一种可降解环保光学镜架的生产制作工艺的制作方法

1.本发明涉及眼镜架生产加工技术领域，具体为一种可降解环保光学镜架的生产制作工艺。


背景技术：

2.随着眼镜工业的发展，且在人们越来越关注生态环境与可持续发展问题的大背景下，将可降解环保材料用于光学镜架的制造越来越得到镜架生产加工技术领域的青睐。可降解环保材料光学镜架的设计要同时满足：“轻巧、耐用、时尚”三要素，否则材料不受市场欢迎，将会成为“短命”材料，产生浪费，与采用可降解环保材料的初衷相悖。目前的可降解环保材料的光学镜架包括金属镜架和非金属镜架，其中金属镜架常采用的材料有：纯钛、钛合金、β钛和记忆钛合金(钛镍合金)；非金属镜架常采用的材料有：醋酸纤维素、tr
‑
90(塑胶钛高分子材料)、钨钛(复合材料)、pa66等。
3.但是无论是采用金属材料或非金属材料的镜架，均存在一定缺陷：
4.例如在金属材料镜架中，纯钛材料偏软，难以将镜架制作的更细巧，只有把线条做的较粗，才能保证稳定性和强度；钛合金焊接难度大，焊接时须有惰性气体保护，使其不能被氧化，否则不能焊接，因此光学镜架款式单一；β钛虽材质轻盈，具有较好的抗疲劳性能和耐环境腐蚀性能，但制成的镜架佩戴稳定性不佳，容易变形。此外，金属材料镜架的加工工艺需要较高，其原材料的获取、纯化、热处理、防腐处理等工序复杂，消耗能源较大，且报废之后的回收再利用难度较大。
5.关于非金属材料的镜架，常用的醋酸纤维素材料具有稳定性极差、易变形的缺陷；钨钛镜架往往存在镜腿桩头处容易折断、材料“超脆”、抗剪力特差等缺陷，且钨钛镜架具有较高的加工难度；pa66，即尼龙66材料，随材质轻巧，但不具有“高抗张强度，柔韧耐冲击性”的优点；tr90(塑胶钛高分子材料) 材质质量轻、柔韧度极好，目前已广泛用于制作眼镜架，但存在表层容易脱皮或掉色的缺陷。非金属材料的镜架除了存在上述缺陷外，还均存在降解速度慢的问题。
6.可降解环保材料的应用是绿色生态社会发展的必然趋势，也是光学镜架制造在今后材料的选择的必然趋势。目前光学镜架的材料研究逐渐向绿色环保化、新型复合化、可反复利用的方向发展，这些可降解环保材料的出现，必将会提高光学镜架制造的使用功能、经济功能、光学镜架形式多样性等功能，也会提高人们对光学镜架的积极态度，由此带给我们视觉上新的感受。


技术实现要素：

7.本发明的目的是针对上述背景技术中存在的问题，提供一种降解环保光学镜架的生产制作工艺，以塑胶钛高分子材料为基础原料，通过将填料与塑胶钛熔融混合的方式改善原材料的性能，并通过加入填料的不同实现镜框和镜腿的性能差别，优化镜框的支撑性和抗剪切性，优化镜腿的柔韧性；通过天然材料的加入提高镜框的生物降解速率，使镜框更
加符合绿色环保的设计诉求。
8.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：
9.一种可降解环保光学镜架的生产制作工艺，所述光学镜架包括镜框、镜腿和铰链，所述铰链包括用于分别连接镜框和镜腿的连接件a和连接件b，包括如下工序：
10.(1)铰链的制作
11.以钛合金或不锈钢为原料，经机械加工制成连接件a和连接件b，所述连接件a设有用于所述镜框固定连接的延伸部a，所述连接件b设有用于所述镜腿固定连接的延伸部b；
12.(2)镜框的制作
13.s1原料和填料的准备：
14.原料：塑胶钛颗粒
15.填料：纤维素纳米晶体粉料、聚己二酸颗粒、聚乳酸颗粒、玻璃纤维、白色ppc塑料粉末、植物染料
16.s2制作复合材料：
17.s2.0将塑胶钛颗粒加热至完全熔融状态并保持温度在250℃
‑
300℃；
18.s2.1以塑胶钛颗粒的加入量为基准，向熔融态的塑胶钛中加入0.5％
