CN1137027C - 塑料透镜系统、组合物和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于制备塑料眼镜片的装置,包括涂层装置(20)和透镜固化单元(30)。该装置优选结构为使涂层装置和透镜固化单元两个单元进行操作。该装置还可包括后固化单元(40)和控制器(50)。控制器用于控制涂层装置、透镜固化单元和后固化单元的操作。透镜成形组合物可包括含芳香基的多醚多烯官能化单体的单体组合物、光敏引发剂和共引发剂。也可通过活化光或活化光和热固化透镜成形组合物。
Description
发明背景
1.
发明领域
本发明一般涉及眼镜片。本发明更具体地涉及透镜成形组合物,通过使用活化光固化透镜成形组合物而制备光致变色的、紫外/可见光吸收的和有色的塑料透镜的系统和方法。
2.
相关技术的描述
在本领域通常通过热固化技术从二甘醇双(烯丙基)-碳酸酯(DEG-BAC)聚合物生产光学透镜。此外,也可以通过使用紫外(“UV”)光固化技术制备光学透镜。参见,例如Lipscomb等的美国专利4,728,469,Lipscomb等的美国专利4,879,318,Lipscomb等的美国专利5,364,256,Buazza等的美国专利5,415,816,Buazza等的美国专利5,529,728,Joel等的美国专利5,514,214,Lipscomb等的美国专利5,516,468,Buazza等的美国专利5,529,728,Lossman等的美国专利5,689,324,1989年10月26日提交的美国专利申请07/425,371,1995年5月12日提交的美国专利申请08/439,691,1995年5月30日提交的美国专利申请08/454,523,1995年5月30日提交的美国专利申请08/453,770,1996年4月19日提交的美国专利申请08/636,510,1996年6月14日提交的美国专利申请08/663,703,1996年6月14日提交的美国专利申请08/666,062,1997年5月8日提交的美国专利申请08/853,134,1997年4月18日提交的美国专利申请08/844,557,1997年7月31日提交的美国专利申请08/904,289,和1997年10月29日提交的美国专利申请08/959,973,所有这些在此特定引入作为参考。
通过紫外光固化可能出现一些问题,必须克服这些问题以生产可靠的透镜。这样的问题包括透镜的泛黄、透镜或模具的裂纹、透镜的光学失真,和透镜从模具过早脱模。此外,许多紫外光-可固化的透镜成形组合物呈现一些可增加透镜固化过程难度的特征。例如,由于紫外光引发的反应的相对快速的本质,对提供紫外光可固化的形成眼镜片的组合物是一个挑战。过量的放热可能引起固化透镜中的缺陷。为避免这样的缺陷,可以将光敏引发剂的水平降低到低于在紫外固化技术中通常采用的水平。
尽管降低光敏引发剂的水平可解决一些问题,它也可引起其它问题。例如,由于在这些区域中氧的存在(认为氧抑制许多透镜成形组合物或材料的固化),低含量的光敏引发剂使透镜边缘附近和邻近模腔垫片壁的材料不完全固化。未固化的透镜成形组合物倾向于导致具有被粘性未固化的透镜成形组合物覆盖的“湿”边的透镜。此外,在脱模时未固化的透镜成形组合物可迁移到和污染透镜的光学表面。而污染的透镜常常是不能使用的。
已经有许多方法解决未固化的透镜成形组合物(参见如在Buazza等的美国专利5,529,728中描述的方法)。一些方法可包括除去垫片和将氧隔离物或富光敏引发剂液体施加到透镜的暴露边缘,然后在脱模之前以能够足够干燥透镜边缘的紫外光剂量再照射透镜。然而,在这样的照射期间,可要求比所需更高的辐射水平,或比所需的更长的辐射时间。在一些情况下另外的紫外辐射可导致如在透镜中泛黄的缺陷。
在许多紫外可固化的透镜成形组合物中采用低含量光敏引发剂生产透镜,尽管通过测量残余双键的百分比可以认为是可完全固化的,但在透镜表面上可能没有足够的交联密度以提供在染色过程期间所需的染料吸收特性。
各种增加这样的紫外光可固化透镜的表面密度的方法记载在Buazza等的美国专利5,529,728中。在一个方法中,将透镜脱模,然后将透镜表面直接曝光在紫外光下。由一些紫外光源(如汞蒸汽灯)提供的相对短的波长(254nm左右)可能引起材料相当快速地交联。然而,这种方法的不希望的结果是由于这样的曝光,透镜可能泛黄。此外,曝光在短波长高强度紫外光下的透镜表面上的任何污染物可引起染色缺陷。
另一种方法包括将透镜曝光在相对高强度紫外辐射下,同时在由玻璃模具形成的模腔中是静止的。尽管传送波长是约365nm,玻璃模具倾向于吸收更有效的短波长。此方法一般要求较长的曝光时间和由透镜模具组合体吸收的红外辐射常常会引起透镜从模元件的过早释放。也可以在曝光在高强度紫外光下之前加热透镜模具组合体,因此降低了达到所需的交联密度水平的辐射量。然而,此方法也将引起更高的过早释放速率。
众所周知,可以加热透镜模具/垫片组合体以固化透镜成形组合物从液体单体变成固体聚合物。同样公知的是这样的透镜可以在已经从透镜除去模具和垫片之后通过施加对流热到透镜上而使透镜热后固化。
在此申请中“透镜成形材料”和“透镜成形组合物”可交替使用。
发明概述
本发明描述了用于制备眼镜片的装置的实施方案。该装置包括涂层装置和透镜固化单元。涂层装置可用于涂敷模具组件或透镜。优选,涂层装置是旋转涂层装置。透镜固化单元可用于将活化光作用于模具组件。模具组件是可放在透镜固化单元中的模具组合体的一部分。根据使用的透镜成形组合物的类型,可使用该装置形成光致变色和非光致致变色透镜。优选该装置可允许基本同时操作涂层装置和透镜固化单元。
优选涂层装置是旋转涂层装置。旋转涂层装置优选包括用于容纳眼镜片或模具组件的容器。容器优选和电机结合,该电机优选用于旋转容器。可将活化光源引入到盖板体上。可以在透镜固化单元以上拉动盖板体,覆盖涂层装置。当盖板体关闭时,优选将活化光源定位使得可将活化光施加到位于涂层装置中的模具组件或透镜上。活化光源可以是紫外光源,光合光源(如产生具有在约380nm到约490nm之间波长的光的光源),可见光源和/或红外光源。优选,活化光源是紫外光源。
透镜固化单元包括至少一个,优选两个活化光源用于辐射模具组合体。模具组合体容器可位于透镜成形装置中使得使用时可将活化光施加到模具组件上。滤光片优选位于模具组合体和活化光源之间。滤光片优选用于调节作用于模具组件的活化光强度。滤光片可以是包括毛玻璃元件的模糊滤光片。或者,滤光片可以是液晶显示(“LCD”)板。
用作滤光片的LCD板优选是具有背光和可移动反射器的单色反-弯曲板。当光线通过LCD板时优选降低光的强度。优选LCD板是可程序控制的,这样可以改变LCD板的光可传送性。在使用中,预定的光图案和暗区可以在LCD板上显示以改变通过板的光强度。LCD板滤光片的一个优势是在固化循环期间可以改变图案。例如,可以调节光图案和暗区使得透镜从透镜的中心开始固化,然后固化可以逐渐扩展到透镜的外边缘。这种类型的固化图案可以形成更均匀固化的透镜。
另一个优势是LCD板可以用作部分光栅以降低达到模具组合体的光强度。通过使整个LCD板变黑可以降低到达模具组合体任何部分的光量。采用这种方式,通过在传送的和变暗的模式之间改变可以使用LCD板产生光的“脉冲”。
在另一个实施方案中,可以使用LCD板以允许不同图案和/或光强度作用于两个独立的模具组合体。如果模具组合体用于产生具有显著不同放大率的透镜,每个模具组合体可能要求显著不同的光辐射图案和/或强度。LCD滤光片的使用可以允许分别控制每个模具组合体的辐射。
当使用非LCD类型滤光片时,可能必须保持一滤光片库,用于不同类型处方透镜的生产。典型地,每个单独的处方会需要特定的滤光片图案以获得高质量透镜。由于LCD板可以对许多图案进行程序控制,相信可以使用单个LCD板,而不是许多滤光片。可以对LCD板进行程序控制以满足所形成透镜的具体类型的要求。
LCD板滤光片可以与用于设计和储存固化期间使用的图案的可编程逻辑装置结合。图7-10表示许多可以在LCD板上产生和用于滤光片活化光的图案。优选每个这样的图案用于具有具体规定放大率的透镜的生产。
