偏光镜和偏光镜制法

摘要

一种眼镜装置，其为多层设计，含外部层、凸硬涂层、硬环氧树脂层、聚乙烯醇(PVA)薄膜层、软环氧树脂层、粘合层、基质层和内部凹硬涂层。此镜片制作的主要步骤为1：制备一个干净的聚乙烯醇(PVA)薄膜层；2：使用凸模将PVA薄膜制成所需的形状；3：外部层加入硬环氧树脂层，形成聚乙烯醇(PVA)薄膜的凸面镜层；4：内部层加有环氧树脂，形成凹面镜层；5：内部层加有基质的凹面镜层，和6：镜片的硬化包覆层。

说明书

发明领域

本发明涉及一种眼镜型式的相关设计，属偏光镜及其制法相关的特殊设计发明。

发明背景

偏光镜的制作使用单片和复合层的硅晶片材质，硅晶片包括偏光膜如聚乙烯醇(PVA)和复合层的聚合物如CR-39或聚氨酯，将这些材质进行加热和高压的处理，然后弯曲成所需的晶状体曲率。此硅晶片不是强化材质，加热弯曲处理偏光膜，并进行复合层的铸模制作，可能导致溃裂或光学变形。在较低的温度下射出成型可能破坏聚合物的表面，而高温则会破坏偏光膜表面。而不破坏已进行了复合层处理的硅晶片，难以得到所需的曲率半径。

此镜片未使用聚乙烯醇(PVA)整合有含光致变色剂环氧树脂材质(polyvinylalcohol(PVA)combined with the use of quantities of epoxy which can includephotochromic agents)，所提供的偏光特性(PVA)。此镜片也未使用聚合物基材质，而偏光膜则进行各别的浸泡着色处理。此镜片不属于偏光变色、着色或渐变镜片处理后的阅读用眼镜、护目镜、医疗用眼镜或太阳眼镜的设计。

本发明目的为提供偏光膜的制法，从而避免现有镜片制备中的相关问题，并提供此制法所制作的镜片。

发明概要

眼镜装置为多层设计，含外部层、凸硬涂层、硬环氧树脂层、聚乙烯醇(PVA)薄膜层、软环氧树脂层、粘合层、基质层和内部凹硬涂层。此镜片制作的主要步骤，为1：制备一个干净的聚乙烯醇(PVA)薄膜层；2：使用凸模将PVA薄膜制成所需的形状；3：外部层加入硬环氧树脂层，形成聚乙烯醇(PVA)薄膜的凸面镜层；4：内部层加有环氧树脂，形成凹面镜层；5：内部层加有基质的凹面镜层，和6：镜片的硬化包覆层。

附图说明

图1为镜片层的实施例；

图2为制备干净聚乙烯醇(PVA)薄膜层的实施例；

图3A为固持层的实施例；

图3B为固持层的实施例；

图4A为聚乙烯醇(PVA)薄膜层，以凸面镜模制成所需曲率形状的实施例；

图4B为聚乙烯醇(PVA)薄膜层，以凸面镜模制成所需曲率形状的实施例；

图5A为环氧树脂外部层加到聚乙烯醇(PVA)层的实施例

图5B为环氧树脂外部层加到聚乙烯醇(PVA)层的实施例；

图6为使用UV硬化设备压缩层的实施例；

图7为添加软环氧树脂层在内部凹面镜层形成缓冲凝胶层的实施例；

图8为使用基质层进行内部凹面镜层涂装的实施例。

发明内容详细说明

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。在图中，未依据实际比例绘制，全部附图使用附图标记。下列说明未必仅限于本发明说明的内容范围，仅为提供本发明的一般原理说明而已。本发明方法所描述的步骤，即构成实施例说明内容，除非本文另有特别说明，否则并非执行所有的步骤才得构成本发明中的内容，且本文内容未依序列出相关步骤。

本发明为偏光镜装置及其制法。如图1，为镜片10的实施例，其复合的材质层有：外部的硬凸面镜涂装层12、硬环氧树脂层14、PVA薄膜层16、软环氧树脂层18、粘合层20、基质层22、和内部的凹面镜硬涂装层24。“凸面镜层”表面通常如同球面形状，而“凹面镜层”通常如同碗面。镜片或眼镜的使用者通常在凹面镜一侧进行目视，因此，镜片10的凹面镜一侧为内侧部位，而凸面镜一侧为外侧部位。在另一个实施例中，粘合层20和基质层22位于PVA薄膜层16的上方，而不是图1中的下方，镜片10中的基质层22较靠近外侧而不是内侧。

