TWI677427B - 光學鏡片組合物及光學鏡片之製造方法 - Google Patents

光學鏡片組合物及光學鏡片之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種光學鏡片組合物及光學鏡片之製造方法。所述光學鏡片之製造方法包含：射出成型光學鏡片組合物，所述光學鏡片組合物包含：高分子混合物；以及功能性材料；其中，高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。

Description

光學鏡片組合物及光學鏡片之製造方法
本發明係關於一種光學鏡片組合物及光學鏡片之製造方法，特別是關於一種包含苯乙烯-丁二烯共聚物之光學鏡片組合物及藉由射出成型來成型光學鏡片組合物為光學鏡片之製造方法。
光學鏡片能被廣泛地應用於各領域，舉例而言：光學鏡片於日常用品中作為眼鏡、安全帽護鏡等；於戶外用具中作為雪鏡、泳鏡；於電子產品中作為顯示螢幕、濾光片等；或於車用設備中作為擋風玻璃等。為了讓光學鏡片能於各種使用環境中發揮良好功能，所以對於光學鏡片而言，存在像是變色、防霧、硬化、防刮等相應的功能性需求。
目前，市售光學鏡片的主要製造方法係為先將鏡片材料成型，獲得不具特殊功能之鏡片後，再利用像是浸鍍(immersion plating)、濺鍍(sputtered coating)、蒸鍍(evaporation depositing)等方式，來將具有特殊功能的功能性材料設置於鏡片上之方式。然而，上述製造方法會受到塗佈不均勻、塗佈後的功能性材料可能於使用時磨損、生產具有多項功能的光學鏡片之製程繁複與像是廢水及廢氣之環保疑慮導致的成本問題等限制。
因此，仍需要一種製造低成本且具多功能性的光學鏡片之製造方法及光學鏡片組合物。
鑒於上述問題，本發明之目的為提供包含苯乙烯-丁二烯共聚物之光學鏡片組合物，並提供一種藉由僅需單一步驟之射出成型(injection molding)法，來成型包含苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer，polybutadiene-styrene(PBS))之光學鏡片組合物為光學鏡片之製造方法，所以能夠直接將高分子材料與所需之功能性材料進行混煉造粒，而後經過射出成型來獲得具有所需功能之光學鏡片。
根據本發明之目的，提供一種光學鏡片之製造方法，其包含：射出成型光學鏡片組合物，所述光學鏡片組合物包含：高分子混合物；以及功能性材料；其中，高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
可選地，苯乙烯-丁二烯共聚物佔高分子混合物之總重量的至少50wt%。
可選地，苯乙烯-丁二烯共聚物之苯乙烯與丁二烯之重量比為30~65：25~50。
可選地，功能性材料包含光致變色材料、防霧材料、硬化材料或其組合。
可選地，當功能性材料係包含光致變色材料，高分子混合物與光致變色材料之重量比為1000：0.01~50。
可選地，當功能性材料包含防霧材料，高分子混合物與防霧材料之重量比為1000：10~200。
可選地，當功能性材料包含硬化材料，高分子混合物與硬化材料之重量比為1000：10~200。
根據本發明之另一目的，提供一種光學鏡片組合物，其包含：高分子混合物以及功能性材料，其中，高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。
本發明之光學鏡片組合物及光學鏡片之製造方法具有下述優點：
(1)本發明之光學鏡片之製造方法中，首先將包含苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer)之高分子混合物進行混練造粒，而獲得光學鏡片組合物，再利用單一步驟之射出成型，來成型光學鏡片，而相較於傳統使用聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、或聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)作為主要材料之習知光學鏡片，利用苯乙烯-丁二烯共聚物作為主要材料之本發明之光學鏡片具有優良的表面硬度、表面光澤度及透明度。另外，由於聚碳酸酯之射出成型溫度為280℃，而苯乙烯-丁二烯共聚物之射出成型的溫度僅大約為200℃，因此本發明之光學鏡片之製造方法具有所需之射出成型溫度較低，而能降低製造成本之優點。