透镜成形装置可包括后固化单元。后固化单元优选用于施加热和活化光到位于后固化单元的模具组合体或透镜上。
透镜成形装置也可包括设置成基本同时控制涂层装置、透镜固化单元和后固化单元的操作的可编程控制器。该装置还包括在涂层装置,透镜固化单元和后固化单元中的许多光探头和温度探头。这些探头优选将单个单元操作的信息传递到控制器。可以使用传递的信息以控制单个单元的操作。也可以根据要形成的透镜的处方控制每个单元的操作。
控制器可用于控制涂层装置的各种操作。例如,当使用旋转涂层装置时控制器可控制在涂敷过程期间透镜或模具组件的旋转(如透镜或模具组件是否旋转和/或旋转的速度)和涂层装置灯的操作(如灯是否开启或关闭和/或开启的时间)。
控制器也可用于控制透镜固化单元的各种操作。可以由控制器控制或测量的一些操作包括:(i)测量环境室温;(ii)根据环境室温,确定要求用于固化透镜成形组合物的光剂量(或应用脉冲固化时的初始剂量);(iii)以足够等于确定剂量的强度和持续时间施加活化光;(iv)在施加光剂量期间和之后测量组合物的温度响应;(v)计算要求用于下次活化剂应用的剂量(在脉冲固化应用中);(vi)以足够等于确定的第二次剂量的强度和持续时间施加活化光;(vii)通过监测在施加活化光期间透镜成形组合物的温度响应确定何时达到完全固化;(viii)独立地开启和关闭上部和下部光源;(ix)监测灯温度,和通过启动邻近灯的冷却风扇控制灯的温度;和(x)开启/关闭风扇或控制由风扇产生的空气流的流量以控制组合物温度。
控制器也可用于控制后固化单元的操作。一些可以控制的操作包括灯操作的控制(如灯是否开启或关闭和/或开启的时间);和加热装备的操作(如加热装备是否开启或关闭和/或由加热装备产生的热量)。
此外,控制器提供系统诊断和向装置的操作人员提供信息。当应进行日常维护或当检测到系统错误时控制器可提醒用户。控制器也可管理用于安全和节能目的的连锁系统。当操作人员可能曝光在来自灯的光线下时控制器可阻止灯的操作。
控制器也可用于和操作人员互动。控制器优选包括输入设备和显示屏。许多由控制器控制的操作,如上所述,可依赖于操作人员的输入。根据由操作人员输入的透镜的类型(透明的,紫外/可见光吸收的,光致变色的,有色的等)、处方和涂料的类型(如抗划伤的,粘合改进的,或染色)控制器可准备一系列指令。
在上述装置中可以固化多种透镜成形组合物以形成塑料眼镜片。可以形成有色透镜、光致变色透镜和紫外/可见光吸收无色透镜。可以配制透镜成形组合物,使用于形成透镜的条件(如固化条件和后固化条件)可以相似而不考虑要形成的透镜。在一个实施方案中,可以通过向透镜成形组合物中加入无色的、非光致变色的紫外/可见光吸收化合物在用于形成光致变色透镜的相似条件下形成透明的透镜。用于形成光致变色透镜的固化过程比典型地用于形成透明的,非紫外/可见光吸收透镜要求更高的活化光剂量。在一个实施方案中,在用于形成光致变色透镜的更强的剂量要求下可以将紫外/可见光吸收化合物加入到透镜成形组合物中以生产基本透明的透镜。紫外/可见光吸收化合物可取代光致变色化合物,使对于透明透镜在更高剂量下的固化成为可能。向透镜成形组合物中加入紫外/可见光吸收剂的优点在于形成的透明透镜比没有这样的化合物形成的透明透镜可提供对紫外/可见光射线的更好保护。
实施方案涉及用于组成模具的改进的垫片。垫片优选设计成用于配合第一放大率的第一透镜所用的第一模具套件。垫片优选包括至少四个用于分隔模具套件的模具组件的独立的突出物。突出物优选排列在垫片的内表面上。突出物优选均匀地沿垫片的内表面分布;在一个优选的实施方案中,每个突出物之间的间隔是约90度。
在另一个实施方案中,改进的垫片包括用于接收透镜成形组合物的,同时完全能与模具套件配合加料口(fill port)。加料口优选从垫片的内表面延伸到垫片的外表面。所以,垫片不需要部分脱离模具套件的模具组件以接收透镜成形组合物。
在另一个实施方案中,用于制备处方塑料透镜的模具/垫片组合体优选包括用于形成第一放大率的第一透镜的第一模具套件和用于配合第一模具套件的垫片。第一模具套件可包括前模具组件和后模具组件。后模具组件也称作凸面模具组件。后模具组件优选限定凸透镜的凹面。垫片的特征优选在于至少有四个用于分隔前模具组件和后模具组件的分散突出物。用于保持透镜成形组合物的模腔优选至少部分地由前模组件、后模组件和垫片围成。后模组件优选具有陡峭轴(steep axis)和平坦轴(flat axis)。每个突出物优选与模组件的陡峭轴和平坦轴形成斜角。在一个优选实施方案中,这些角可以优选是约45度。由于垫片不包括沿它的内表面用于分隔模具组件的连续唇,如在本领域通常的那样,垫片也可用于配合许多模具套件。例如,垫片可用于配合用于形成第二放大率的第二透镜的第二模具套件。
在另一个实施方案中,用于制备处方塑料透镜的模具/垫片组合体包括用于形成透镜的模具套件和用于配合模具套件的垫片。垫片优选具有用于接收透镜成形组合物的加入口同时完全配合模具套件。加入口优选从垫片的内表面延伸到垫片的外表面。模具套件优选至少包含前模具组件和后模具组件。用于保持透镜成形组合物的模腔优选至少部分地由前模具组件,后模具组件和垫片围成。
本发明描述了用于制备塑料眼镜片的方法。该方法优选包括将垫片和用于形成第一放大率的第一透镜所用的第一模具套件配合。第一模具套件优选至少包含前模组件和后模组件。用于保持透镜成形组合物的模腔可以至少部分地由前模组件、后模具组件和垫片围成。垫片优选具有至少四个位于其内表面上的分散突出物,用于分隔前模组件和后模组件。垫片和模具套件的配合优选包括将后模具组件布置得使每个突出物与后模具组件的陡峭轴和平坦轴形成斜角。在优选的实施方案中,此角是约45度。方法优选进一步包括将透镜成形组合物引入到模腔中和固化透镜成形组合物。
另外的实施方案提供了用于制备塑料眼镜片的方法。该方法优选包括将垫片和用于形成第一放大率的第一透镜的第一模具套件配合。第一模具套件优选至少包含前模组件和后模组件。用于保持透镜成形组合物的模腔可以至少部分地由前模组件、后模组件和垫片围成。优选,该方法进一步包括通过加入口引入透镜成形组合物,其中在引入透镜成形组合物期间前模具组件和后模具组件与垫片保持完全配合。然后固化透镜成形组合物。
在一个实施方案中,包括两种或多种光致变色化合物的组合物可进一步包括光效应物组合物以制备具有光致变色化合物而没有光效应物组合物产生的活化颜色不同的活化颜色的透镜。活化颜色由在光致变色活化光源(如太阳光)下曝光时透镜达到的颜色确定。光致变色活化光源定义为可产生具有引起光致变色化合物变成有色的波长的任何光源。光致变色活化光定义为具有可引起光致变色化合物变成有色的波长的任何光。光致变色活化波长带定义为具有可引起光致变色化合物着色的波长的光区域。光效应物组合物可包括对至少一部分光致变色波长带显示有吸收性的任何化合物。光效应物组合物可包括光敏引发剂、紫外/可见光吸收剂、紫外光稳定剂,和染料。以此方式,不改变光致变色化合物的比例和/或组成可以改变透镜的活化颜色。通过使用光效应物组合物,可以使用单一透镜成形组合物作为基础溶液,其中可加入光效应物组合物以改变形成的透镜的活化颜色。
吸收光致变色活化光的光效应物组合物的加入可引起形成的透镜的活化颜色中的变化。活化颜色的变化可依赖于由光效应物组合物吸收的光致变色活化光的范围。不同光效应物组合物的使用可使操作人员生产具有许多种类活化颜色(如红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫,灰,或棕)的光致变色透镜。
在一个实施方案中,可以从包括单体组合物和光敏引发剂组合物的活化光可固化透镜成形组合物制备眼镜片。单体组合物优选包括多烯(polyethylenic)官能化单体。优选,多烯官能化单体组合物包括含芳香基的多醚多烯官能化单体。在一个实施方案中,多烯官能化单体优选是乙氧基化的双酚A二(甲基)丙烯酸酯。
单体组合物可包括另外的单体以改进形成的眼镜片和/或透镜成形组合物的性能。可用于单体组合物的单体包括包含选自丙烯酰基或甲基丙烯酰基基团的多烯官能化单体。
