光学元件的表面浸镀的制作方法

1.本发明涉及一种通过浸镀对舱内感知平台的光学元件进行表面涂覆的方法，由该方法生产的用于舱内感知平台的光学元件，以及通过该浸镀方法生产的光学元件用于舱内感知平台的用途。
2.发明背景
3.随着汽车自动驾驶技术的探索及推广，诞生了一个全新的舱内感知平台的产品类。将传统应用于舱外的光学零件应用于舱内。对于此类产品表面的镀膜，如何在满足性能和应用场景的前提下，将成本和工艺过程的难度控制在可接受范围内，是此类产品遇到的亟待解决的问题。
4.用于舱内感知平台的光学元件的表面涂层通常在表面膜厚度和平整度上有基于视觉产品的特殊要求，例如要求膜厚为5～12μm，平整度公差为
±
2μm。目前，通常采用喷墨印刷工艺来形成符合上述要求的涂层。该喷墨印刷工艺通常包括用夹具固定光学元件，进行喷墨印刷，然后进行紫外固化，热固化，最后将光学元件从夹具上卸载。该工艺虽能满足性能的需求，但它有以下亟待解决的问题：1)工艺过程复杂，一道工序只能处理1个光学面，对于不同光学面的处理，需要反复装夹；2)喷墨印刷效率低，单工序作业周期长；3)无法对一组许多个零件同时作业；4)成本非常高，是普通内饰产品镀膜成本的数倍；5)整体均匀性控制难度大，废品率高。
5.因此，需要一种改进的工艺来解决上述舱内感知平台的光学元件镀膜的问题。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明利用浸镀工艺代替传统的喷墨印刷对舱内感知平台的光学元件进行表面涂覆。
7.本发明提供一种通过浸镀对舱内感知平台的光学元件进行表面涂覆的方法，该方法包括以下步骤：提供光学元件；将该光学元件浸入浸镀浴中，以60cm/分钟-100cm/分钟的引上速度向上移动该光学元件，直至该光学元件完全离开该浸镀浴；对该经过浸镀的光学元件进行紫外固化；对经过浸镀和紫外固化的光学元件进行热固化。
8.在本发明的一些实施方式中，光学元件是用于舱内感知平台的光学元件，例如，红外光学透镜，影像讯号处理器(isp)，兼顾透镜与装饰、保护作用的各类罩盖、保护罩等。
9.在本发明的一些实施方式中，浸镀浴包含以下中的至少一种：c1-c6醇，纤维素衍生物，c1-c6羧酸，有机硅树脂。
10.在本发明的一些实施方式中，浸镀浴的温度保持在10℃-40℃，环境温度为10℃-40℃，环境相对湿度在60％rh以下。在以60cm/分钟-100cm/分钟的引上速度向上移动光学元件的过程中，在该光学元件开始离开浸镀浴直至完全离开浸镀浴期间，在该光学元件上形成浸镀膜。引上速度可以优选为70-90cm/分钟，更优选为75-85cm/分钟，最优选80cm/分钟。
11.在本发明的一些实施方式中，紫外固化在300-400nm的波长下进行40-80秒。
12.在本发明的一些实施方式中，热固化在60-180℃的温度下进行1-3小时。
13.在本发明的一些实施方式中，还包括对经过表面涂覆的光学元件进行机械加工，以得到成品光学元件。
14.本发明还提供通过上述方法生产的用于舱内感知平台的光学元件。
15.本发明还提供通过上述浸镀方法生产的光学元件用于舱内感知平台的用途。
附图说明
16.图1是根据本发明一个实施方式的对光学元件进行表面涂覆的方法的工艺流程图。
17.图2是根据本发明一个实施方式的本发明方法的浸镀过程的示意图。
具体实施方式
18.本文所公开的“范围”以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。
19.在本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。
20.如果没有特别指出，本说明书所用的术语“两种”指“至少两种”。
21.在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
22.在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
23.在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，但是优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
24.在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的“包括”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”可以表示还可以包含没有列出的其他元件，也可以仅包括列出的元件。
25.本发明提供一种通过浸镀对舱内感知平台的光学元件进行表面涂覆的方法，该方法包括以下步骤：提供光学元件；将该光学元件浸入浸镀浴中，以60cm/分钟-100cm/分钟的引上速度向上移动该光学元件，直至该光学元件完全离开该浸镀浴；对该经过浸镀的光学元件进行紫外固化；对经过浸镀和紫外固化的光学元件进行热固化。