‑
3％的纤维素纳米晶体粉料、2％
‑
7％的玻璃纤维、5％
‑
10％的白色ppc塑料粉末，提高加热温度至350℃
‑
420℃，直至混合物呈完全熔融状态并保持温度 10
‑
18min；
19.s2.2降低温度至200℃
‑
220℃，加入15％
‑
20％的聚己二酸颗粒、8％
‑
10％的聚乳酸颗粒，维持混合物温度在200℃
‑
220℃直至混合物呈完全熔融状态；
20.s2.3降低温度至120℃
‑
150℃，根据产品的设计要求加入特定量、特定颜色的植物染料；
21.s2.4对熔融态的混合物料进行搅拌或振动以使混合均匀化；
22.s3注塑：
23.s3.0将连接件a的延伸部a置于注塑模具中，所述延伸部a的位置对应注塑模具中的镜框桩头的成型位置；
24.s3.1将注塑模具预热至40℃
‑
50℃；
25.s3.2将熔融态的混合物注入注塑模具中，等待混合物完全结晶凝固；
26.s3.3脱模得到初步的镜框；
27.s4外观处理：对脱模后的镜框进行打磨，使镜框表面光滑；
28.(3)镜腿的制作
29.s1原料和填料的准备：
30.原料：塑胶钛颗粒
31.填料：纤维素纳米晶体粉料、聚己二酸颗粒、聚乙烯醇粉料、白色ppc 塑料粉末、植物染料、淀粉
32.s2制作复合材料：
33.s2.0将塑胶钛颗粒加热至完全熔融状态并保持温度在250℃
‑
300℃；
34.s2.1以塑胶钛颗粒的加入量为基准，向熔融态的塑胶钛中加入0.5％
‑
3％的纤维素纳米晶体粉料、5％
‑
10％的白色ppc塑料粉末、2％
‑
5％的淀粉，提高加热温度至350℃
‑
420℃，直至混合物呈完全熔融状态并保持温度10
‑
18min；
35.s2.2降低温度至200℃
‑
220℃，加入15％
‑
20％的聚己二酸颗粒、4％
‑
8％的聚乙烯醇粉料，维持混合物温度在200℃
‑
220℃直至混合物呈完全熔融状态；
36.s2.3降低温度至120℃
‑
150℃，根据产品的设计要求加入特定量、特定颜色的植物染料；
37.s2.4对熔融态的混合物料进行搅拌或振动以使混合均匀化；
38.s3注塑：
39.s3.0将连接件b的延伸部b置于注塑模具中，所述延伸部b的位置对应注塑模具中的镜腿桩头的成型位置；
40.s3.1将注塑模具预热至40℃
‑
50℃；
41.s3.2将熔融态的混合物注入注塑模具中，等待混合物完全结晶凝固；
42.s3.3脱模得到初步的镜腿；
43.s4外观处理：对脱模后的镜腿进行打磨，使镜腿表面光滑；
44.(4)组合安装：将所述镜腿所连接的连接件b与所述镜框所连接的连接件a 相铰接，实现镜腿与镜框的组合安装，镜框两侧分别连接一个镜腿。
45.与现有技术相比，采用了上述技术方案的可降解环保光学镜架的生产制作工艺具有如下有益效果：
46.一、塑胶钛高分子材料，即tr90，具有较轻、柔韧性好的优点，但其tr90 材质的镜架本身降解速率较低，且表面附着力较弱，而聚己二酸颗粒具有良好的可降解性(100％可生物降解率)，且具有较好的附着力，通过将塑胶钛和聚己二酸形成共聚物，有利于提升该镜架材料的降解速度和降解率，同时提高材料附着力，利于防止表层脱落和防止颜料流失。
47.二、采用聚乳酸对塑胶钛
‑
聚己二酸共混物进行改性，使共混物中形成球形的渗透网状结构，使得该复合材料表现出更高的屈服应力和弹性模量，采用该复合材料制作镜框，有利于提高镜框的抗形变能力，提高支撑性，此外，聚乳酸也具有良好的生物可降解性；在镜腿的制作工艺中，采用聚乙烯醇对塑胶钛