在一个实施方案中,光敏引发剂组合物优选包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物,购自Tarrytown,New York的Ciba Additives,商品名为Irgacure 819。在另一个实施方案中,光敏引发剂组合物可包括光敏引发剂的混合物。优选的,使用购自Ciba Additives,商品名Irgacure 184的Irgacure 819和1-羟基环己基苯基酮的混合物。
在另一个实施方案中,可以从包括单体组合物、光敏引发剂组合物和共引发剂组合物的活化光可固化透镜成形组合物制备眼镜片。活化光吸收化合物也可以存在。活化光吸收化合物在此定义为可吸收至少一部分活化光的化合物。单体组合物优选包括多烯官能化单体。优选,多烯官能化单体组合物是含芳香基的多醚多烯官能化单体。在一个实施方案中,多烯官能化单体优选是乙氧基化的双酚A二(甲基)丙烯酸酯。
共引发剂组合物优选包括胺共引发剂。优选,丙烯酰胺包括在共引发剂组合物之中。在一个实施方案中,共引发剂组合物优选包括CN-384和CN-386的混合物。
活化光吸收化合物的例子包括光致变色化合物、UV稳定剂、UV吸收剂,和/或染料。
在另一个实施实施方案中,控制器优选用于运行计算机软件程序,在输入眼镜处方时,该程序可提供合适的前模,后模和垫片的识别标记。控制器也可用于储存处方数据和使用处方数据以确定固化条件。控制器也可用于操作固化单元以得到合适的固化条件。
在一个实施方案中,可以连续的以活化光照射透镜成形组合物,以引发透镜成形组合物的固化。在引发固化之后,可以另外的活化光和热处理透镜成形组合物以进一步固化透镜成形组合物。
在另一个实施方案中,在加热的固化室中可以连续的活化光照射透镜成形组合物以引发透镜成形组合物的固化。在引发固化之后,可以另外的活化光和热处理透镜成形组合物,以进一步固化透镜成形组合物。
在另一个实施方案中,描述了用于制备眼镜片的装置。该装置包括涂层装置和透镜固化单元。涂层装置可用于涂敷模具组件或透镜。优选,涂层装置是旋转涂层装置。透镜固化单元可用于基本同时地将活化光和热作用于模具组件。模具组件是可放入透镜固化单元中的模具组合体的一部分。根据使用的透镜成形组合物的类型,可以使用装置以形成光致变色和非光致变色透镜。该装置优选用于允许基本同时地操作涂层装置和透镜固化单元。该装置也用于允许在透镜固化单元中进行固化,后固化和退火过程。固化或后固化过程可以在透镜固化装置中基本同时地和退火过程一起进行。
在另一个实施方案中,描述用于配送加热的可聚合的透镜成形组合物的系统。配送系统包括用于容纳透镜成形组合物的主体,和主体结合用于加热单体溶液的加热系统,和主体结合用于将透镜成形组合物传送出主体的导管,和位于导管中用于控制透镜成形组合物通过导管的流动的伸长组件。伸长组件可以呈关闭位置位于导管内,以阻止透镜成形组合物通过导管流动。伸长组件也可以呈开启位置位于导管内,使透镜成形组合物可以通过导管流动。弹性元件优选和伸长组件结合。弹性元件在伸长组件加力,使得伸长组件从关闭位置变成开启位置。可移动元件优选与导管和伸长组件结合。可移动元件优选用于控制伸长组件的状态。
在另一个实施方案中,描述了用于形成平-顶双焦点透镜的方法。平-顶双焦点透镜包括远视力力矫正区和近视力矫正区。远视力力矫正区是允许用户看远处物体更清楚的透镜部分。近视力矫正区是允许用户看附近物体更清楚的区域。近视力矫正区的特征在于有从眼镜片的外表面伸出的半圆形突出物。为降低平-顶双焦点透镜中的过早脱模的发生,优选在邻近后模具组件的远视力力矫正区的透镜成形组合物部分基本凝胶化之前,引发在近视力矫正区前部的透镜成形组合物的聚合。优选,可以在以活化光照射后模具之前通过以活化光照射前模具而达到此目的。或者,如果在透镜成形组合物的凝胶化从后模组件延伸到前模组件之前近视力矫正区的前部已经凝胶化,也可以降低过早脱模的发生。
附图简述
结合附图,通过参考以下的按照本发明优选的、但只是说明性的实施方案可以完全理解以上的简要描述以及本发明的方法和装置的进一步目的、特征和优点,其中:
图1表示塑料透镜成形装置的透视图。
图2表示旋转涂层装置的透视图。
图3表示旋转涂层装置的断面图。
图4表示可除去部分主体的塑料透镜成形装置的透视图。
图5表示透镜固化单元各元件的透视图。
图6表示除去部分主体的塑料透镜成形装置和涂层装置的透视图。
图7-10表示各种LCD滤光片图案。
图11表示模具组合体。
图12表示后固化单元。
图13表示热源和热分布器的实施方案的视图。
图14表示热源和热分布器的各种实施方案的视图。
图15表示热源和热分布器的实施方案的视图。
图16表示两个模具组件和垫片的实施方案的视图。
图17表示在施加活化光脉冲期间,透镜成形组合物的温度随时间变化图。
图18表示透镜固化装置与光敏元件和控制器的简图。
图19表示同时采用闪光源和连续活化光源(如荧光)的系统的实施方案的视图。
图20表示同时采用两个闪光源的系统的实施方案。
图21表示采用活化光控制器的系统的实施方案。
图22表示连续辐射循环的温度变化图。
图23表示采用具有3.00D基础曲线的模具/垫片套件,同时将58°F的冷空气施加到模具/垫片套件上的连续辐射循环和脉冲辐射循环的温度变化图。
图24表示说明固化循环变量之间关系的表。
图25表示对于具有6.00D基础曲线的模具/垫片套件和使用三个不同光水平的固化循环的温度变化图。
图26表示采用具有6.00D基础曲线的模具/垫片套件的固化循环的连续和脉冲温度变化图。
图27表示采用具有4.50D基础曲线的模具/垫片套件的固化循环的连续和脉冲温度变化图。
图28表示采用具有3.00D基础曲线的模具/垫片套件的固化循环的连续和脉冲温度变化图。
图29表示平-顶双焦点模具的横截面图。
图30表示对于光致变色透镜,光的透过%对波长的图。
图31表示对于含紫外/可见光吸收剂的无色透镜和不含紫外/可见光吸收剂的透镜,光的透过%对波长的图。
图32表示垫片实施方案的等体积视图。
图33表示图1垫片的顶视图。
图34表示模具/垫片组合体的实施方案的横截面图。
图35表示垫片实施方案的等体积视图。
图36表示图4垫片的顶视图。
图37表示各种光致变色化合物和光效应物的吸收范围的图。
图38表示包括两个透镜固化单元的塑料透镜成形装置。
图39表示丙烯酸酯化胺的化学结构。
图40-42表示具有表示各种显示菜单的显示屏的控制器的前板。
图43表示加热的可聚合透镜成形组合物配送系统的横截面侧视图。
图44-46表示用于加热的可聚合透镜成形组合物配送系统的导管的横截面侧视图。
图47表示用于加热的可聚合透镜成形组合物配送系统的可移动元件的横截面透视图。
图48表示用于加热的可聚合透镜成形组合物配送系统的可移动元件的横截面侧视图。
图49表示在用于加热的可聚合透镜成形组合物配送系统的可移动元件中形成的凹槽的局部视图。
图50表示安装在平台上的加热的可聚合透镜成形组合物分配系统的侧视图。
图51表示透镜固化单元的前视图。
图52表示透镜固化单元的顶视图。
图53表示用于制备平-顶双焦点透镜的模具组合体。
优选实施方案的详细描述
使用活化光固化透镜的装置,操作程序,设备,系统,方法和组合物可以从在Louisville,Kentucky的Rapid Cast,Inc.,Q2100,Inc.,和Fast Cast,Inc.得到。
参见图1,塑料透镜成形装置一般由参考标号10表示。如图1所示,透镜成形装置10包括至少一个涂层装置20,透镜固化单元30,后固化单元40,和控制器50。优选装置10包括两个涂层装置20。涂层装置20优选用于将涂料层涂敷到模具组件或透镜上。优选,涂层装置20是旋转涂层装置。透镜固化单元30包括用于产生活化光的活化光源。在此使用的“活化光”表示可影响化学变化的光。活化光可包括紫外光(如具有约300nm到约400nm之间波长的光)、光合光、可见光或红外光。一般,能够影响化学变化的任何光波长可归为活化。化学变化可以表现为许多形式。化学变化可以包括、但不限于可引起聚合发生的任何化学反应。优选化学变化引起引发剂种在透镜成形组合物中的形成,引发剂种能够引发化学聚合反应。活化光源优选用于将光作用于模具组合体。后固化单元40优选用于使塑料透镜的聚合完成。后固化单元40优选包括包括活化光源和热源。控制器50优选是可编程逻辑控制器。控制器50优选和涂层装置20、透镜固化单元30、后固化单元40结合,这样控制器能够基本同时操作20,30和40三个单元。控制器50可以是计算机。
