防紫外線透明有機片材及其製造方法
2023-10-08 09:46:44 2
專利名稱：防紫外線透明有機片材及其製造方法
技術領域：
本發明屬於透明有機鏡片，特別涉及有機防紫外線鏡片。
背景技術：
在日常生活工作中，人們會受到太陽光和人工強光源如高功率放電燈、碘鎵燈、滷鎢燈等的照射，這些光源發射的短波紫外線，特別是波長小於360nm的紫外線，對視感細胞的損傷極大。人眼的晶狀體主要的功能之一是有效吸收紫外線，使其達不到眼底的視網膜，否則視網膜上的視感細胞將受到嚴重損傷，甚至永久性損傷。雖然市場上的鏡片也吸收紫外線，但吸收不夠充分。必須能夠對包括UV-A和UV-B的紫外線達到充分的吸收(阻隔)才不致造成視感細胞的損傷。
中國專利第021536317號中公開了一種防紫外線眼睛片，其對波長小於360nm的紫外線有良好的防護功能，但其片材為鋼化複合玻璃，與有機材料相比具有重量大、強度低、工藝複雜的缺點。
中國專利第028174526號中公開一種在玻璃上塗覆聚碳酸酯基材的玻璃結構，該結構除了具有上述玻璃材料的缺點外，與無機材料鍍層相比，還有表面的有機塗層容易老化、透明度低，且耐磨強度較低的缺點。
目前，尚未見到具有基材為高強度有機材料，塗層為耐磨且抗老化的無機材料，並對紫外線有充分吸收功能的防紫外線鏡片的報導。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供一種以有機透明材料為基材，其上鍍有無機紫外線吸收材料的防紫外線透明有機片材及其製造方法，以及該片材在頭盔鏡片和遮陽帽鏡片、汽車駕駛員遮陽板、太陽鏡鏡片、強光工作防護鏡片中的應用。本發明的防紫外線透明有機片材吸收紫外線性能優良，並具有材質輕、抗衝擊能力強、耐老化的優點。
為了實現上述目的，本發明提供一種防紫外線透明有機片材的製作方法，包括如下步驟將成型的有機透明基材用二氧化矽溶液進行強化處理；對強化處理後的有機透明基材進行加熱固化處理；將固化處理後的PC透明基材鍍鉻；在鍍鉻後的基材上鍍一氧化矽。
上述方法中的有機基材可選自聚碳酸脂(PC)、有機玻璃(PMMA)、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈聚合物(AS)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)，優選為PC。
上述方法中使用的二氧化矽溶液的溶劑可選自甲醇、乙醇、丙醇、正己烷、環己烷及四氫呋喃，優選為乙醇。
所述二氧化矽乙醇溶液的濃度優選為10％-30％重量比，更優選為20％-25％重量比。
上述方法中所述固化處理的固化溫度優選為70-140℃，根據使用基材的不同，選用不同的固化溫度。PC固化溫度優選為110-120℃，PMMA固化溫度優選為75-85℃，ABS固化溫度優選為70-80℃，AS、PS及PVC固化溫度優選為70-80℃。
所述固化處理的加熱時間優選為約160-200分鐘。
上述方法中的鍍鉻及鍍一氧化矽步驟可使用鍍膜機進行真空蒸鍍。
上述方法還可包括在真空鍍鉻前的真空脫氧處理步驟。
所述鍍鉻步驟的鉻層厚度優選為約2-3納米，所述鍍一氧化矽層步驟的一氧化矽層厚度優選為約4-5納米。
本發明還提供使用上述方法製造的防紫外線透明有機片材，包括透明有機材料基材和基材表面的鉻層和在該鉻層上的一氧化矽層。
所述有機基材選自PC、PMMA、ABS、AS、PS及PVC，優選為PC材料。
所述鉻層厚度優選為2-3納米。
所述一氧化矽層厚度優選為4-5納米。
本發明還提供應用上述片材的防紫外線頭盔鏡片、遮陽帽鏡片、汽車駕駛員遮陽板、太陽鏡鏡片、強光工作防護鏡片。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。