(2)本發明之光學鏡片之製造方法中，還能夠進一步地依據需求添加各式功能性材料，例如：光致變色材料、防霧材料、硬化材料等，並直接將所需的功能性材料與包含苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer)之高分子混合物進行混練造粒，而後亦能藉由單一步驟之射出成型，來成型光學鏡片，因此相較於習知技術需要藉由浸鍍、濺鍍、蒸鍍等技術，一層一層地將 所需的所有功能材料設置於光學鏡片上，本發明之光學鏡片之製造方法具有製程簡單、成本低廉、適合大批量生產、不須更改原始工廠設備等優點。
(3)藉由本發明之光學鏡片組合物及光學鏡片之製造方法所得之光學鏡片中，由於光致變色材料會均勻地分布於高分子混合物中，因此能夠使光學鏡片整體展現均勻的顏色，而又由於硬化材料與防霧材料之兩者的粒徑遠小於高分子混合物的粒徑，因此硬化材料與防霧材料會依據分子間作用力而除了分布於光學鏡片整體外，還會集中於光學鏡片之表面，因此光學鏡片之表面能夠有效地展現硬化與防霧之效果。
(4)由於本發明之光學鏡片組合物係將像是光致變色材料、防霧材料、硬化材料等功能性材料作為添加劑加入高分子混合物中進行混煉造粒，因此對應加入之添加劑所獲得之功能性效果的維持時間長，且應用更為廣泛。
S10~S20‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之光學鏡片之製造方法之流程圖。
第2圖係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例所得之光學鏡片之實品圖。
第3圖係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例之穿透光光譜圖。
第4圖係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例之維持時間分析圖。
第5圖係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例之防霧測試影像。
為使上述目的、技術特徵及實際實施後之效益更易於使本領域具通常知識者理解，將於下文中以實施例搭配圖式更詳細地說明。
參照第1圖，其係為本發明之光學鏡片之製造方法之流程圖。
在步驟S10中，製備光學鏡片組合物。光學鏡片組合物包含高分子混合物與功能性材料，其中，高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物。高分子混合物可包含助劑、塑化劑、分散劑、黏著劑或其組合。
在一實施例中，苯乙烯-丁二烯共聚物佔高分子混合物之總重量的至少50wt%，較佳地為至少75wt%，更佳地為至少85wt%。
在一實施例中，苯乙烯-丁二烯共聚物之苯乙烯與丁二烯之重量比為30~65：25~50，較佳地為45~60：28~45，更佳地為50~58：30~41。苯乙烯-丁二烯共聚物之分子量可為8000~40000；較佳地為10000~35000；更佳地為29000~30000。苯乙烯-丁二烯共聚物可為包含苯乙烯(styrene)單體單元、1,3-丁二烯(1,3-butadiene)單體單元、乙基苯(苯乙烷，ethylbenzene)單體單元或其組合之共聚物。苯乙烯-丁二烯共聚物可為例如K-樹脂®之丁苯透明抗衝擊樹脂。
在一實施例中，功能性添加材料可包含光致變色材料、防霧材料、硬化材料或其組合，或者可包含所屬技術領域中具有通常知識者為習知的功能性添加材料，舉例而言可進一步包含抗磨損材料、抗靜電材料、抗藍光材料、抗蝕材料等。
在一實施例中，光致變色材料可包含光致變色色粉、光穩定劑、抗氧化劑。光致變色材料可包含三聚氰胺甲醛樹脂(melamine formaldehyde resin)、八氫氧基辛烷酸、三辛酸甘油酯(trioctanoin)。光致變色材料可進一步包含未具光致變色性質之一般染料。光穩定劑與抗氧化劑的重量為光致變色色粉之重量的0.5~5倍。光致變色色粉與光穩定劑之重量比為0~20：1~7，較佳地為0~10：2~5。
在一實施例中，防霧材料可包含內防霧劑、或者可包含所屬技術領域中具有通常知識者為習知的防霧材料。防霧材料可包含多元醇型非離子表面活性劑、多元醇型非離子表面活性劑可包含丙三醇酯、聚丙三醇酯、脫水山梨糖醇酯、乙氧化衍生物、乙氧化壬基酚、乙氧化醇或其組合。
在一實施例中，硬化材料可包含有機無機雜化的奈米材料、或者可包含所屬技術領域中具有通常知識者為習知的硬化材料。有機無機雜化的奈米材料包含有機矽烷偶聯劑、奈米氧化矽、金屬奈米氧化物、附著力樹脂及溶劑，其中溶劑包含水、醇類、酮類或酯類。在一實施例中，硬化材料可包含鐵氟龍(polytetrafluoroethylene，PTFE)。