用于涂敷涂料组合物到透镜或模具组件上和然后固化涂料组合物的涂层装置在Kachel等的美国专利4,895,102,Upton等的美国专利3,494,326,和Joel等的美国专利5,514,214中有描述。(所有这些在此引入作为参考)。此外,也可使用在图2和3中所示的装置将涂料涂敷到透镜或模具组件上。
图2表示一对旋转涂层装置102和104。可以使用这些旋转涂层装置将抗划伤涂料或染色涂料涂敷到透镜或模具组件上。每个涂层装置包括开口,通过该开口操作人员可以将透镜和透镜模具组合体放入容器108中。容器108优选部分被隔层114包围。隔层114优选和盘115结合。如图3所示,盘的边缘可以倾斜以形成合并隔层114的圆周侧壁121。盘的底117优选基本是平的。平底优选具有可允许和容器108结合的伸长组件109通过盘115延伸的圆形开口。
容器108优选通过伸长组件109和电机112结合。电机112优选用于引起容器108的旋转。在此情况下,电机112优选用于引起伸长组件109的旋转,此旋转再引起容器108的旋转。涂层装置102/104,也可以包括电子控制器140。电子控制器140优选和电机112结合以控制由电机112引起的容器108的旋转速率。电子控制器140也可以和可编程逻辑控制器结合,如控制器50,如图1所示。可编程逻辑控制器可向电子控制器发出信号以控制容器108的旋转速度。优选,电机112用于在不同的速率下旋转容器108。电机112优选能够在高达每分钟1500转(“RPM”)的速率旋转透镜或模具组件。
在一个实施实施方案中,隔层114具有可以吸收材料如泡沫橡胶制成或衬里的内表面。优选,此吸收材料是可任意处理的和可除去的。使用时吸收材料吸收从透镜或模具组件落下的任何液体。或者,隔层114的内表面可以基本是非吸收性的,允许在涂敷过程期间使用的任何液体从隔层114移动到盘115。
涂层装置20,优选位于透镜成形装置10的顶部12,如图1中所示。盖板体22优选和透镜成形装置的主体14结合以允许使用时覆盖顶部部分12。光源23优选位于盖板体22的内表面上。光源包括至少一个灯24,优选两个或更多的灯,位于盖板体22的内表面上。可以将灯24经设置使得当关闭盖板体22时灯在朝向涂层装置20的上方。灯24优选发射活化光到位于涂层装置20中的透镜或模具组件上。灯可具有许多形状包括,但不限于,直线状(如图1所示),方形,矩形,圆形或椭圆形。活化光源优选发射具有可引发各种涂料材料固化的波长的光。例如,大多数目前使用的涂料材料优选是通过具有在紫外区域的波长的活化光可固化的,因此光源应当具有强的紫外光发射。优选,使用时光源应当产生最小量的热。这样,灯24将优选具有低的热输出。表现出强的紫外光发射的灯在紫外区域的波长,在约200nm到约400nm之间具有峰值输出,优选峰值输出在约200nm到300nm之间,更优选在约254nm。在一个实施方案中,灯24可以是在紫外区域具有峰值输出的灯,具有相对低的热输出。这样的灯常称作“杀菌”灯,可以使用任何这样的光。发射在所需紫外区域具有峰值输出的“杀菌”灯通常从Connecticut,Fairfield的Voltarc,Inc.以UV-WXG10T5型号买到。
使用旋转涂层装置的优势是可以使用许多形状(如直线状灯)的灯用于固化涂料材料。在一个实施方案中,涂料材料优选以基本均匀的方式固化以保证在模具组件或透镜上均匀地形成涂层。使用旋转涂层装置,待涂敷的物体可以足够高的速度旋转以保证在固化过程期间基本均匀的光分布到达目标,而不考虑光源的形状。旋转涂层装置的使用优选允许使用市场上买得到的直线状光源用于固化涂料材料。
可以将开关引入到盖板体22中。开关优选和光源23电连接这样在打开光源之前必须启动开关。优选,将开关布置使得关闭盖板体引起开关启动。以此方式,灯将优选保持关闭直到关闭盖板体,这样防止由于疏漏而使操作人员暴露在来自光源23的光下。
使用时透镜或模具组合体可放在透镜容器108上。透镜容器108可包括连接到金属杆的吸入杯。吸入杯的凹表面可以连接到模具或透镜的面上,吸入杯的凸表面可连接到金属杆上。金属杆可以和电机112结合。透镜容器也可包括可移动臂和弹簧组件,使用时这些一起是可操作的以弹簧张力使透镜顶靠着透镜容器。
如图4所示,固化单元30可包括上光源214,透镜抽屉组件216和低光源218。透镜抽屉组件216优选包括模具组合体容器220,更优选至少两个模具组合体容器220。每个模具组合体容器220优选用于容纳一对模具组件,它和垫片一起形成模具组合体。透镜抽屉组件216优选滑动地安装在导轨上。使用时模具组合体可放入模具组合体容器220中同时透镜抽屉处于开启位置(即,当门从透镜固化单元的前部延伸时)。在模具组合体已经装入模具容器220之后门可以滑动到关闭位置,使模具组合体直接在上光源214之下而在下光源218之上。可以将排气口(未示出)和透镜固化单元连接当模具组合体位于上部灯下方时以允许空气流作用于模具组件。排气扇(未示出)可以和排气口连接以促进空气通过透镜固化单元的流动循环。
如图4和5所示,优选上光源214和下光源216包括许多活化光产生设备或灯240。优选,灯的布置互相邻近以形成一排灯,如图4所示。优选,布置三个或四个灯以在要固化的模具组合体的整个表面上提供基本均匀的辐射。灯240,优选产生活化光。灯240可由合适的夹具242支撑并电连接到夹具242上。灯240可产生紫外光,光合光,可见光,和/或红外光中的任一种。灯的选择优选根据在透镜成形组合物中使用的单体。在一个实施方案中,可从荧光灯产生活化光。荧光灯优选在380到490nm区域具有强的发射光谱。发射具有所需波长的活化光的荧光灯通常以TLD-15W/03型号购自Philips。在另一个实施方案中,灯可以是紫外灯。
在一个实施方案中,活化光源可以在曝光期间快速地开启和关闭。闪光镇流灯250,如图6所示,可以用作此功能。闪光镇流灯可以位于涂层装置的下方。闪光镇流灯250可以备用模式操作其中将低电流施加到灯丝上以使灯丝保温和因此降低灯的触发时间。这样的镇流器可以从Connecticut,Bridegport的Magnatek,Inc.买到。也可以在邻近闪光镇流灯设置电源252,在涂层装置下方。
图18简要地表示了光控制系统。透镜固化单元30中的光源214施加光到模具组合体352上。可以在邻近光源214的地方设置光敏元件700。优选,光敏元件700是光敏电阻光敏元件(光电二极管或其它光敏元件也可以用于此应用)。光敏元件700和滤光片750可以通过导线704连接到灯驱动器702上。灯驱动器702通过光敏元件700发送电流和从光敏元件700接收返回信号。返回信号可以和可调节设定点进行比较,然后根据在设定点和从光敏元件700接收的信号之间的差异改变通过导线706发送到光源214的电频率。优选,光输出保持在约+/-1.0%以内。
“灯驱动器”或光控制器是Mercron型号FX0696-4和型号FX06120-6(Mercron,Inc.,达拉斯,德克萨斯,美国)。这些光控制器描述在美国专利4,717,863和4,937,470。
在一个实施方案中,闪光灯发射活化光脉冲以固化透镜成形材料。相信闪光灯会比其它来源提供更小的,更冷,更便宜的,和更可靠的光源。当给它的电容器组充电时闪光灯的电源倾向于引起相对最小的电流。闪光灯在微秒级放电和储存能量以从闪光管自身产生非常高的峰值强度。这样闪光灯倾向于比用于活化光固化的其它光源要求较少的电源用于操作和产生较少的热。也可使用闪光灯以固化透镜涂层。
在一个实施方案中,用于将活化光作用于至少一个模具组件的闪光灯是氙光源。也可以使用氙光源固化透镜涂料。参见图21,氙光源980优选包含具有管996的频闪管992和电极以传送活化光。所述管可包括硼硅酸盐玻璃或石英。石英管耐受性一般为硬玻璃管的耐受性约3到10倍。管可以是环形,U形,螺旋形,或它可以是直线状的。管可包括电容触发电极995。电容触发电极可包括导线,银条,或位于管996外部的导电涂层。氙光源优选适应于在小于1秒,更优选在约1/10秒到约1/1000秒,更优选在1/400秒到1/600秒释放光脉冲。氙源可适于约每4秒或更少释放光脉冲。氙灯的相对高强度和短脉冲持续时间可允许透镜成形组合物的快速固化而不将显著的辐射热赋予组合物。