本發明提供防紫外線透明有機片材的製造方法，在示例性實施方案中，該方法包括如下步驟首先將有機透明基材加工成型，將透明有機材料(粒子和板材)通過注塑壓鑄成型。基材厚度視具體應用而定，在以下實施例中基材厚度約為0.4-8mm。
本發明使用的基材可以是透明PC、PMMA、ABS、AS、PS及PVC材料。在本發明的一個實施方案中，該基材為透明PC材料；在本發明的另一個實施方案中，該基材為透明PMMA材料；在本發明的另一個實施方案中，該基材為透明ABS材料；在本發明的另一個實施方案中，該基材為透明PS材料。
將成型的有機透明基材進行超聲波清洗、淨化及加溫除溼處理。
然後對該透明基材進行強化處理。在本發明的一個實施方案中，採用二氧化矽溶液進行該強化處理。所使用的二氧化矽溶液為二氧化矽的有機溶液，可使用的溶劑可選自甲醇、乙醇、丙醇、正己烷、環己烷及四氫呋喃，優選為乙醇。當乙醇作為溶劑時，溶液的濃度範圍為約10-30％重量比，優選為約20-25％重量比。二氧化矽強化處理的操作是在約20℃將有機透明基材浸入含二氧化矽溶液的池中，基材完全浸入後即可取出。該強化處理的作用是增強該基材的粘合度和光亮度及硬度。
對經過上述強化處理後的有機透明基材進行加熱固化處理，固化處理可以使強化液的功效得到進一步的發揮和穩定。固化處理可在烘箱中進行，固化溫度約為70-140℃，根據使用基材的不同採用不同的固化溫度。PC固化溫度優選為110-120℃，PMMA固化溫度優選為75-85℃，ABS固化溫度優選為70-80℃，AS、PS及PVC固化溫度優選為70-80℃。箱內溼度為40％-50％。箱內的空氣淨化十萬分之一立方米(m3/10萬)，即一立方米的空間中存在10萬粒微塵的細度。恆溫時間為約160-200分鐘。從而使所述基材的硬度從0H變為3H-5H。
可使用鍍膜機將上述固化處理後的有機透明基材進行真空蒸鍍，鍍鉻及鍍一氧化矽。使用常規真空蒸鍍技術。在本發明的一個實施方案中，將所述基材放入真空鍍膜機的真空室中。在真空室中存在三根銅棒作為電極，中間一根為雙向通電棒，將鉻粉和一氧化矽粉末分別放在兩邊電極的鉬片上。進行鍍鉻之前需進行真空脫氧處理。通過使真空室內的真空度達到約-3真空度來實現。脫氧處理後，在真空條件下首先將存鉻的電極和中間電極通電，電極溫度升至1200℃時鉻熔化蒸發，鉻分子充滿真空室並附在基材上，約2-3分鐘後關閉電源。其後採用與鍍鉻相似的方法鍍一氧化矽。將存一氧化矽的電極和中間電極通電，電極溫度升至1000℃時一氧化矽熔化蒸發，約3-5分鐘後關閉電源。
上述方法獲得的鉻層的厚度為約2-3納米。鉻層的作用是吸收紫外線。鉻層的厚度低於2納米將影響紫外線的吸收，鉻層的厚度高於3納米將影響透明度。所獲得的一氧化矽的厚度為約4-5納米。一氧化矽層的作用是保護鉻層，並使鍍層堅固、美觀。一氧化矽層的厚度低於4納米時基材的色澤不鮮豔，一氧化矽層的厚度高於5納米時鍍層顏色發紅影響美觀。
本發明還提供使用上述方法製造的防紫外線透明有機片材，包括透明有機基材和基材表面的鉻層及在該鉻層上的一氧化矽層。該基材可以是透明的PC、PMMA、ABS、AS、PS及PVC材料。根據不同用途，該基材可被加工成任意形狀及厚度的片材。該基材上的鉻層厚度為約2-3納米，該一氧化矽層厚度為約4-5納米。
本發明還提供所述的透明有機片材在防紫外線頭盔鏡片、太陽帽鏡片、汽車駕駛員遮陽板、太陽鏡鏡片、遮擋強光防護帽中的應用。所述頭盔包括如摩託車、電動自行車、賽車等駕駛員所使用的防護頭盔。
