樹脂眼鏡片生產流程(下)

2010-10-11 07:18:34茹占軍謝家興

中國眼鏡科技雜志 2010年11期

茹占軍謝家興/文

課程

樹脂眼鏡片生產流程(下)

茹占軍1謝家興2/文

（續上期）

3.1.4 研磨和拋光

這里的研磨是在第一類粗切情況下。如果磨邊機只是粗切，鏡片在拋光之前必須經過研磨工序。一般來講，研磨過程與拋光可以用同樣的設備，不同的是，研磨過程中應用不同的研磨材料、研磨墊和研磨液，還要配合工藝參數（如壓力，時間等）。對不同鏡片基材供應商會有不同的建議，不過大多建議用不同粒度的研磨墊分兩步研磨，這樣更加有利于后面的拋光過程。相比拋光工藝，研磨所需的研磨墊的粒度要大得多，類似于常見的砂紙，研磨液可以是清水，壓力也較一般拋光所需壓力小0.1～0.2巴。這是因為，相比拋光片，研磨墊的粒度大，在不需要大壓力的情況下就可以做到較大深度的移除量；而且，該過程只是一個真正拋光的預處理，所以研磨液的作用主要是潤滑，降溫和帶走研磨廢渣。

近些年隨著鏡片制造技術的不斷發展，越來越多的車房采用鏡片精切直接到拋光方式。這是得益于車房磨邊機技術的發展。數控機床技術、高速精刀控制技術（0～22000rpm）和機床精切過程可以在表面誤差（+/-0.005mm）的前提下足夠保證度數的精確性和穩定性。

圖1 2 車房鏡片制造部分耗材（保護膜、拋光片、拋光液等）

圖13 拋光機

經過拋光工序后，鏡片的表面光潔度和透光能力都達到了視光學所需的理想狀態，這時就可以進入清洗環節了。

3.1.5 清洗和檢測

鏡片清洗的目的是為了去除鏡片表面拋光殘留物和其他雜質。

根據車房需要（生產規模和成本考慮），清洗一般分為自動清洗和人工清洗。清洗所需的清洗液由一般的洗潔精到丙酮或酒精各異。

鏡片經過清洗環節后，需要進行表面外觀和度數檢查，從而確定鏡片的質量情況。

外觀檢查，一般可依照GB10810.1-2005或ISO 8980-1 2004方法，不借助光學放大裝置，在明視場、暗背景中進行鏡片的檢驗。圖14所示為推薦的檢驗系統。檢驗室周圍光照度約為200lx。檢驗燈的光通量至少為400ml，例如可以用15W的熒光燈或帶有燈罩的40W無色白熾燈。

此外還有幾何尺寸檢測，如直徑、厚度、形狀等，在這兩個標準里都有詳細規定。

度數檢測包括球面度數、柱面度數、軸線、棱鏡度數、棱鏡方向等。相關方法和標準在上述兩個標準中有詳細敘述。

圖1 4 目視法檢測鏡片疵病的檢測系統

3.2 鏡片染色

染色是鏡片生產的重要選項。染色的目的有很多：有的客戶是為了美觀，需要鏡片有一定的顏色；有的是為了讓染色后的鏡片能吸收一定量的可見光，在強光下不太刺眼，更加舒適；也有的是應用到某些特殊場合、工作環境，從而增加對比度。

本文討論的染色機理和工藝流程主要是針對樹脂材料。在玻璃材料中添加一些有特殊性質的金屬鹽后也會呈現著色效果。

3.2.1染色機理

CR-39樹脂鏡片對疏水性的顏料有很好的親和力。在溫度80～90°C時，樹脂鏡片受熱，分子間隙擴大，溶于水中的染料微粒可以進入其分子間的間隙內，使之著色。當鏡片冷卻后，分子間隙縮小，顏色固定，完成染色。同時，在高溫時，染色液的分子運動量增大，活動性大大增強，也有利于顏色分子和基材的結合。

3.2.2 染色方法與流程

首先，配制標準染色液和褪色液。盡管鏡片的顏色千變萬化，但各種不同的顏色主要取決于3種顏色的搭配——紅、藍、黃的不同比例。為了方便操作，還可以配另外一套類似顏色調色用。褪色槽一般為染色助劑或（和）漂白劑，褪色劑的作用是使鏡片褪色。一旦發現染色效果不理想，如顏色太深或顏色不均勻等，可將染色鏡片放入事先按比例配置好的、溫度在80～90℃之間的褪色劑水溶液中，進行褪色。不過，褪色劑只能使鏡片顏色變淺，做不到使其完全恢復到原來的無色狀態。

然后根據標準片或者配方，根據圖15所示的路徑進行操作。

圖15 染色工藝流程

圖16 6槽染色缸（BPI）

有3點值得注意：a. 盡管染色工藝的自動化程度越來越高，但操作員的經驗起著非常重要的作用；b.所染的顏色會因鏡片本身的屈光度、邊緣和中心區域不同而有明顯的差別；c. 談顏色對比的前提一定是在同樣的光照條件（即同樣的亮度）下。