在一个实施方案中,控制器990(如图21所示)控制从活化光源980释放的活化光脉冲的强度和持续时间和在脉冲之间的间隔,如图19所示。活化光源980可包括储存用于释放活化不脉冲的能量的电容器994。电容器994可适于允许活化光脉冲按所需的快速释放。温度监测器997可以设置在模具腔984中的多个位置。温度监测器可测量室的温度和/或离开室的空气温度。系统可用于发送信号到冷却器986(如图19所示)以改变冷却空气的量和/或温度。温度监测器也可确定在许多邻近模腔的任何位置的温度和发送信号到控制器990以模具腔984温度的函数来改变脉冲持续时间,脉冲强度,或在脉冲之间的时间。
在一个实施方案中,光敏元件999也可用于确定从光源980发出的活化光的强度。光敏元件优选用于发送信号到控制器990,它优选用于保持活化光强度在选定水平。滤光片998可以位于活化光源980和光敏元件999之间,优选用于抑制非活化光射线接触光敏元件999,同时允许活化射线接触传感器。在一个实施方案中,滤光片可包括365N玻璃或适应于过滤非活化光(如可见光)和传送活化光的任何其它材料。
在一个实施方案中,可以使用多于一个活化光源同时施加活化脉冲到透镜成形组合物上。这样的实施方案见图20。活化光源980a和980b可以位于模具腔985附近,这样脉冲可以基本同时作用于透镜的前面和后面。模具腔985优选适于以立式位置容纳模具,这样来自活化光源980a的脉冲可以施加到第一模具组件的面上,来自活化光源980b的脉冲可以施加到第二模具组件的面上。在一个实施方案中,活化光源980b施加活化光脉冲到透镜的后面比氙源980a施加活化光脉冲到透镜的前面更频繁。可以配置活化光源980a和980b使得一个光源从腔室以上的位置施加光到模具腔984,同时另一个活化光源从腔室以下的位置施加光到模具腔。
在一个实施方案中,可以使用氙光源和相对低强度(如荧光)光源同时施加活化光到模具腔上。如图19所示,氙源980可施加活化光到模具腔984的一侧同时低强度荧光源982施加活化光到模具腔的另一侧。荧光源982可包括致密的荧光“光桶”或扩散的荧光灯。荧光源可如氙源释放活化光脉冲那样释放连续或基本脉冲的活化光。荧光源可释放具有小于约100微瓦/cm2的相对低强度的连续活化光射线。
在一个实施方案中,上光滤光片254可位于上光源214和透镜抽屉组件216之间,如图5所示。下光滤光片256可位于下光源218和透镜抽屉组件216之间。上光滤光片254和下光滤光片256如图5所示,由单一滤光片元件组成,然而,本领域技术人员可理解每个滤光片可包括两个或多个滤光片元件。优选根据待模塑的透镜的特性改变上光滤光片254和下光滤光片256的元件。例如,在一个用于制备负透镜的实施方案中,上光滤光片254包括Pyrex玻璃板,该板可以在两边是磨砂,搁置在透明Pyrex玻璃板上。下光滤光片256包括Pyrex玻璃板,一边是磨砂的,与用于降低入射到相对于模具组合体的边缘部分的中心部分的活化光强度的装置搁置在透明Pyrex玻璃板上。
相反,在一个用于生产正透镜的优选布置中,上光滤光片254包括在一边或两边是磨砂的Pyrex玻璃板,以及用于降低入射到相对于模具组合体的中心部分的边缘部分的活化光强度的装置搁置在磨砂的Pyrex玻璃板上的透明Pyrex玻璃板。下光滤光片256包括一边是磨砂的透明Pyrex玻璃板,以及用于降低入射到相对于模具组合体的中心部分的边缘部分的活化光强度的设备搁置在透明Pyrex玻璃板上。在此设置中,代替用于降低入射到透镜边缘部分的活化光强度的设备,可以降低缝隙250的直径以达到相同的结果,即降低入射到模具组合体边缘部分的活化光强度。
对于本领域技术人员以下是显然的:每个滤光片254或256可由多个滤光片元件组成或包括可有效降低光至所需的强度,在模具组合体中扩散光和/或产生光强度梯度的任何其它机构或装置。或者,在某些实施方案中可以不使用滤光片元件。
在一个实施方案中,上光滤光片254或下光滤光片256每个包括至少一个具有至少一个磨砂面的Pyrex玻璃板。同样,每个或两个滤光片可包括多于一个的每个在一面或两面是磨砂的Pyrex玻璃板,和/或一个或多个描图纸板。在通过磨砂的Pyrex玻璃后,相信活化光不具有尖锐的强度间断点。通过除去尖锐的强度分布可以达到在最终透镜中的光学失真的降低。本领域技术人员将理解可以使用其它措施以扩散活化光使得它不具有尖锐的强度分布。
在另一个实施方案中,上光滤光片254和下光滤光片256可以是液晶显示(“LCD”)板。优选,LCD板是具有背光和除去反射器的单色反-弯曲板。单色反-弯曲LCD板由Sharp Corporation制造和可以从EarthComputer Products购得。优选设置LCD板使得来自光源的光通过LCD板到达透镜抽屉组件216。当光通过LCD板时光强度优选降低。优选LCD板是可设计的,这样可以改变LCD板的光可传送性。在使用中,预定的光图案和暗区域可以在LCD板上显示。当来自光源的光击中这些区域时,光可以具有比通过暗区域更高的强度通过光区域传送。以此方式,可以调节在LCD板上的光图案和暗区域这样具有最优固化强度的的光击中模具组合体。尽管LCD板上在它的变暗的状态不是完全不透明的,它仍然可以降低达到模具组合体的光强度。典型地,在LCD板的最亮和最黑区域的透过比是约4比1。
使用LCD板作为光滤光片比前述通常的滤光片系统可提供许多优势。一个优势是在固化循环期间可以活性地改变滤光片图案。例如,可以调节光图案和暗区域使得透镜从透镜的中心开始固化,然后固化可以逐渐扩展到透镜的外边缘。这种类型的固化图案可以形成更均匀固化的透镜。在一些情况下,也可使用以此方式的固化以改变形成的透镜的最终放大率。
另一个优势是LCD板可以用作部分光栅以降低达到模具组合体的光强度。通过使整个LCD板变黑可以降低到达模具组合体任何部分的光剂量。采用这种方式,通过在传送的和变暗的模式之间改变可以使用LCD板产生光的“脉冲”。通过具有产生这些“脉冲”的LCD板闪光镇流器或相似的脉冲发生设备可能是不必须的。这样,使用产生固化光脉冲的LCD板,光源在整个固化循环期间可以保持开启。由于灯的快速循环倾向于降低灯的寿命,这也可增加灯的寿命。
在另一个实施方案中,可以使用LCD板以允许光的不同图案和/或强度到达两个独立的模具组合体。如图4所示,透镜固化单元可用于基本同时地照射两个模具组合体。如果模具组合体要用于制备具有相同放大率的透镜对于每一个模具组合体光辐射图案和/或强度可以基本相同。如果模具组合体要用于制备具有显著不同放大率的透镜,每个模具组合体可要求明显不同的光辐射图案和/或强度。LCD滤光片的使用可允许每个模具组合体的辐射可以单独控制。例如,第一模具组合体可要求脉冲的固化方案,而另一个模具组合体可要求通过有图案的滤光片的连续辐射图案。LCD板的使用可允许基本同时地形成这样的透镜。在第一光源和第一模塑装置之间的LCD板的第一部分可以交替地在变暗的和未变暗的状态之间切换。尽管第一部分用于产生活化光的脉冲,LCD板的另外部分可以形成其它透镜的连续固化要求的具体图案。
当使用非LCD类型滤光片时,可能必须保持许多滤光片用于不同类型处方透镜的生产。典型地,每个单独的处方会需要特定的滤光片图案以获得高质量透镜。由于LCD板是以许多图案可设计的,相信可以使用单个LCD板,而不是许多滤光片。可以设计LCD板以适应形成的透镜的具体类型的要求。由于对于所需的图案控制器是可设计的,而不是操作人员不得不在滤光片的“库”中选择,这样的系统也使人的干预最小化。
LCD板滤光片的温度控制对于达到合适的透镜可能是重要的。一般当板的温度增加板的更亮区域会变得更暗(即更少的传送光)。这样,在固化期间可能必须控制LCD板的温度以保证具有合适强度的光到达模具组合体。因此冷却系统或加热系统可能和LCD板结合以保证合适的温度控制。在一个实施方案中,优选基本透明的加热器连接到LCD板上。通过增加LCD板的温度可以降低板的光可传性。由于在室温下板可能太亮而不能足够地抑制光达到模具组合体优选LCD板保持在室温以上。当加热LCD板时为获得合适的光图案和暗区可能必须调节板的对比度。可以手动或以电子方式进行此调节。