實施例1將厚度為2mm的成型的PC透明基材用超聲波清洗以除油、除塵，加溫除溼。其後將該基材浸入含有二氧化矽的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡後將該基材在110℃烘箱中加熱3小時進行固化處理。經固化處理後用鉛筆硬度儀測試，其硬度達到3.5H。將該基材置於70-160型鍍膜機中的真空室內，將粉末狀金屬鉻及一氧化矽分別置於真空室內的兩個電極上。首先在-3真空度下真空脫氧。然後在真空條件下接通盛有鉻的電極，升溫至1200℃並持續2分鐘，然後斷開電路。鍍鉻後，接通盛有一氧化矽的電極，升溫至1000℃並持續3分鐘鍍一氧化矽層。所得片材的鉻層的厚度為約2納米，一氧化矽層的厚度為約4納米。
實施例2將厚度為3mm的成型的PC透明基材用超聲波清洗以除油、除塵，加溫除溼。其後將該基材浸入含有二氧化矽的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡後將該基材在120℃烘箱中加熱160分鐘進行固化處理。經固化處理後用鉛筆硬度儀測試，其硬度達到3.0H。將該基材置於70-160型鍍膜機中的真空室內，將粉末狀金屬鉻及一氧化矽分別置於真空室內的兩個電極上。首先在-3真空度下真空脫氧，然後在真空條件下接通盛有鉻的電極，升溫至1200℃並持續2.5分鐘，然後斷開電路。鍍鉻後，接通盛有一氧化矽的電極，升溫至1000℃並持續3.5分鐘鍍一氧化矽層。所得片材的鉻層的厚度為約3納米，一氧化矽層的厚度為約5納米。
實施例3將厚度為0.8mm的成型的ABS透明基材用超聲波清洗以除油、除塵，加溫除溼。其後將該基材浸入含有二氧化矽的丙醇溶液(30％重量比)中。浸泡後將該基材在80℃烘箱中加熱3小時進行固化處理。經固化處理後用鉛筆硬度儀測試，其硬度達到3.0H。將該基材置於70-160型鍍膜機中的真空室內，將粉末狀金屬鉻及一氧化矽分別置於真空室內的兩個電極上。首先在-3真空度下真空脫氧。然後在真空條件下接通盛有鉻的電極，升溫至1200℃並持續2分鐘，然後斷開電路。鍍鉻後，接通盛有一氧化矽的電極，升溫至1000℃並持續3分鐘鍍一氧化矽層。所得片材的鉻層的厚度為約2納米，一氧化矽層的厚度為約4納米。
實施例4將厚度為2mm的成型的PMMA透明基材用超聲波清洗以除油、除塵，加溫除溼。其後將該基材浸入含有二氧化矽的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡後將該基材在85℃烘箱中加熱3小時進行固化處理。經固化處理後用鉛筆硬度儀測試，其硬度達到3.5H。將該基材置於70-160型鍍膜機中的真空室內，將粉末狀金屬鉻及一氧化矽分別置於真空室內的兩個電極上。首先在-3真空度下真空脫氧，然後在真空條件下接通盛有鉻的電極，升溫至1200℃並持續2.5分鐘，然後斷開電路。鍍鉻後，接通盛有一氧化矽的電極，升溫至1000℃並持續3.5分鐘鍍一氧化矽層。所得片材的鉻層的厚度為約3納米，一氧化矽層的厚度為約5納米。
實施例5將厚度為3mm的成型的PMMA透明基材用超聲波清洗以除油、除塵，加溫除溼。其後將該基材浸入含有二氧化矽的乙醇溶液(25％重量比)中。浸泡然後將該基材在80℃烘箱中加熱3小時進行固化處理。經固化處理後用鉛筆硬度儀測試，其硬度達到3.0H。將該基材置於70-160型鍍膜機中的真空室內，將粉末狀金屬鉻及一氧化矽分別置於真空室內的兩個電極上。首先在-3真空度下真空脫氧，然後在真空條件下接通盛有鉻的電極，升溫至1200℃並持續2分鐘，然後斷開電路。鍍鉻後，接通盛有一氧化矽的電極，升溫至1000℃並持續3分鐘鍍一氧化矽層。所得片材的鉻層的厚度為約2納米，一氧化矽層的厚度為約4納米。
