，制备的这个固溶体。通过制备前驱体后，在高温的作用下，前驱体会开始脱去易挥发部分，一般是水分子或其他气体等。硅铝共价半径非常接近，在结晶的过程中铝会补全硅的缺陷，或者取代硅的位置。可通过升温速率、温度、持续时间等来控制结晶程度和速度。利用固体原子占据、原子层排列中邻层之间的空穴，进而得到原子在整齐排列的结构上推而入可取代形成填隙原子，即原子相完整的化合物。如图1所示是Si₉Al₂O₁₀固溶体的微观结构示意图，图2所示是SiO₂和Al₂O₃混合物的微观结构示意图。原子相完整的化合物其本身在抗通胀能力也会比较强；即使膜层发生蚀孔时，镀膜层没有留下缺陷，也能够有效的阻止；镀膜层没有缺陷也能够增强镀膜层之间的紧密从而延长镜片的使用寿命。

所述高折射膜层3采用铌钛复合氧化物(Ti_xNb_1-x)O₂，0＜X＜1，也是一种固溶体，可向德国默克公司或者DON公司[韩国(株)度恩公司]购买得到。和上面低折射膜层2的材料是类似的处理方法，钛和铌的共价半径非常接近，采用相同的处理方法来修饰其混合物的微观结构。它可以形成比传统的纯钛氧化物更加致密的膜层结构，能够增强镜片对应力的抵抗性。同时，铌的氧化物本身又有耐海水特性，并且铌还能够修饰钛氧化物的空间缺陷，让镀层更加紧密，大大提高抗海水的能力。

所述疏水疏油层4采用活性硅氧烷基团氟改性高分子纳米材料CF₂(CF₃)OCF₂CF(CF₃)OCF₂CF(CF₃)CH₂OC₃H₆SC₃H₆Si(OCH₃)₃，可向DON公司[韩国(株)度恩公司]购买得到。这一层主要是用于隔离海水、油脂直接接触各减反射层，并且由于该层极其薄，以使其不会改变减反射膜的光学性能。活性硅氧烷基团氟改性高分子纳米材料不仅仅出具有超疏水疏油的性能，还具有超高耐磨擦性能，及超爽滑的表面(运动摩擦系数小于0.03)。

本实用新型通过控制镀层厚度和低折射膜层2、高折射膜层3的交替，可以对镜片进行增透减反射，或者高反射，经过叠加可对外呈现各种颜色。

本实用新型的制备方法步骤如下：

步骤1，镜片基材1经过超声清洗；一共有九道清洗；第一道清洗剂为：2wt‰～5wt‰的中性脱脂剂、3wt‰～5wt‰的表面活性剂与常温超纯水组成，清洗60s；第二道是常温超纯水，清洗60s；第三道清洗剂为：1wt‰～3wt‰的中性脱脂剂、2wt‰～4wt‰的表面活性剂与常温超纯水组成，清洗60s；第四道到第八道均为常温超纯水，清洗60s；第九道是切水，50℃超纯水，并且缓慢提拉，提拉速度为1-1.5mm/s；

步骤2，再静电清洗；用静电消除枪均匀地从镜片基材1表面扫过，消除静电；

步骤3，转入烘箱烘干；将清洗完的镜片基材1，直接进入烘箱烘干，烘箱温度50～55℃，时长在0.5～3小时；

步骤4，将镜片基材1整齐排上镀膜架，放进真空室内，开始抽真空，抽到7.0×10^{- 5}Torr时，真空室开始充氩气，当氩气量达到35sccm,离子枪对镜片基材1的表面开始工作，持续120-150s，离子枪参数：电压150V、电流130A、灯丝35A、发射电流7A，主要是对镜片基材1表面的清洁及镜片基材1表面增糙；其中，氩气不参与反应，用于创造镀膜环境，改善镀膜时靶材的放电条件，离子枪发出的高能电子撞击氩气分子，产生氩离子，氩离子对基材可产生清洁作用，也能让镀层附着强度大大提高；