LCD板滤光片可以和用于设计和储存在固化期间使用的图案的可编程逻辑设备结合。图7-10表示许多可以在LCD板上产生和用于滤光片活化光的图案。优选每个这样的图案用于具有具体处方放大率的透镜的生产。
如图11所示,模具组合体352可包括相反的模具组件378,由环状垫片380分开以确定透镜模腔382。可以生产具有所需屈光度的透镜的方式来定形和选择相反的模具组件378和环状垫片380。
模具组件378可由会允许活化光通过的任何合适材料形成。模具组件378优选由玻璃形成。每个模具组件378具有外圆周表面384和一对相反的表面386和388,表面386和388精确研磨过。由于它们可能在最终的透镜中产生这些缺陷,优选模具组件378具有所需的活化光传送特性和铸造表面386和非铸造表面388都优选不具有表面色差,波纹,划痕或其它缺陷。
如上所述,在其相对表面386之间模具组件378优选适于以分隔的关系保持以围成透镜模腔382。模具组件378优选由从模具组件378的外部密封透镜模腔的T形柔性环状垫片380以分隔的关系保持。在使用中,垫片380可以支撑在模具组合体容器220的部分(如图4所示)。
以此方式,上或后模具组件390具有凸内表面386而下或前模具组件392具有凹内表面386使得获得的透镜模腔382优选定形成可形成具有所需结构的透镜。这样,通过选择具有所需表面386的模具组件378,可以生产具有不同特性(如焦距)的透镜。
从灯240发射的活化光射线优选通过模具组件378和以上述方式作用在位于模腔382中的透镜成形材料上以形成透镜。如上所述,活化光的射线在撞击到模具组合体352上之前可通过合适的滤光片254或256。
优选,模具组件378由不会传送具有小于约300nm波长的活化光的材料形成。合适的材料是由Duryea,Pennsylvania的Schott OpticalGlass Inc.制造和销售的Schott Crown,S-1或S-3玻璃或由Corning,NewYork的Corning Glass销售的Corning 8092玻璃。平-顶或单视觉模具可以购自San Diego,California的Augen Lens Co.。
环形垫片380可由在整个透镜固化过程中的条件下显示良好唇修饰和保持足够的柔韧性的乙烯基材料形成。在一个实施方案中,环形垫片380可由如GE SE6035的硅氧烷橡胶材料制成,该材料可从General Electric买到。在另一个优选的实施方案中,环形垫片380由乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物形成,它可从E.I.DuPont de Nemours & Co.以商品名ELVAX7买到。优选的ELVAX7树脂是具有17.3-20.9dg/min的熔融指数和24.3-25.7wt%的醋酸乙烯酯含量的ELVAX7 350,具有22.0-28.0dg/min的熔融指数和27.2-28.8wt%的醋酸乙烯酯含量的ELVAX7 250,具有38.0-48.0dg/min的熔融指数和27.0-28.8wt%的醋酸乙烯酯含量的ELVAX7 240,和具有38.0-48.0dg/min的熔融指数和32.0-34.0wt%的醋酸乙烯酯含量的ELVAX7 150。在另一个实施方案中,垫片可由聚乙烯形成。不限于特定的材料,垫片80可由本领域技术人员所公知的通常的注模或压模技术制备。
在另一个实施方案中,图32和33分别表示垫片510的等容积视图和顶视图。垫片510可以是环形的,优选用于结合模具套件用于形成模具组合体。垫片510优选有至少四个分散突出物511。垫片510优选具有外表面514和内表面512。突出物511优选设置在内表面512上这样它们是基本共面的。突出物优选均匀地沿垫片的内表面排列。优选,沿垫片的内表面在每个突出物之间的间距是约90度。尽管优选是四个突出物,想象可以引入超过四个的突出物。垫片510可由如GE SE6035的硅氧烷橡胶材料形成,该材料可从General Electric买到。在另一个优选的实施方案中,垫片510可由乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物形成,它可从E.I.DuPont de Nemours & Co.以商品名ELVAX7买到。在另一个实施方案中,垫片可由聚乙烯形成。
如图34所示,突出物511优选能分隔模具套件的模具模具组件526。模具组件526可以是本领域公知的模具组件的各种类型和尺寸。模腔528至少部分由模具组件526和垫片510确定,优选能够保有透镜成形组合物。优选,在垫片510和模具组件526之间的密封尽可能彻底。每个突出物511的高度优选控制在模具组件526之间的间距,和这样最终透镜的厚度。通过选择合适的垫片和模具套件,可以产生透镜腔以生产各种放大率的透镜。
模具组合体由两个模具组件组成。前模具组件526a和后模具组件526b,如图34所示。后模具组件也称作凸模具组件。后模具组件优选围成凸透镜的凹表面。参见图32和33,已经指示了后模具组件526b的陡峭轴522和平坦轴524优选处于与垫片510相关的位置。在通常的垫片中,可出采用凸唇以分隔模具组件。此唇的厚度以和模具套件的类型相适应的形式沿唇的圆周变化,设计的特定垫片和模具套件一起使用。为具有柔韧性要使用一定数目的模具,典型地同等数目的通常垫片保持在库存中。
然而,在一类模具套件中沿后模具组件的外弯曲面可能有尖端,其中一类后模具组件的每个元件的形状相似。可在沿垫片510的位置找到这些尖端,和模具组件的陡峭轴和平坦轴成倾斜关系。在优选的实施方案中,这些尖端和模具组件的陡峭轴和平坦轴成约45度的角。通过使用分散突出物511在这些尖端处分隔模具组件,可以将单个垫片和许多模具套件一起使用。因此,必须保持在库存中的垫片数目可以极大地降低。
此外,垫片510可包括用于接收透镜成形组合物的凹处518。可以向后拉动唇520以允许将透镜成形组合物引入到腔室中。可以引入排气口516以使当引入透镜成形组合物时空气可以从模腔中逸出。
提供一种使用垫片510制备塑料眼镜片的方法。该方法优选包括将垫片510和用于形成第一放大率的第一透镜的第一模具套件结合。第一模具套件优选至少包含前模具组件526a和后模具组件526b。用于保有透镜成形组合物的模腔可以至少部分由模具组件526a和526b和垫片510围成。垫片510优选有至少四个排列在内表面512上用于分隔模具组件的分散突出物511。垫片510和模具套件的配合优选包括设置模具组件使得每个突出物511和后模具组件526b的陡峭轴和平坦轴形成倾角。在优选的实施方案中,此角是约45度。方法优选包括进一步包括将透镜成形组合物引入到模腔528中和固化透镜成形组合物。固化可包括将组合物在活化光和/或热辐射下曝光。在透镜固化之后,可以从垫片中取出第一模具套件和然后将垫片和第二模具套件配合用于形成第二放大率的第二透镜。
图35和36分别表示改进垫片的等容积视图和顶视图。垫片530可由和垫片510相似的材料组成。象垫片510,垫片优选是环形的,但可以是各种形状。此外,垫片530可以和如图32中所示的突出物511相似的方式引入突出物531。或者,垫片530可包括沿内表面532的凸唇或在本领域通常的分隔模具组件的另一种方法。
垫片530优选包括用于接收透镜成形组合物的加入口538,同时垫片530和模具套件完全配合。加入口538优选从垫片530的内表面532延伸到垫片530的外表面534。所以,垫片530不需要部分和模具套件的模具组件脱离以接收透镜成形组合物。为将透镜成形组合物引入到由通常的模具/垫片组合体围成的模腔中,垫片必须至少部分地和模具组件脱离。在向模腔中加料过程的期间,透镜成形组合物可滴落到模具组件的后侧。在模具组件后侧的透镜成形组合物可使用于固化透镜的活化光变得局部聚集,和可引起在最终产品中的光学失真。由于加入口538允许透镜成形组合物引入到模腔中,同时垫片530和模具套件完全配合,垫片530优选消除了此问题。此外,加入口538可具有足够的尺寸以允许在将透镜成形组合物引入模腔的期间空气逸出;然而,垫片530也可引入排气口536以促进空气逸出。