實施例6將厚度為0.8mm的成型的PS透明基材用超聲波清洗以除油、除塵，加溫除溼。其後將該基材浸入含有二氧化矽的丙醇溶液(30％重量比)中。然後將該基材在75℃烘箱中加熱200分鐘進行固化處理。經固化處理後用鉛筆硬度儀測試，其硬度達到3.0H。將該基材置於70-160型鍍膜機中的真空室內，將粉末狀金屬鉻及一氧化矽分別置於真空室內的兩個電極上。首先在-3真空度下真空脫氧。然後在真空條件下接通盛有鉻的電極，升溫至1200℃並持續2.5分鐘，然後斷開電路。鍍鉻後，接通盛有一氧化矽的電極，升溫至1000℃並持續3.5分鐘鍍一氧化矽層。所得片材的鉻層的厚度為約3納米，一氧化矽層的厚度為約5納米。
將使用上述方法製造的有機透明片材進行抗衝擊力測試，1g、φ5.5mm鉛球，140-170m/s不能擊穿或破碎，說明該片材具有良好的抗衝擊力。
將使用上述方法製造的有機透明片材送交中國計量科學研究院測定鏡片投射比。
測量結果為長波紫外線(UV-A)投射比為0％-7％。中波紫外線(UV-B)投射比為0％-1％。可見光投射比為8％-15％，其符合ISO 14889關於用於夜間駕駛時鏡片的可見光投射應大於8％的要求。(測試證書編號GGqt2005-0009)。
應該理解，本發明的實施例僅是為更好地理解本發明而對本發明做出的非限定性說明。本領域所屬技術人員在沒有偏離本發明的精神和範圍內可以對本發明做出各種修改、替換和變更，這些修改、替換和變更仍屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種防紫外線有機片材的製造方法，包括將成型的有機透明基材用二氧化矽溶液進行強化處理及隨後的加熱固化處理；在上述固化處理後的有機透明基材上鍍鉻；在鍍鉻後的基材上鍍一氧化矽。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述有機透明基材選自透明聚碳酸脂、有機玻璃、透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、苯乙烯-丙烯腈聚合物、聚苯乙烯、聚氯乙烯。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述二氧化矽溶液的溶劑為乙醇。
4.如權利要求1-3任一權利要求所述的方法，其中所述二氧化矽溶液的濃度為10％-30％重量比。
5.如權利要求1-4任一權利要求所述的方法，其中所述固化處理的固化溫度為70℃-140℃。
6.如權利要求1-5任一權利要求所述的方法，其中所述固化處理的加熱時間為160-200分鐘。
7.如權利要求1-6任一權利要求所述的方法，其中所述鍍鉻及鍍一氧化矽步驟是使用鍍膜機進行真空蒸鍍。
8.如權利要求1-7任一權利要求所述的方法，其中所述鉻層厚度為2-3納米。
9.如權利要求1-8任一權利要求所述的方法，其中所述一氧化矽層厚度為4-5納米。
10.如權利要求1-9任一項所述的方法製造的防紫外線透明有機片材，包括透明有機材料基材和基材表面的鉻層及在所述鉻層上的一氧化矽層。
全文摘要
本發明涉及一種防紫外線透明有機片材的製作方法，包括將成型的有機透明基材用二氧化矽溶液進行強化處理和加熱固化處理，用真空鍍膜機鍍鉻及鍍一氧化矽層。以及應用此方法製造的防紫外線透明有機片材，在該片材的表面具有鉻層和在該鉻層上的一氧化矽層。本發明的防紫外線片材具有優良的防紫外線功能，可廣泛應用於頭盔鏡片、遮陽帽鏡片、強光防護帽中。
文檔編號G02B7/10GK1880994SQ200510077549
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月17日 優先權日2005年6月17日
發明者盧茂安 申請人:盧茂安