PVA 16为偏光镜处理的聚乙烯醇，混合有光致变色剂，此化学物质可在光照下促成镜片颜色的可逆性变化。粘合层20可使用丙烯酸树脂、聚氨酯和油基溶剂的混合材质层。基质层22可为聚碳酸酯、聚氨酯、聚乙烯、尼龙、烯丙基二甘醇碳酸单体(CR-39)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl-methacrylate(PMMA))、玻璃或其它单体材料(CR-39)，可为射出成型或其它铸模，可进行一般或高压弯曲成型处理，达成所需的光学特性。基质层22可进行单侧或双侧的硬化涂装预先成型处理。外部的凸面镜硬化涂装层12和内部的凹面镜硬化涂装层24，可使用防刮、抗UV、抗反射涂装、镜面涂装装、多层涂装、防水、装饰设计或结合这些功能特性的树脂材质设计。镜片或基质层的涂装可使用沉淀或真空涂装，可在外部凸面镜侧和内部的凹面镜层，设计有一个镜面涂装层。

硬环氧树脂层14是“硬化材质”，是因为它靠近镜片的外部表面层，可提供所需的有防刮功能；而软环氧树脂层18是“软性材质”，则是因为它作为介于聚乙烯醇(PVA)16和基质层22之间的缓冲层，协助用于避免溃裂。硬或软质层，可为环氧树脂材质层或混合材质层，环氧树脂含量可超过一半，可混合有聚氨酯、丙烯酸树脂、CR-39或硅材质层。此两种材质层可混合有着色剂、光致变色剂、红外线或紫外线阻断剂、稳定剂、硬化剂、抗氧化剂、防雾处理或硅硬质涂层处理的材质层中的一种或多种。在实施例中，硬环氧树脂层14的其铅笔柔软度为IB到3B，而软环氧树脂层18的铅笔柔软度为2B到4B。

下段内容说明镜片的制造步骤：

1.制备干净的软PVA薄膜层

图2提供了制备干净的软PVA薄膜层组立的实施例，开始即使用未经处理的PVA薄膜层，其厚度约为0.075mm，而通常没有足够的日照光线保护或定向分子排列(一般不属于偏光镜处理功能)的相关功能。依据组立线100处理的材质层，可通过下列一个或多个步骤，传输到PVA薄膜层102：

·在组立线100的起点处，安装未经处理的PVA薄膜层102；

·用水沾湿和清洗薄膜层，此阶段104的水份饱和度约为70％-85％；

·在阶段106，进行薄膜层的软化和拉伸处理；

·在阶段108浸染薄膜层，添加着色剂、染料或光致变色剂，并进一步进行拉伸处理；和

·在阶段110，再次清理薄膜层。

PVA薄膜层102拉伸到原来约长度的4到6倍，其宽度则降到原来长度的一半，而其厚度则降到原来厚度约1/3，即约为0.02mm到0.03mm。PVA薄膜层102的分子则更均匀排列，而具有实质的偏光镜功能特性，从而降低眩光。更深色的镜片只可传输13％到18％的光线，可过滤约95％到99％的未偏光处理的光线，如黄色镜片的滤光率则低于95％。PVA薄膜层102则浸入水中，直到含水率约达70％-85％软化而有弹性为止。PVA薄膜层102可浸入如均匀或渐变涂装层的光致变色剂或着色剂或化学物质，此类物质如双色性染料或碘。此制法可制造干净的偏光镜效果的PVA薄膜层112，薄膜层112由于具有水份的饱和度而软化，此制法可加到第二个组立线进行更进一步的处理。

2.可使用凸面镜模将PVA薄膜层制成所需的曲率形状。

图3A和3B为固定架114的实施例，PVA薄膜层122可固定于下固定板116和上固定板118之间，可使用固定铰链120和固定夹122加以固定，可使用外加的固定夹，避免PVA薄膜层112在成型时收缩。