染色的目的在于減少光線的通過，無論是可見光還是不可見光。CR-39 樹脂鏡片白片(基片) 可按不同的用途和要求染成各種不同的色片，各種色片均可吸收99 %以上的紫外線輻射，藍光透過濾率小于2%，可見光衰減約17%～85% ，可濾出有害光，最大限度地透過有用的光，從而保護人們的眼睛，提高視物清晰度。

3.3 樹脂鏡片加硬

樹脂片鍍加硬膜是為了防止鏡片在日常使用中，由于灰塵或沙礫的摩擦而對鏡片表面造成劃痕。我們知道，樹脂鏡片的硬度要比玻璃鏡片小得多，一般情況下，樹脂鏡片都要經過加硬處理才會到眼鏡店。

3.3.1 加硬鍍膜技術發展和工藝介紹

迄今為止，加硬技術已經經歷了4個階段：將石英材料于真空條件下鍍于鏡片表面，形成較堅硬的防護膜；采用浸泡法在有機基材上鍍硬度高且不易脆裂的材料；為了滿足減反射鍍膜對耐磨性的要求對耐磨損膜材料硬度進行新的篩選。第4代的耐磨損技術采用了硅原子，即耐磨損膜既含有有機基質有含有包括硅元素的無機超微顆粒物，使耐磨損膜具備了韌性又提高了硬度。

現代的加硬鍍膜技術最主要是采用浸泡法，即經過多道清洗后浸入加硬液中，過一段時間后，以一定速度提起。這一速度與加硬液的黏度有關，并對耐磨損膜層的厚度起決定作用。提起后在100℃左右的烘箱中聚合4～5個小時，膜層厚度一般在3～5μm。

鍍膜結束后需進行外觀質量檢查，如果鏡片出現回流印或者膜層不凈、裂紋等超過了允許范圍，需要進行褪膜返工。褪膜液可以是KOH溶液。

圖17 加硬設備

3.3.2 加硬鍍膜測試方法

3.3.2.1 膜厚測量

同減反射鍍膜一樣，膜厚的控制對耐損膜非常重要。這不僅與本身抗刮花性有關，同時與后面減反射鍍膜也密切相關。加硬鍍膜的膜厚如果超標，很可能對減反射鍍膜產生較大影響，如產生膜層溶液崩裂等。

圖18是來自于網絡的膜厚測量示意圖。

圖18 膜厚測量

3.3.2.2 鋼絲絨試驗

用一種特定規格的鏡片鋼絲絨，在一定的壓力和速度下，在鏡片表面摩擦一定的次數，然后用霧度計測試鏡片摩擦前后的光線漫反射量，從而判斷鏡片膜層是否合格。摩擦后的鏡片判斷也可以通過與標準片的比較得出測試片的等級差別來判定測試片是否合格（如圖19）。

圖19 鋼絲絨試驗

3.3.2.3 磨砂試驗

將鏡片置于盛有砂礫的容器內（規定了砂礫的粒度和硬度)，在一定的控制下作來回磨擦。結束后用霧度計測試鏡片磨擦前后的光線漫反射量，并且與標準鏡片作比較。

3.4 樹脂鏡片真空鍍膜

經過加硬鍍膜的鏡片無論在光學性能還是耐磨損方面都有了大大提高。但是，要使得鏡片具有完美的視覺效果，具有良好的抗油污或防水性能，就必須經過真空鍍膜工藝了。圖20是一個典型的實例對比。減反射膜可以大大降低或消除鏡面效應、虛像和眩光的影響。

圖2 0 一般加硬膜（左側）和減反射多層膜對比

3.4.1 減反射膜

3.4.1.1理論依據

減反射膜是以光的波動和干涉為基礎的。兩個振幅相同、波長相同的光波疊加，光波振幅會增強；如果兩個光波振幅相同，波程相差半波長的兩個光波疊加，會相互抵消。這也是波動理論普遍適用的原理。利用這個原理，在鏡片表面鍍上減反射膜，使得膜層前后表面產生的反射光相互干擾，從而抵消了反射光，達到減反射的效果。鍍膜方式一般有兩種：蒸發鍍膜和濺射鍍膜。本文以蒸發鍍膜為例進行介紹。

鍍膜材料主要有氧化鈦、氧化鋯等高純度金屬氧化物。

3.4.1.2 減反射鍍膜流程

減反射鍍膜流程包括：鍍膜前準備、鏡片上架、入爐、鍍膜、出爐、檢測6個步驟。其中，鍍膜過程為程序控制，而鍍膜前準備、鏡片上架與操作密切相關。

在鏡片入爐前一定要保證鏡片的潔凈，清洗要求需達到分子級。待上架的鏡片需要在特殊的容器中保存，要求該容器具有較高潔凈度，防止灰塵落到鏡片表面影響膜層沉積。

鏡片上架時需注意操作以免對鏡片造成傷害或鏡片表面落入灰塵。所以，在真空鍍膜房中，操作人員都需穿潔凈服，戴潔凈手套和口罩。