26.舱内感知平台用于为舱内感知技术构建平台。舱内感知技术(简称ics)，是通过检
测追踪包括头部朝向、面部表情、视线方向、手势及肢体关键点等人体视觉特征，分析驾驶员及乘客的身份信息、意图和行为，同时关注驾舱内的人员活动以及与之相关的物品检测，致力于提供更安全、智能的车内体验。适用于舱内感知平台的光学元件有很多，包括红外光学透镜，影像讯号处理器(isp)，兼顾透镜与装饰、保护作用的各类罩盖、保护罩等。需要对这些光学元件进行表面硬化处理，以获得更好的机械性能，例如耐磨性，耐气候性，耐水性，耐酸、碱、洗涤剂、内饰清洁剂、可乐、化妆品等化学品的性能。
27.在本发明中，采用浸镀工艺对用于舱内感知平台的光学元件进行了表面硬化处理。在本发明方法中，首先提供光学元件，该光学元件可以是红外透镜，影像讯号处理器(isp)，兼顾透镜与装饰、保护作用的各类罩盖、保护罩等。
28.将该光学元件在室温下用中性清洗剂对光学元件进行清洗。充分清洗后，将其在60-100℃的温度下，优选80℃的温度下干燥15-40分钟，优选干燥30分钟。然后再用中性清洗剂在40-80℃，优选60℃的温度下清洗。在此之后，在60-100℃的温度下，优选80℃的温度下干燥5-20分钟，优选干燥15分钟。上述清洗可以在水洗池中进行。上述干燥可以用热风干燥机进行。
29.然后，将经过清洗和干燥的光学元件固定到支架上，转移到浸镀槽中的浸镀浴中。该浸镀浴的组成包括以下中的至少一种：c1-c6醇，纤维素衍生物，c1-c6羧酸，有机硅树脂。优选地，浸镀浴包含100重量份的c1-c6醇，10-20重量份的纤维素衍生物，1-10重量份c1-c6羧酸和30-70重量份的有机硅树脂。c1-c6醇优选是乙醇，异丙醇，1-甲氧基-2-丙醇。纤维素衍生物优选是乙酸纤维素。c1-c6羧酸优选是乙酸。更优选地，浸镀浴包含乙醇、异丙醇、1-甲氧基-2-丙醇，乙酸纤维素、甲醇、乙酸、有机硅树脂和水的混合物。更优选地，浸镀浴是购自日本精工化学公司(seikoh chemicals co.,ltd.)的luckcoat hc-290。
30.在将光学元件转移到浸镀浴中后，以一定的引上速度向上移动光学元件，在该光学元件开始离开浸镀浴直至完全离开浸镀浴期间，在该光学元件上形成浸镀膜。该过程的环境温度保持在15-25℃，优选20℃，环境湿度在60％rh以下，浸镀浴的温度保持在10-40℃，优选15-30℃，更优选20℃。引上速度为60cm/分钟-100cm/分钟，优选70-90cm/分钟，更优选为75-85cm/分钟，最优选80cm/分钟。
31.然后，对从浸镀浴中离开的该光学元件，用光固化机进行紫外固化。该紫外固化采用的紫外波长为300-400nm，优选340-380nm。紫外固化进行40～80秒时间，优选60秒时间。
32.在紫外固化后，对光学元件进行热固化。该热固化可以用本领域已知的任何类型的干燥机进行，例如在热风干燥机中进行。热固化在60-180℃，优选100-150℃，更优选120℃的温度下进行1-3小时，优选90-150分钟，更优选120分钟。
33.然后，将经过热固化的光学元件进行机械加工，去除支架，得到成品光学元件。
34.图1示出了本发明方法的工艺流程的一个示意性实施方式(100)。在该工艺流程中，首先提供光学元件(101)。该提供光学元件的步骤(101)包括用清洗剂如中性清洗剂对光学元件进行清洗，然后进行干燥，再用清洗剂如中性清洗剂进行清洗，干燥。将步骤(101)中得到的光学元件浸入浸镀浴中，然后以一定的引上速度向上移动该光学元件，直至该光学元件完全离开该浸镀浴(102)。将步骤(102)中得到的光学元件在一定的条件下进行紫外固化(103)。最后，将步骤(103)中得到的光学元件进行热固化(104)，得到最终的经过表面镀覆的光学元件。
bod625e中性清洗剂进行清洗。然后，在热风干燥机中，在80℃下干燥30分钟。然后再在水洗池中，在60℃下用sehoma-bod625e中性清洗剂清洗。之后，在热风干燥机中，在80℃下干燥15分钟。
55.将经过清洗和干燥的红外透镜固定到支架上，转移到浸镀槽中的浸镀浴中，该浸镀浴的成分是购自日本精工化学公司(seikoh chemicals co.,ltd.)的luckcoat hc-290，浸镀浴的温度保持在20℃。在环境温度为20℃且环境湿度在60％rh以下的条件下，将红外透镜以80cm/分钟的引上速度向上移动，直至离开浸镀浴。
56.在红外透镜离开浸镀浴后，用光固化机(深圳九州星河300100sa型uv固化机)在340-380nm的波长下紫外固化60秒时间。
57.然后，将经过紫外固化的红外透镜转移到热风干燥机中，在120℃下固化120分钟。
58.然后，将经过热固化的红外透镜从热风干燥机中取出，进行机械加工，去除支架，得到经过镀覆的红外透镜。
59.实施例3