图4A和4B为通过下列凸面镜任何一侧，将PVA薄膜层弯曲成型的实施例：

·在固定架114上切割固持PVA薄膜层112；

·将凸面镜模124压到PVA薄膜层112上，进行所需曲率形状的弯曲处理；

·将PVA薄膜层112加热到60到80℃之间，直到含水率约为50％为止；

·检查标示PVA薄膜层112的偏光方向；及

·在25℃，将PVA薄膜层112的湿度维持在40-50％，直到含水率到40％为止。

PVA薄膜层112，则使用干净软质的PVA薄膜层沿组立线100进行镜片原有或稍大尺寸的切割。固定架114开放位于中央位置，可让凸面镜模124穿入PVA薄膜层112上的固定架114。图3B显示固定架114可通过第二条组立线固定在传送带上。

凸面镜模124的一侧则用于PVA薄膜层112的成型处理，凸面镜模124的凸面镜表面则穿入软薄膜层的扁模片上，将其弯曲成所需的曲面或弧形。因为PVA薄膜层112属软湿材质，可模造成型。在实施例中，凸面镜模124为玻璃材质，如业界使用的热固性树脂镜片材质，或是透明或是透紫外线材质，可让紫外线穿入铸模进行环氧树脂材质的弯曲处理。在另一实施例中，凸面镜模24的材质有热传导性，可让热穿入铸模中。

PVA薄膜层112加热到约80℃或更低的温度，进行PVA材质层的干燥脱水，而不会让其熔化，此过程约需10分钟。PVA薄膜层112因为其含水率而呈湿软状态，可通过降低其含水率进行脱水干燥，将其固定成型。超过80℃的温度会将薄膜层熔化或液化。

进行气泡、污物、颜色均匀度、偏光水平和泪液等的最初的干燥处理后，在质量控管阶段，进行PVA薄膜层112的检查。可进行PVA薄膜层112屈光度和其它光学性质的测量。若通过所有的质量检验，则可挂上偏光镜偏光方向的标示。在标示后，PVA薄膜层112即可在室温干净和低湿度的室内环境下将其移除，直到PVA薄膜层112约有40％的含水率为止，此含水率为可让环氧树脂或其它材质进行粘合的最佳含水率，而含水率低于30％则会造成溃裂。此过程可制造曲面干燥的PVA薄膜层112，从而形成镜片10最终装置中的PVA薄膜层16。

3.将硬环氧树脂加到PVA薄膜层的外部凸面镜侧

图5A和5B为在下列PVA薄膜层上加有薄环氧树脂外层的实施例：

·抛光和清洗凹面镜模130的表面；

·添加约5cc的环氧树脂132液剂于凹面镜模130中；和

·连结凹面镜模130和凸面镜模124，让PVA薄膜层122的外侧表面穿入硬环氧树脂132层；

·压缩结合124和130的成型模；

·判定偏光方向；及

·UV硬化处理。

如同凸面镜模124，凹面镜模130可使用透明玻璃材质。使用约5cc的硬环氧树脂132，让其均匀分散而形成约0.1mm-0.5mm厚的材质层，最好是0.2mm-0.3mm以提供最佳的表面张力，而最终形成镜片10上的硬环氧树脂层14，热塑性环氧树脂即可加热到约80到90℃，可形成液态或半液态，而协助消除气泡，然后即可再添加着色剂、光致变色剂、UV和红外线阻断剂，液态环氧树脂即可有足够的流动柔软性，但在无粘合性的流动下则无黏度。液态环氧树脂可滴在PVA薄膜层112上，让其自中央部位平顺呈圆形让环氧树脂均匀扩散，而有助于移除环氧树脂气泡。此过程可在室温环境下进行。

在实施例中，固定架114仍可固持PVA薄膜层112，跟凸面镜模124接触，而凸面镜模跟PVA薄膜层的组合即可形成，而放置在凹面镜模130顶端，而使用铸模固定架(图面未显示)彼此接合。因为最终形成的硬环氧树脂层132的厚度小于0.5mm，不需加有垫片。在UV硬化时，在紫外线、加热、辐射、高压、长时间作用或其它环氧树脂硬化方法作用下，液态环氧树脂即会粘合。