使用垫片530制备塑料眼镜片的方法优选包括将垫片530和用于形成第一放大率的第一透镜的第一模具套件配合。第一模具套件优选至少包含前模具组件和后模具组件。用于保持透镜成形组合物的模腔可以至少部分由前模具组件,后模具组件和垫片围成。优选,该方法进一步包括通过加入口538引入透镜成形组合物,其中在引入透镜成形组合物期间第一和第二模具组件和垫片保持完全配合。然后可以通过使用活化光和/或热辐射固化透镜成形组合物。
在操作中,装置可适当地用于生产在中心较厚的正透镜或在边缘较厚的负透镜。为降低过早释放的可能性,透镜较厚的部分优选比透镜相对薄的部分以更快的速率聚合。
可以通过改变入射到透镜的特定部分的活化光的相对强度而控制在透镜各种部分的聚合速率。也可以通过将空气经过模具组件378以冷却模具组合体352而控制在透镜各部分的聚合速率。
对于正透镜,优选降低在透镜边缘部分的入射活化光强度使得透镜的较厚中心部分比透镜的较薄边缘部分聚合更快。相反,对于负透镜,优选降低在透镜中心部分的入射活化光强度使得透镜的较厚边缘部分比透镜的较薄中心部分聚合更快。不管是正透镜或负透镜,可以将空气导流过模具组件378以冷却模具组合体352。由于入射活化光的总强度增加,则需要更多的冷却,可以通过增加空气的速度和降低空气的温度之一或两者而达到此目的。
本领域技术人员公知的是当它们固化时透镜成形材料倾向于收缩。如果允许透镜的较薄部分在较厚部分之前聚合,在较厚部分固化时较薄部分将为刚性的且收缩,透镜会从模具组件过早释放或使模具组件裂开。因此,当相对于中心部分入射到正透镜边缘部分的活化光的相对强度降低时,在边缘部分变成刚性的之前中心部分会聚合更快和收缩使得收缩量变得更均匀。相反,当相对于边缘部分入射到负透镜中心部分的活化光的相对强度降低时,在中心部分变成刚性的之前边缘部分会聚合更快和收缩使得收缩量变得更均匀。
入射到透镜上的活化光的相对强度的变化可以通过许多方式达到。根据一种方法,在正透镜的情况下,可在灯和模具组合体之间放置环形不透明材料使得入射活化光主要落在透镜的较厚中心部分。因此,当使用LCD板作为滤光片时,板是可设计的以形成图案使得入射活化光主要落在透镜的较厚中心部分(见图7,图案A,B,C,D,F,H和I)。相反,对于负透镜,可在灯240和模具组合体352之间放置盘状不透明材料使得入射活化光主要落在透镜的较厚边缘部分。因此,当使用LCD板作为滤光片时,板是可设计的以形成图案使得入射活化光主要落在透镜的较厚边缘部分(见图9,图案C,F,I和图10,图案A,B,D,E,G,和H)。
根据另一种方法,在负透镜的情况下,可在灯240和模具组合体352之间放置片材或具有从在中心部分是不透明的到在径向外部分是透明的可变不透明程度的图案的LCD板。相反,对于正透镜,可在灯240和模具组合体352之间放置片材或具有从在中心部分是透明的到在径向外部分是不透明的可变不透明程度的图案的LCD板。
如上所述,在透镜成形材料的固化期间由于入射活化光的总强度增加可以冷却模具组合体352。模具组合体352的冷却一般通过减慢反应和改进粘合而降低过早释放的可能性。也可以进行透镜的光学性能,应力特性和耐冲击性的改进。模具组合体352的冷却优选通过将空气吹过模具组合体352而实现。空气优选具有在15°F到85°F(约-9.4℃到29.4℃)的温度以允许在30到10分钟之间的冷却时间。由于它们可以特别设计而将空气直接送到相反的模具组件378的表面,已经发现空气分散装置是特别有益的。在通过相反的模具组件378之后,从空气分散装置送出的空气可排出系统。或者从空气分散装置送出的空气可循环回空气冷却器。在另一个实施方案中,也可以通过将模具组合体352放入液体冷却槽而冷却模具组合体352。
由于在相反的模具组件378上的任何污物或其它杂质可引起过早释放,在每次固化操作之间优选将相反的模具组件378完全清洗。可以通过对本领域技术人员是通常的任何措施如家用清洁产品,即来自Proctor和Gamble的Mr.CleanTM来清洁相反的模具组件378。本领域技术人员将理解许多其它技术可用来清洁模具组件378。
透镜在透镜固化单元30固化之后,可将透镜脱模和在后固化单元40中后固化。后固化单元40优选施加光,热或光和热的结合到透镜上。如图12所示,后固化单元40可包括光源414,透镜抽屉组件416和热源418。透镜抽屉组件416优选包括一个透镜容器420,优选至少两个透镜容器420。透镜抽屉组件416优选滑动地安装在导轨上。优选,透镜抽屉组件416由陶瓷材料制成。固化透镜可放入透镜容器420中,同时透镜抽屉组件416处于开启位置(即当门从后固化单元40的前部延伸时)。在透镜已经装入模具容器420之后门可以滑动到关闭位置,使透镜直接在光源414之下而在热源418之上。
如图12所示,优选光源414包括许多活化光产生装置或灯440。优选,当透镜抽屉组件关闭时灯440可以朝向每个透镜容器的上方。灯440优选产生活化光。灯440可由合适的夹具442支撑并电连接到夹具442上。夹具可以至少是部分反射的和凹形以将来自灯440的光作用于透镜容器。灯240可产生紫外光,光合光,可见光,和/或红外光中的任一种。灯的选择优选基于透镜成形组合物中使用的单体。在一个实施方案中,可从荧光灯产生活化光。荧光灯优选在约200到约800nm,更优选在约200到约400nm区域具有强的发射光谱。发射具有所需波长的活化光的荧光灯通常从Voltarc以SNEUV RPR 4190型号买到。在另一个实施方案中,灯可产生紫外光。
在一个实施方案中,活化光源可以在曝光期间快速地开启和关闭。闪光镇流灯可以用作此功能。闪光镇流灯可以位于后固化单元的下方。闪光镇流灯可以备用模式操作其中将低电流施加到灯丝上以使灯丝保温和因此降低灯的触发时间。这样的镇流器可以从Connecticut,Bridegport的Magnatek,Inc.买到。
热源418可用于加热后固化单元的内部。优选,热源418是电阻加热器。热源418可由一个或两个电阻加热器组成。热源418的温度可以恒温控制。通过加热后固化单元的内部可以加热放在后固化单元40内的透镜以完成透镜成形材料的固化。后固化单元40也可包括风扇以在单元内循环空气。在单元内空气的循环可有助于在单元内保持相对均匀的温度。在后固化过程完成之后风扇也可用于冷却后固化单元40的温度。
在一个实施方案中,如下所述,通过在活化光下曝光固化透镜可以进一步通过传导热处理。这样的传导热倾向于增强在透镜中的交联程度和增加透镜的可染色性。透镜成形组合物优选放入模腔900中(如图16所示),它至少由第一模具组件902和第二模具组件904围成。将活化光作用于至少一个模具组件,因此将透镜成形材料固化成透镜。热分布器910(如图13所示)可将来自传导热源418的传导热分散到至少一个模具组件。热分布器910优选是柔韧性的这样至少它的一部分可以定形成基本上分别和第一模具组件902或第二模具组件904的面906或面907相符合。热分布器910优选以和传导热源接触的方式放置,模具组件902优选放置在热分布器910上,这样模具组件的面906搁置在热分布器910的顶部。热分布器910可以和热源418结合。热优选由热源418传导到热分布器910上。热优选从热分布器910通过模具组件传导到透镜面上。可以将热分布器定形成和第一模具组件902的面906或第二模具组件904的面907相适应,这样热可以施加到透镜的前面916或后面915上。热源418的温度可以恒温控制。
在一个实施方案中,电阻加热器418(如图17所示)可以用作提供传导热到透镜上的热源。可以采用许多其它热源。在一个实施方案中,热分布器910可包括反形状物920。反形状物920可放置在热板的顶部以分散来自热板的热。反形状物优选是柔韧性的这样至少它的一部分可以基本和模具组件的外表面形状符合。根据要放在其上的模具组合体的表面是凸面的或凹面的,反形状物可以是半球形的和凸面的或凹面的一种。例如,当采用后模具的凹表面传导热到透镜组件时,优选提供凸面的反形状物以搁置组件。