60.将红外透镜(aptiv-dms-ir_window，注塑件)在水洗池中，在室温下用sehoma-bod625e中性清洗剂进行清洗。然后，在热风干燥机中，在80℃下干燥30分钟。然后再在水洗池中，在60℃下用sehoma-bod625e中性清洗剂清洗。之后，在热风干燥机中，在80℃下干燥15分钟。
61.将经过清洗和干燥的红外透镜固定到支架上，转移到浸镀槽中的浸镀浴中，该浸镀浴的成分是购自日本精工化学公司(seikoh chemicals co.,ltd.)的luckcoat hc-290，浸镀浴的温度保持在20℃。在环境温度为20℃且环境湿度在60％rh以下的条件下，将红外透镜以100cm/分钟的引上速度向上移动，直至离开浸镀浴。
62.在红外透镜离开浸镀浴后，用光固化机(深圳九州星河300100sa型uv固化机)在340-380nm的波长下紫外固化60秒时间。
63.然后，将经过紫外固化的红外透镜转移到热风干燥机中，在120℃下固化120分钟。
64.然后，将经过热固化的红外透镜从热风干燥机中取出，进行机械加工，去除支架，得到经过镀覆的红外透镜。
65.比较例1
66.将红外透镜(aptiv-dms-ir_window，注塑件)在水洗池中，在室温下用sehoma-bod625e中性清洗剂进行清洗。然后，在热风干燥机中，在80℃下干燥30分钟。然后再在水洗池中，在60℃下用sehoma-bod625e中性清洗剂清洗。之后，在热风干燥机中，在80℃下干燥15分钟。
67.将经过清洗和干燥的红外透镜固定到支架上，转移到浸镀槽中的浸镀浴中，该浸镀浴的成分是购自日本精工化学公司(seikoh chemicals co.,ltd.)的luckcoat hc-290，浸镀浴的温度保持在20℃。在环境温度为20℃且环境湿度在60％rh以下的条件下，将红外透镜以40cm/分钟的引上速度向上移动，直至离开浸镀浴。
68.在红外透镜离开浸镀浴后，用光固化机(深圳九州星河300100sa型uv固化机)在340-380nm的波长下紫外固化60秒时间。
69.然后，将经过紫外固化的红外透镜转移到热风干燥机中，在120℃下固化120分钟。
70.然后，将经过热固化的红外透镜从热风干燥机中取出，进行机械加工，去除支架，
得到经过镀覆的红外透镜。
71.比较例2
72.将红外透镜(aptiv-dms-ir_window，注塑件)在水洗池中，在室温下用sehoma-bod625e中性清洗剂进行清洗。然后，在热风干燥机中，在80℃下干燥30分钟。然后再在水洗池中，在60℃下用sehoma-bod625e中性清洗剂清洗。之后，在热风干燥机中，在80℃下干燥15分钟。
73.将经过清洗和干燥的红外透镜固定到支架上，转移到浸镀槽中的浸镀浴中，该浸镀浴的成分是购自日本精工化学公司(seikoh chemicals co.,ltd.)的luckcoat hc-290，浸镀浴的温度保持在20℃。在环境温度为20℃且环境湿度在60％rh以下的条件下，将红外透镜以120cm/分钟的引上速度向上移动，直至离开浸镀浴。
74.在红外透镜离开浸镀浴后，用光固化机(深圳九州星河300100sa型uv固化机)在340-380nm的波长下紫外固化60秒时间。
75.然后，将经过紫外固化的红外透镜转移到热风干燥机中，在120℃下固化120分钟。
76.然后，将经过热固化的红外透镜从热风干燥机中取出，进行机械加工，去除支架，得到经过镀覆的红外透镜。
77.性能测试
78.用positector 200超声波膜厚计(defelsko)测量制得的红外透镜产品的涂层厚度。
79.根据jis k7105-1981测试产品的光线透过率。
80.根据astm d3002测试产品的密著性，100/100表示100％通过率。
81.根据jisk5400测试产品的铅笔硬度，其中用钢丝#0000，在100g载重下反复摩擦形成的镀膜50个来回，结果以厚度减少的百分数表示。
82.耐温水性：将样品在80℃的温水中浸泡30分钟。
83.耐湿性：将样品在80℃和100％相对湿度下放置30分钟，然后再在90℃和100％相对湿度下放置30分钟。
84.耐溶剂性：用mek(甲乙酮)来回擦拭样品表面100回。
85.耐酸性：将样品在20℃的2％hcl中放置24小时。
86.耐碱性：将样品在20℃的5％naoh中放置24小时。
87.耐洗剂性：将样品在20℃的魔术灵(日本花王)中放置24小时。
88.平整度测试：计算多次测量的涂层厚度的平均偏差。
89.对实施例1-3和比较例1-2进行上述测试，结果如表1所示。
90.表1.实施例1-3和比较例1-2的测试结果
[0091] 实施例1实施例2实施例3比较例1比较例2膜厚5μm8μm10μm3μm14μm平整度
±
2μm
±
2μm
±
2μm
±
1.5μm
±
4μm耐温水性良好良好良好一般一般耐湿性良好良好良好一般一般耐溶剂性良好良好良好一般一般耐酸性良好良好良好一般一般
耐碱性良好良好良好一般一般耐洗剂性良好良好良好一般一般