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聚己二酸共混物进行改性，以大幅提升复合材料的拉伸强度和断裂形变率，有利于提升镜腿的柔韧性，避免镜腿由于经常掰动而断裂，此外聚乙烯醇也具有良好的生物可降解性。
48.三、在镜框的制作工艺中，通过加入玻璃纤维可以提升复合材料的刚性、抗冲击能力、阻燃性、耐腐蚀性，且与塑胶钛的接着性良好，提升镜框强度，还可以提高透光性，有利于在加入染料后颜色的表现。
49.四、在加入聚己二酸颗粒前加入纤维素纳米晶体粉料，可以增加复合材料的相容性，从而改善复合材料的力学性能和流变性能，提高聚己二酸以及其他物料在熔融态塑胶钛中的分散度，同时保持了复合材料的可降解性。
50.五、聚乳酸和聚己二酸的加入均可以在对塑胶钛
‑
聚己二酸共混物中形成渗透网状结构，后加入的植物染料可以渗透填充至上述的渗透网状结构中，植物染料具有无污染性和可降解性，但稳定性较差，通过渗透网状结构中对植物颜料分子进行固定保护，防止颜色流失。
51.六、白色ppc塑料粉末的加入可以提高复合材料的热稳定性和结晶能力，在注塑成型工序中使复合材料快速凝固稳定，同时避免最大程度地降低对复合材料的颜色表现的影响。
52.优选的，在工序(2)和工序(3)中，所述纤维素纳米晶体粉料采用改性纤维素纳米晶体，所述改性纤维素纳米晶体可以为十八烷基异氰酸酯官能化纤维素纳米晶体、乙酸酐改性纤维素纳米晶体或己二酸官能化纤维素纳米晶体。
53.采用十八烷基异氰酸酯或乙酸酐改性的纤维素纳米晶体，增强了复合材料的热性能、流变性能和机械性能；采用己二酸改性的纤维素纳米晶体，增强了纳米晶的相对结晶度，进一步增强复合材料的结晶能力。
54.优选的，在工序(2)的步骤s2的子步骤s2.1中，向熔融态的塑胶钛中加入0.2％
‑
0.5％的蒙脱土、0.4％
‑
0.8％的海泡石和0.2％
‑
0.4％纳米二氧化钛，可以改变复合材料对不同波长光线的反射率，减少紫外线和可见光的透射。
55.优选的，在工序(3)的步骤s2的子步骤s2.2中，向熔融态的塑胶钛中加入0.8％
‑
1.2％的乙酰化绿竹纤维或1.5％
‑
2％的木质素，乙酰化绿竹纤维和木质素均为天然高分子材料，具有较好的生物可降解性，可以提升复合材料的弹性模量，表现出理想的拉伸性能，同时具有较低的获取成本，符合绿色可持续发展的理念。
56.优选的，在工序(2)的步骤s2的子步骤s2.3中和工序(3)的步骤s2的子步骤s2.3中，加入3％
‑
8％的荷叶提取物。
57.优选的，荷叶提取物包括荷叶碱和荷叶表面蜡质。
58.荷叶提取物可以提升符合材料的疏水性，在佩戴眼镜时，可以有效避免汗液长时间沾在眼镜架表面，即减轻佩戴者的不适感，又可以防止眼镜架被汗液腐蚀；此外，荷叶提取物中的荷叶碱具有抗有丝分裂的作用，有较强的抑菌效果。
59.在工序(2)的步骤s2的子步骤s2.4中和工序(3)的步骤s2的子步骤 s2.4中，采用高频振荡混合设备对熔融态的混合物料进行振荡混合，设计振动频率为5000
‑
7000hz。
60.优选的，在工序(1)中，通过冲压、浇铸或切削的方式在延伸部a中形成通孔，通过冲压、浇铸或切削的方式在延伸部b中形成通孔，在对镜框和镜腿进行注塑成型时，直接将延伸部a/延伸部b浇注在镜框/镜腿中，且熔融态的混合材料进入延伸部a/延伸部b的通孔中，凝固后的镜框/镜腿与延伸部a/延伸部 b具有更强的连接稳定性，提升眼镜的使用寿命。
附图说明
61.图1为本发明可降解环保光学镜架的生产制作工艺实施例的工艺流程图。
具体实施方式
62.下面结合附图对本发明做进一步描述。
63.如图1所示可降解环保光学镜架的生产制作工艺，该工艺生产的光学镜架包括镜框、镜腿和铰链，铰链包括用于分别连接镜框和镜腿的连接件a和连接件b，连接件a和连接件b相互铰接，该生产制作工艺包括如下工序：