图6为压缩机140的实施例，此压缩机为可调式装置。PVA-环氧树脂固定架114、凸面镜模124、PVA薄膜层112、硬环氧树脂132和凹面镜模130组合，则位于压缩机140内部。PVA 112薄膜层的凸面镜一侧则向凹面镜模130的环氧树脂表面下压，而协助移除气泡，而让硬环氧树脂层132均匀散布。压缩机140的压力可用于调整环氧树脂132的适当厚度，其厚度约0.1mm到0.2mm，也可调整偏光。在实施例中，除了加压，压缩机140也可使用紫外线源142进行UV的行前硬化处理。在另一实施例中，压缩机140含可用于环氧树脂粘合或硬化的加热设备。

PVA-环氧树脂组合即可传送到组立线，使用紫外线硬化设备处理约3分钟。此阶段，也可将多余的PVA切除，进行手动的裁减。此过程可在外部的凸面镜表面层，以一层硬环氧树脂132形成PVA薄膜层112。

在另一实施例中，此过程可在单侧涂装环氧树脂，形成偏光镜硅晶片。未涂装的凹面镜侧、环氧树脂涂装凸面镜侧或两个侧，即可混合有基质层，通过在垫片铸模、射出成型或其它的方法，即可构成镜片组件组合。

4.将软环氧树脂加到内部的凹面镜侧

图7为将软环氧树脂加到下列凹面镜表面上形成软环氧树脂的实施例：

·移除固定架114然后切除PVA薄膜层122多余的部份；

·移除凸面镜模124；

·注入约5cc的液态软环氧树脂150，而形成PVA薄膜层112的曝露层；

·将凸面镜模124放置在背后顶端部位，让凹面镜表面对软环氧树脂150进行挤压；

·将铸模124和130压缩接合；

·使用紫外线硬化处理；及

·再移除凸面镜模124。

可使用镜片切割机器，或计算机数字控制切割机(CNC)手动切除多余的PVA，形成许多的镜片层。再使用压缩机140，进行软环氧树脂150的行前紫外线或其它的硬化处理方法，即可形成双侧含环氧树脂的PVA薄膜层112。软环氧树脂150最后形成镜10中的软环氧树脂层18。不再使用凸面镜模124加工，而使用第3个铸模或适当成型的组件，用于挤压软环氧树脂150。

在另一实施例中，此过程可让偏光硅晶片的双侧涂装有环氧树脂。在偏光硅晶片的单侧或双侧则混合有基质层，通过垫片铸模、射出成型铸模或其它的方法，进行镜片组件的组合。

5.将基质层加到内部的凹面镜侧

图8说明将镜片基质层粘合到下列内侧的凹面镜表面层上：

·将约2cc的粘合剂152滴在软环氧树脂150表面曝露层上；

·混合有基质层154；

·将铸模130向基质层154压缩；且

·进行检查。

再次使用压缩机140，也进行紫外线或其它的粘合剂152的行前处理。基质层154可进行单侧或双侧涂装，包括有硬涂装层、多涂装层、防水层、反射涂装层或镜面层，可使用渐层或均匀涂装方式。粘合剂层152和基质层154最后即可形成镜片10的粘合剂层20和基质层22。此复合镜片层即可进行最佳功能性、灰尘和粘合情况的检查。若通过检查，即可进行下一个步骤，否则将镜片剔退。

6.进行镜片的硬化和包装处理

镜片层的硬化处理情况如下：

·超音波清洗；

·加热干燥；

·放率干净的实验处理设备中；

·进行镜片的单侧硬化处理；

·检查瑕疵、移除残留和多余的PVA，再清洗和检查；

·在另一侧进行镜片的单侧硬化处理；及

·进行成品镜片的包装。

凸面镜表面的硬化处理，即可成为镜片10的凸面镜硬涂装层12，而凹面镜表面的硬化处理即可构成凹面镜的硬涂装层24，即可完成镜片10的制作。在实施例中，可使用镜片切割机或CNC制作许多不同形状的镜片。在另一实施例中，两个镜片10安装在一个固定架上而组成偏光眼镜的装置。而在另一实施例中，镜片10可跟其它的镜片一起安装和组合，而提供已包装完成的镜片装置、镜片套、单镜片眼镜装置、无边眼镜、放大镜、望远镜、双筒望远镜或其它的偏光光学组件装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。