在一實施例中，由本發明之光學鏡片組合物成型之光學鏡片可再藉由噴塗、浸漬、濺鍍、蒸鍍、沉積等方式施加外防霧劑，以進一步增加光學鏡片之防霧效果。
在一實施例中，本發明之光學鏡片組合物之態樣如表1所示，其中表1內之數值皆為重量。例如，可依據需求為公克(g)、公斤(Kg)或公噸(T)等重量單位。
「X」表示：未添加。
在態樣一中，高分子混合物與光致變色材料之重量比為1000：0.01~50，較佳地為1000：0.01~35。
在態樣二中，高分子混合物與防霧材料之重量比為1000：10~200，較佳地為1000：80~120。
在態樣三中，高分子混合物與硬化材料之重量比為1000：10~200，較佳地為1000：95~180。
在態樣四中，高分子混合物、光致變色材料與防霧材料之重量比為1000：0.01~50：10~200，較佳地為1000：0.01~35：80~120。
在態樣五中，高分子混合物、光致變色材料與硬化材料之重量比為1000：0.01~50：10~200，較佳地為1000：0.01~35：95~180。
在態樣六中，高分子混合物、防霧材料與硬化材料之重量比為1000：10~200：10~200，較佳地為1000：80~120：95~180。
在態樣七中，高分子混合物、光致變色材料、防霧材料與硬化材料之重量比為1000：0.01~50：10~200：10~200，較佳地為1000：0.01~35：80~120：95~180。
在步驟S20中，射出成型光學鏡片組合物，以獲得光學鏡片。
射出成型法可包含使用單螺桿混煉、子母式混煉、雙螺桿混煉、連續混煉、或對於所屬技術領域中具有通常知識者為習知之射出成型法。在一 實施例中，射出成型法可為單螺桿混煉，其溫度可為120~210℃；較佳地為150~200℃；更佳地為170~190℃。
在一實施例中，本發明之光學鏡片之製造方法可進一步包含所屬技術領域中具有通常知識者為習知之預處理或後處理步驟，例如拋光等步驟。
於下利用實例進行本發明之各態樣的例示性說明與分析。為了便於說明，以下僅分別以光致變色測試、防霧測試及硬化測試進行分析。
光致變色測試
態樣一之實例1~4與比較例之組成及分析結果示於表2。其中，實例1為其組成未添加任何光致變色材料，直接以150℃之射出成型之光學鏡片，實例2~4則為其組成分別取用1000g高分子混合物與0.6g、1g、3g之紅色的光致變色材料，於190℃之射出成型之光學鏡片。其中，高分子混合物包含佔高分子混合物之總重量為89wt%之苯乙烯-丁二烯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物之苯乙烯與丁二烯之重量比為57：32。色濃度係藉由光譜儀儀器以繞射光柵之步驟測得。
「X」表示：未添加。
如表2所示，可知利用本發明之光學鏡片之製造方法所得之光學鏡片的色濃度可依據添加的光致變色材料之重量調整，且確實具有變色之效果。且實例3與實例4之色濃度即等於利用浸鍍所得之市售產品之色濃度，代表利用本發明之光學鏡片之製造方法，能夠利用簡單的製程製造出確實具有光致變色效果之光學鏡片。
進一步地，選用實例4，選用包含藍色之光致變色材料，以光譜儀分別進行標準之ANSI Z80.3：2018測試、EN ISO 12312-1：2013(A1：2015)測試與AS/NZS 1067.1：2016測試，其測試結果如第2圖、第3圖及表3所示。
參照第2圖，其係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例所得之光學鏡片之實品圖。參照第3圖，其係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例之穿透光光譜圖。
如第2圖所示，光學鏡片的圓心部分代表照射規範光的狀態，其顯示為深藍色，代表透光率較低；而光學鏡片的圓周部分則代表無任何光源照射時的狀態，其顯示為透明，代表透光率較高。並搭配第3圖及表3所示，從無光源狀態至規範光狀態時，發光穿透率從50.02%變為12.94%，代表透光率確實下降，因此可知本發明之光學鏡片確實具有光致變色之效果。此外，此種從無光源狀態至規範光狀態時產生的穿透率下降的現象，極適用於作為太陽眼鏡的鏡片。
接續上述，另進行標準之VP87的UV燈照射測試，其測試結果如第4圖所示。其中，當UV燈照射一天，則代表以一般的日常方式使用一個月。
