樹(shù)脂眼鏡片生產(chǎn)流程(下)

茹占軍謝家興/文

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樹(shù)脂眼鏡片生產(chǎn)流程(下)

茹占軍1謝家興2/文

（續(xù)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(jī)只是粗切，鏡片在拋光之前必須經(jīng)過(guò)研磨工序。一般來(lái)講，研磨過(guò)程與拋光可以用同樣的設(shè)備，不同的是，研磨過(guò)程中應(yīng)用不同的研磨材料、研磨墊和研磨液，還要配合工藝參數(shù)（如壓力，時(shí)間等）。對(duì)不同鏡片基材供應(yīng)商會(huì)有不同的建議，不過(guò)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(guò)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(jiàn)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?yàn)椋啾葤伖馄?，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(guò)程只是一個(gè)真正拋光的預(yù)處理，所以研磨液的作用主要是潤(rùn)滑，降溫和帶走研磨廢渣。

近些年隨著鏡片制造技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)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(jī)技術(shù)的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床技術(shù)、高速精刀控制技術(shù)（0～22000rpm）和機(jī)床精切過(guò)程可以在表面誤差（+/-0.005mm）的前提下足夠保證度數(shù)的精確性和穩(wěn)定性。

圖1 2 車房鏡片制造部分耗材（保護(hù)膜、拋光片、拋光液等）

圖13 拋光機(jī)

經(jīng)過(guò)拋光工序后，鏡片的表面光潔度和透光能力都達(dá)到了視光學(xué)所需的理想狀態(tài)，這時(shí)就可以進(jìn)入清洗環(huán)節(jié)了。

3.1.5 清洗和檢測(cè)

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(zhì)。

根據(jù)車房需要（生產(chǎn)規(guī)模和成本考慮），清洗一般分為自動(dòng)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(jīng)過(guò)清洗環(huán)節(jié)后，需要進(jìn)行表面外觀和度數(shù)檢查，從而確定鏡片的質(zhì)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(xué)放大裝置，在明視場(chǎng)、暗背景中進(jìn)行鏡片的檢驗(yàn)。圖14所示為推薦的檢驗(yàn)系統(tǒng)。檢驗(yàn)室周圍光照度約為200lx。檢驗(yàn)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(wú)色白熾燈。

此外還有幾何尺寸檢測(cè)，如直徑、厚度、形狀等，在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里都有詳細(xì)規(guī)定。

度數(shù)檢測(cè)包括球面度數(shù)、柱面度數(shù)、軸線、棱鏡度數(shù)、棱鏡方向等。相關(guān)方法和標(biāo)準(zhǔn)在上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)敘述。

圖1 4 目視法檢測(cè)鏡片疵病的檢測(cè)系統(tǒng)

3.2 鏡片染色

染色是鏡片生產(chǎn)的重要選項(xiàng)。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(jiàn)光，在強(qiáng)光下不太刺眼，更加舒適；也有的是應(yīng)用到某些特殊場(chǎng)合、工作環(huán)境，從而增加對(duì)比度。

本文討論的染色機(jī)理和工藝流程主要是針對(duì)樹(shù)脂材料。在玻璃材料中添加一些有特殊性質(zhì)的金屬鹽后也會(huì)呈現(xiàn)著色效果。

3.2.1染色機(jī)理

CR-39樹(shù)脂鏡片對(duì)疏水性的顏料有很好的親和力。在溫度80～90°C時(shí)，樹(shù)脂鏡片受熱，分子間隙擴(kuò)大，溶于水中的染料微粒可以進(jìn)入其分子間的間隙內(nèi)，使之著色。當(dāng)鏡片冷卻后，分子間隙縮小，顏色固定，完成染色。同時(shí)，在高溫時(shí)，染色液的分子運(yùn)動(dòng)量增大，活動(dòng)性大大增強(qiáng)，也有利于顏色分子和基材的結(jié)合。

3.2.2 染色方法與流程

首先，配制標(biāo)準(zhǔn)染色液和褪色液。盡管鏡片的顏色千變?nèi)f化，但各種不同的顏色主要取決于3種顏色的搭配——紅、藍(lán)、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(diào)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(fā)現(xiàn)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(jìn)行褪色。不過(guò)，褪色劑只能使鏡片顏色變淺，做不到使其完全恢復(fù)到原來(lái)的無(wú)色狀態(tài)。

然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)片或者配方，根據(jù)圖15所示的路徑進(jìn)行操作。

圖15 染色工藝流程

圖16 6槽染色缸（BPI）

有3點(diǎn)值得注意：a. 盡管染色工藝的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，但操作員的經(jīng)驗(yàn)起著非常重要的作用；b.所染的顏色會(huì)因鏡片本身的屈光度、邊緣和中心區(qū)域不同而有明顯的差別；c. 談?lì)伾珜?duì)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(guò)，無(wú)論是可見(jiàn)光還是不可見(jiàn)光。CR-39 樹(shù)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(lán)光透過(guò)濾率小于2%，可見(jiàn)光衰減約17%～85% ，可濾出有害光，最大限度地透過(guò)有用的光，從而保護(hù)人們的眼睛，提高視物清晰度。

3.3 樹(shù)脂鏡片加硬

樹(shù)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(duì)鏡片表面造成劃痕。我們知道，樹(shù)脂鏡片的硬度要比玻璃鏡片小得多，一般情況下，樹(shù)脂鏡片都要經(jīng)過(guò)加硬處理才會(huì)到眼鏡店。