步骤5，镀膜工艺：继续抽真空至3.5×10^-5Torr，电子枪对镜片基材1的表面开始工作，电子枪会根据产品结构所设定的镀膜工艺，进行镀膜操作；蒸发速率为6～8A/S，蒸镀低折射材料，采用Si₉Al₂O₁₀，电子枪电流在80～100mA，形成低折射膜层2；蒸发速率为2～4A/S，蒸镀高折射材料，采用铌钛复合氧化物(Ti_xNb_1-x)O₂，0＜X＜1，镀高折射材料之前还需要充入氧气，并达到60sccm，方可开始，电子枪电流在280～320mA，形成高折射膜层3；交替复合N层低折射膜层2和M层高折射膜层3，N＝M或N＝M+1，M≥1，且与镜片直接贴合的打底材料为低折射膜材料；最后，蒸发速率为1～3A/S，蒸镀疏水疏油材料，采用活性硅氧烷基团氟改性高分子纳米材料，电子枪电流在20～40mA，形成疏水疏油层4。

如图3所示，是本实用新型的较佳实施例。所述基材1的内表面和外表面分别交替复合三层低折射膜层2和三层高折射膜层3，三层低折射膜层2的厚度由里到外分别是668nm、642nm、450nm，三层高折射膜层3的厚度由里到外分别是1215nm、1299nm、350nm，最外面的疏水疏油层4的厚度是80nm。抽样检测实施例的产品，列表1如下。

对比例是现有技术的镀膜镜片，在基材的内表面和外表面分别交替复合三层Ti₃O₅层和三层SiO₂层，三层Ti₃O₅层的厚度由里到外分别是310nm、310nm、310nm，三层SiO₂层的厚度由里到外分别是730nm、730nm、192nm，最外面的疏水疏油层的厚度是80nm。抽样检测对比例的产品，列表2如下。

表1

表2

由表1和表2可见，本实用新型和对比例的镜片产品透光率都在90％以上，镜片产品都达到三国标准，但是，本实用新型的镜片耐海水腐蚀在74小时以上，而对比例的镜片耐海水腐蚀在40小时以下，本实用新型的镜片产品确实可以防止海水对镜片镀膜的腐蚀、破坏镜片表面的膜层，使眼镜的使用寿命长。

以上所述仅为本实用新型的实施示例，并非对本实用新型保护范围的限制。应当指出，本领域的技术人员在阅读完本说明书后，依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (5)

1.一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，其特征在于：包括基材、低折射膜层、高折射膜层和疏水疏油层；

在基材的内表面和外表面中至少一面上，交替复合N层低折射膜层和M层高折射膜层，N＝M或N＝M+1，M≥1，且与基材直接贴合的打底层为低折射膜层；低折射膜层采用Si₉Al₂O₁₀，高折射膜层采用铌钛复合氧化物(Ti_xNb_1-x)O₂，0＜X＜1；

在基材复合低折射膜层和高折射膜层的最外面，再复合疏水疏油层；疏水疏油层采用活性硅氧烷基团氟改性高分子纳米材料

CF₂(CF₃)OCF₂CF(CF₃)OCF₂CF(CF₃)CH₂OC₃H₆SC₃H₆Si(OCH₃)₃。

2.如权利要求1所述的一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，其特征在于：所述基材在单面，即内表面或外表面中的一面，复合低折射膜层、高折射膜层和疏水疏油层。

3.如权利要求1所述的一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，其特征在于：所述基材在双面，即内表面和外表面，都复合低折射膜层、高折射膜层和疏水疏油层。

4.如权利要求1所述的一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，其特征在于：所述基材采用PC、TAC或TR。

5.如权利要求1所述的一种耐海水腐蚀的镀膜镜片，其特征在于：所述基材的内表面和外表面上，分别交替复合三层低折射膜层和三层高折射膜层，三层低折射膜层的厚度由里到外分别是668nm、642nm、450nm，三层高折射膜层的厚度由里到外分别是1215nm、1299nm、350nm，最外面的疏水疏油层的厚度是80nm。

Images