參照第4圖，其係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例之維持時間分析圖。第4圖(A)部分係代表不同天數之轉色率與法規標準之分析圖，而第4圖(B)部分則代表不同天數之變色前後之分析圖。如圖所示，可知本發明之光 學鏡片於照射UV燈第11天後仍具有能符合法規標準之轉色率，因此本發明之光學鏡片至少可於日常生活中維持變色效果11個月或更久。
除了添加之比例與功能性材料不同之外，各測試之間的參數皆相同，因此不予贅述。
防霧測試
態樣二之實例1~2與比較例之組成及分析結果示於表4及第5圖。其中，實例2為其組成取用1000g高分子混合物與100g防霧材料，於210℃之射出成型成型之光學鏡片。防霧材料為多元醇型非離子表面活性劑。防霧效果測試係根據Z87.1規定，於盛裝90℃水之燒杯上放置光學鏡片而測得。
參照第5圖，其係為本發明之光學鏡片之製造方法之一實例之防霧測試影像，其中，左邊之鏡片係作為比較例之市售產品，而右邊的鏡片則是本發明之實例2，並搭配參照表4，因此可知利用本發明之光學鏡片之製造方法所得之光學鏡片確實具有防霧之效果。
此外，由於防霧劑的作用機理可利用多元醇型非離子表面活性的特殊的分子結構，亦即一部分為親水基團，一部分為親油基團，親水基團吸附 空氣中的水分子並使其表面張力降低，從而減小水分子與透明物體表面的接觸角，使水分子還沒有在透明物體表面形成細小水珠之前，就會潤濕、擴散於透明物體表面，形成一層超薄的透明水膜，對入射的光線不再產生散射作用，對視線也不產生干擾，從而起到防霧的作用。而本發明係將內防霧劑加入苯乙烯-丁二烯共聚物之高分子混合物後，內防霧劑可遷移至高分子混合物所得之光學鏡片的表面。藉由水洗機進行磨蝕損失測試後可知，光學鏡片表面的內防霧劑由磨蝕損失後，高分子混合物內部的防霧劑又重新遷移至光學鏡片之表面進行補充，直至所含內防霧劑全部耗盡，因此能維持較長防霧效能之特性。
硬化測試
態樣三之實例1~4與比較例之組成及分析結果示於表5。其中，實例2~4為其組成分別取用1000g高分子混合物與1~5g、50~100g及100~150g之硬化材料，於210℃之射出成型之光學鏡片。硬化材料為鐵氟龍。
參照表5，可知利用本發明之光學鏡片之製造方法所得之光學鏡片確實具有強化表面硬度之效果。
簡言之，利用本發明之光學鏡片之製造方法及光學鏡片組合物所得之光學鏡片具有在簡便之射出成型製程中，獲得具有可調節之各項功能之光學鏡片，因此除了能夠獲得與市售產品具有相同或更佳之功能的光學鏡片，還能大幅簡化生產成本。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於申請專利範圍中。

Claims (7)

  1. 一種光學鏡片之製造方法，其包含：射出成型一光學鏡片組合物，該光學鏡片組合物包含：一高分子混合物；以及一功能性材料；其中，該高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物；其中，該苯乙烯-丁二烯共聚物佔該高分子混合物之總重量的至少50wt%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該苯乙烯-丁二烯共聚物之苯乙烯與丁二烯之重量比為30~65：25~50。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該功能性材料包含一光致變色材料、一防霧材料、一硬化材料或其組合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中當該功能性材料係包含該光致變色材料，該高分子混合物與該光致變色材料之重量比為1000：0.01~50。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中當該功能性材料包含該防霧材料，該高分子混合物與該防霧材料之重量比為1000：10~200。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中當該功能性材料包含該硬化材料，該高分子混合物與該硬化材料之重量比為1000：10~200。
  7. 一種光學鏡片組合物，其包含：一高分子混合物；以及一功能性材料，其中，該高分子混合物包含苯乙烯-丁二烯共聚物；其中，該苯乙烯-丁二烯共聚物佔該高分子混合物之總重量的至少50wt%。
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