3.3.1 加硬鍍膜技術(shù)發(fā)展和工藝介紹

迄今為止，加硬技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了4個(gè)階段：將石英材料于真空條件下鍍于鏡片表面，形成較堅(jiān)硬的防護(hù)膜；采用浸泡法在有機(jī)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(duì)耐磨性的要求對(duì)耐磨損膜材料硬度進(jìn)行新的篩選。第4代的耐磨損技術(shù)采用了硅原子，即耐磨損膜既含有有機(jī)基質(zhì)有含有包括硅元素的無(wú)機(jī)超微顆粒物，使耐磨損膜具備了韌性又提高了硬度。

現(xiàn)代的加硬鍍膜技術(shù)最主要是采用浸泡法，即經(jīng)過(guò)多道清洗后浸入加硬液中，過(guò)一段時(shí)間后，以一定速度提起。這一速度與加硬液的黏度有關(guān)，并對(duì)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(gè)小時(shí)，膜層厚度一般在3～5μm。

鍍膜結(jié)束后需進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，如果鏡片出現(xiàn)回流印或者膜層不凈、裂紋等超過(guò)了允許范圍，需要進(jìn)行褪膜返工。褪膜液可以是KOH溶液。

圖17 加硬設(shè)備

3.3.2 加硬鍍膜測(cè)試方法

3.3.2.1 膜厚測(cè)量

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

圖18是來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)的膜厚測(cè)量示意圖。

圖18 膜厚測(cè)量

3.3.2.2 鋼絲絨試驗(yàn)

用一種特定規(guī)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(shù)，然后用霧度計(jì)測(cè)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(guò)與標(biāo)準(zhǔn)片的比較得出測(cè)試片的等級(jí)差別來(lái)判定測(cè)試片是否合格（如圖19）。

圖19 鋼絲絨試驗(yàn)

3.3.2.3 磨砂試驗(yàn)

將鏡片置于盛有砂礫的容器內(nèi)（規(guī)定了砂礫的粒度和硬度)，在一定的控制下作來(lái)回磨擦。結(jié)束后用霧度計(jì)測(cè)試鏡片磨擦前后的光線漫反射量，并且與標(biāo)準(zhǔn)鏡片作比較。

3.4 樹(shù)脂鏡片真空鍍膜

經(jīng)過(guò)加硬鍍膜的鏡片無(wú)論在光學(xué)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(jué)效果，具有良好的抗油污或防水性能，就必須經(jīng)過(guò)真空鍍膜工藝了。圖20是一個(gè)典型的實(shí)例對(duì)比。減反射膜可以大大降低或消除鏡面效應(yīng)、虛像和眩光的影響。

圖2 0 一般加硬膜（左側(cè)）和減反射多層膜對(duì)比

3.4.1 減反射膜

3.4.1.1理論依據(jù)

減反射膜是以光的波動(dòng)和干涉為基礎(chǔ)的。 兩個(gè)振幅相同、波長(zhǎng)相同的光波疊加，光波振幅會(huì)增強(qiáng)；如果兩個(gè)光波振幅相同，波程相差半波長(zhǎng)的兩個(gè)光波疊加，會(huì)相互抵消。這也是波動(dòng)理論普遍適用的原理。利用這個(gè)原理，在鏡片表面鍍上減反射膜，使得膜層前后表面產(chǎn)生的反射光相互干擾，從而抵消了反射光，達(dá)到減反射的效果。鍍膜方式一般有兩種：蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜。本文以蒸發(fā)鍍膜為例進(jìn)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(zhǔn)備、鏡片上架、入爐、鍍膜、出爐、檢測(cè)6個(gè)步驟。其中，鍍膜過(guò)程為程序控制，而鍍膜前準(zhǔn)備、鏡片上架與操作密切相關(guān)。

在鏡片入爐前一定要保證鏡片的潔凈，清洗要求需達(dá)到分子級(jí)。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(shí)需注意操作以免對(duì)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。

圖21 真空鍍膜車間

3.4.2 其他功能的膜層

除了減反射膜層，真空鍍膜工藝中還有抗油污膜和防靜電膜層。

鏡片表面鍍過(guò)多層減反射膜后，鏡片特別容易產(chǎn)生污漬，這些污漬會(huì)破壞減反射效果。因此，在減反射層上面再加一層抗油污膜就非常必要了。但該膜層必須非常?。s為0.005～0.01μm，而減反射膜厚約為0.3μm，加硬膜約為3～5μm），否則會(huì)影響減反射效果。

3.4.3 真空鍍膜相關(guān)檢測(cè)

a.膜色檢測(cè):非硬性的技術(shù)，主要是與標(biāo)準(zhǔn)片相比較。

b.鹽水煮沸試驗(yàn)：檢查鏡片是否有脫膜或裂紋。c.鋼絲絨試驗(yàn)：與檢查加硬膜的方法相同。

d.防水防油污測(cè)試(如圖22)。

圖2 2 防水防油污測(cè)試

e.其鏡片透光率、反光率、光線吸收測(cè)試通過(guò)光譜分析儀器來(lái)完成。

圖23 Sola UTMC和Teflon反射率圖形舉例

f.防靜電測(cè)試（如圖24）。

圖24 防靜電測(cè)試

（全文完）

作者單位：1.卡爾蔡司光學(xué)科技（廣州）有限公司
2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院