64.(1)铰链的制作
65.以钛合金或不锈钢为原料，经机械加工制成连接件a和连接件b，连接件a设有用于镜框固定连接的延伸部a，连接件b设有用于镜腿固定连接的延伸部b，通过冲压、浇铸或切削的方式在延伸部a中形成通孔，通过冲压、浇铸或切削的方式在延伸部b中形成通孔；
66.(2)镜框的制作
67.s1原料和填料的准备：
68.原料：塑胶钛颗粒
69.填料：己二酸官能化纤维素纳米晶体粉料、聚己二酸颗粒、聚乳酸颗粒、玻璃纤维、白色ppc塑料粉末、植物染料、蒙脱土、海泡石、纳米二氧化钛 s2制作复合材料：
70.s2.0将塑胶钛颗粒加热至完全熔融状态并保持温度在250℃；
71.s2.1以塑胶钛颗粒的加入量为基准，向熔融态的塑胶钛中加入1.5％的己二酸官能化纤维素纳米晶体粉料、5％的玻璃纤维、8％的白色ppc塑料粉末、
72.0.3％的蒙脱土、0.5％的海泡石和0.2％纳米二氧化钛，提高加热温度至370℃，
73.直至混合物呈完全熔融状态并保持温度15min；
74.s2.2降低温度至200℃，加入20％的聚己二酸颗粒、8％的聚乳酸颗粒，
75.维持混合物温度在200℃直至混合物呈完全熔融状态；
76.s2.3降低温度至125℃，根据产品的设计要求加入特定量、特定颜色的植物染料，再加入4％的荷叶提取物；
77.s2.4采用高频振荡混合设备对熔融态的混合物料进行振荡混合，设计振动频率为5500hz，以使混合均匀化；
78.s3注塑：
79.s3.0将连接件a的延伸部a置于注塑模具中，延伸部a的位置对应注塑模具中的镜框桩头的成型位置；
80.s3.1将注塑模具预热至42℃；
81.s3.2将熔融态的混合物注入注塑模具中，等待混合物完全结晶凝固；
82.s3.3脱模得到初步的镜框；
83.s4外观处理：对脱模后的镜框进行打磨，使镜框表面光滑；
84.(3)镜腿的制作
85.s1原料和填料的准备：
86.原料：塑胶钛颗粒
87.填料：己二酸官能化纤维素纳米晶体粉料、聚己二酸颗粒、聚乙烯醇粉料、白色ppc塑料粉末、植物染料、淀粉、乙酰化绿竹纤维
88.s2制作复合材料：
89.s2.0将塑胶钛颗粒加热至完全熔融状态并保持温度在250℃；
90.s2.1以塑胶钛颗粒的加入量为基准，向熔融态的塑胶钛中加入1.5％的己二酸官能化纤维素纳米晶体粉料、8％的白色ppc塑料粉末、2％的淀粉、1.1％的乙酰化绿竹纤维，提高加热温度至380℃，直至混合物呈完全熔融状态并保持温度10
‑
18min；
91.s2.2降低温度至200℃，加入20％的聚己二酸颗粒、6％的聚乙烯醇粉料，
92.维持混合物温度在200℃直至混合物呈完全熔融状态；
93.s2.3降低温度至125℃，根据产品的设计要求加入特定量、特定颜色的植物染料，再加入4％的荷叶提取物；
94.s2.4采用高频振荡混合设备对熔融态的混合物料进行振荡混合，设计振动频率为5500hz，以使混合均匀化；
95.s3注塑：
96.s3.0将连接件b的延伸部b置于注塑模具中，延伸部b的位置对应注塑模具中的镜腿桩头的成型位置；
97.s3.1将注塑模具预热至42℃；
98.s3.2将熔融态的混合物注入注塑模具中，等待混合物完全结晶凝固；
99.s3.3脱模得到初步的镜腿；
100.s4外观处理：对脱模后的镜腿进行打磨，使镜腿表面光滑；
101.(4)组合安装：将镜腿所连接的连接件b与镜框所连接的连接件a相铰接，实现镜腿与镜框的组合安装，镜框两侧分别连接一个镜腿。
102.以上所述是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。