反形状物920可包括玻璃模具,金属光学盖板,一堆热盐和/或沙,或许多其它适于传导来自热源912的热的任何设备。应当理解图17包括许多说明目的的实施方案的结合。可以在热源的顶部结合使用任何数目相同或不同的反形状物。在一个实施方案中,反形状物包括以粒子924填充的容器922。粒子优先包括金属或陶瓷材料。反形状物920可包括热分布器910。材料层914可以放置在反形状物920或热分布器910之上以提供缓慢的,平稳的,均匀的热传导到透镜模具组合体。这层优选具有相对低的热传导率,并可由橡胶,布,NomexTM织物或能提供缓慢的,平稳的,均匀的热传导的任何其它合适材料组成。
在一个实施方案中,反形状物920包括以粒子924填充的层914(如袋或容器),这样反形状物可以方便地定形成和面906或面907相配合。在一个实施方案中,反形状物优选是包含粒子924的“豆子袋”,其可以和在它的顶部的模具面形状相符合。粒子924可包括陶瓷材料,金属材料,玻璃珠,沙和/或盐。粒子优选基本均匀地将传导热施加到面906或面907上。
在一个实施方案中,反形状物920优选放置在热源418的顶部。将反形状物920加热直到反形状物的温度和热源表面的温度基本相近或相等。然后可以将反形状物“翻转”这样可以曝光具有和热源表面的温度基本相近或相等的温度的反形状物的加热表面。模具可以放置在反形状物的加热表面顶部,反形状物优选和模具的面相符合。以此方式,传递到透镜的热传导速率可以在最大处开始。热优选通过反形状物和模具面传导性地传递到透镜的面上。在模具放置在反形状物上之后反形状物的加热部分的温度可倾向于降低。
在一个实施方案中,热分布器910可部分隔离模具组件和传导热源418。热分布器优选允许热逐渐,均匀地传递到模具组件上。热分布器优选由橡胶和/或另一种合适材料组成。热分布器可包括适于接触和接收模具组件的各种形状(如,半球凹面的或凸面的)和尺寸的反形状物。
在一个实施方案中,热可以由热源传导地施加到模具组件仅有的一个外面上。上外面可以是面906或面907。热可以施加到透镜的后面上以增强邻近透镜后面的表面的透镜材料的交联和/或可染色性。
在一个优选的实施方案中,优选使用恒温控制的热板418作为热源。玻璃光学模具928优选凸边向上地放置在热板418上作为反形状物。玻璃光学模具优选具有约80mm的直径和约93mm的曲率半径。橡胶盘928可以放置在此模具928上以提供到透镜模具组合体的均匀传导热。橡胶盘优选由硅氧烷组成和优选具有约74mm的直径和约3mm的厚度。透镜模具组合体优选放置在模具928上这样组合体的模具组件的外面906搁置在模具928上。优选透镜模具组合体的边缘不和热板直接接触。透镜模具组合体优选接收通过橡胶盘而不通过它的模具边缘的热。
使用传导热方法时为达到良好的产率和降低过早释放的发生,在施加传导热之前可能必须完全固化和干燥透镜的边缘。在施加传导热时如果透镜边缘不完全固化(即液体或凝胶仍然存在),透镜从加热单元的过早释放的可能性较高。
在一个实施方案中,在施加传导热之前可以将透镜的边缘处理固化或除去不完全固化的透镜成形材料(参见以上所述)。模腔可至少由垫片908,第一模具组件902和第二模具组件904围成。活化光射线可作用于至少一个模具组件,因此将透镜成形材料固化成优选具有前面916,后面915和边缘的透镜。在透镜形成时,可从组合体中取出垫片。可以使用氧隔离层以固化在透镜边缘上任何残余的液体或凝胶,以下将更详细地说明。优选采用以光敏引发剂处理的氧隔离层。或者,可以手工除去任何残余的液体或凝胶。透镜的边缘一旦干燥,可以使用在此描述的任何方法传导地加热透镜面。
在一个实施方案中,在模腔中接受传导热后固化处理之后透镜可以染色。在透镜的染色期间,透镜优选浸入染料溶液中。
可以通过基于控制器50(图1)的微处理机控制透镜固化系统的操作。控制器50优选控制涂层装置20,透镜固化单元30,后固化单元40的操作。控制器50可用于基本同时地控制这些单元中的每一个。此外,控制器可包括显示器52和输入设备54。显示器和输入设备可用于和操作人员交换信息。
控制器50优选控制许多和塑料透镜形成过程相关的操作。许多用于制备塑料透镜的操作(如涂敷,固化和后固化操作)优选在根据要形成的透镜的处方和类型(如紫外/可见光吸收,光致变色,着色等)预先设定的条件下进行。控制器50优选是可设计的以控制许多这些操作,这样使操作人员不必连续地监测装置。
在一些实施方案中,透镜或模具组件可以许多涂料(如而划痕或染色的涂料)进行涂敷。根据要涂敷的涂料的类型这些涂料的涂敷可要求具体的条件。控制器50优选用于产生响应于操作人员的输入的这些条件。
当使用旋转涂层装置时,在涂敷过程期间控制器50可用于控制透镜或模具组件的旋转。控制器50优选和旋转涂层装置的电机电连接。控制器可发送电信号到电机使电机开启和/或关闭。在典型的涂敷过程中优选控制模具或透镜的旋转速率以达到均匀和无缺陷的涂敷。在固化过程期间控制器优选用于控制模具或透镜的旋转速率。例如,当要涂敷涂料材料时,模具或透镜优选以相对高的旋转速率(如约900到约950RPM)旋转。当要固化涂料材料时,然而,优选使用更缓慢的旋转速率(如约200RPM)。根据在进行的过程步骤控制器优选用于调节透镜或模具的旋转速率。
控制器也优选用于控制灯24的操作。在涂敷过程期间灯优选在合适的时间开启和关闭。例如,在涂敷涂料材料期间典型地不使用活化光,这样在此过程期间控制器可用于保持灯关闭。在固化过程期间,可使用活化光以引发涂料材料的固化。在涂料材料的固化期间控制器优选用于开启灯和控制灯保持开启的时间。控制器也可用于产生光脉冲以影响涂料材料的固化。光脉冲的长度和频率都可由控制器控制。
控制器也优选用于控制透镜固化单元的操作。控制器可进行在透镜固化过程的许多功能的一些和/或所有,包括,但不限于:(i)测量环境室温;(ii)根据环境室温,确定要求用于固化透镜成形组合物的光剂量(或在脉冲固化应用中的初始剂量);(iii)以足够等于确定剂量的强度和持续时间施加活化光;(iv)在施加光剂量期间和之后测量组合物的温度响应;(v)计算要求用于下次活化光应用的剂量(在脉冲固化应用中);(vi)以足够等于确定的第二次剂量的强度和持续时间施加活化光;(vii)通过监测在施加活化光期间透镜成形组合物的温度响应确定何时达到固化完全;(viii)独立地开启和关闭上部和下部光源;(ix)监测灯温度,和通过启动邻近灯的冷却风扇控制灯的温度;和(x)开启/关闭风扇或控制由风扇产生的空气流的流量以控制组合物温度。在此,“剂量”指的是施加到物体的光能量数量,入射光的能量由光的强度和持续时间确定。
在透镜固化单元30中可以在许多位置放置温度监测器。在一个实施方案中红外温度传感器可以这样放置使得它可测量模具和/或在模腔中透镜成形组合物的温度。一种红外温度传感器可以是Cole-Parmer型号E39669-00(Vernon Hills,Illinois)。
温度监测器可测量腔室中的温度和/或离开腔室的空气温度。控制器可用于发送信号到冷却器和/或分布器以改变冷却空气的量和/或温度。温度监测器也可测量在邻近模腔的许多位置中任何位置的温度。温度监测器优选发送信号到控制器这样模腔和/或透镜成形组合物的温度可以通过固化过程传递到控制器。
在固化过程的初始设置期间可以确定在模腔中透镜成形组合物的温度。透镜成形组合物的此初始温度可以是约等于环境室温。然后通过测量环境室温控制器可确定透镜成形组合物的初始温度。或者,可以使用上述的温度传感器直接测量透镜成形组合物的初始温度。
控制器优选确定根据组合物的初始温度要提供给透镜成形组合物的初始剂量。控制器可使用表以确定初始剂量,该表包括将初始温度和初始剂量和/或透镜成形组合物的质量关联的一系列数值。可通过通常的试验制作此表。为制作表优选以已知剂量的活化光处理具有具体质量的具体透镜成形组合物。优选拆开模腔和观察透镜成形组合物的凝胶化图案。可以重复此程序,由凝胶化图案指示增加或减少剂量,直到确定用于具体透镜成形组合物的最优剂量。
在此测试程序期间可以确定透镜成形组合物的初始温度,此温度在此称作“测试温度”。以此方式,可以确定在测试温度对于透镜成形组合物的最优剂量。当透镜成形组合的具有基本等于测试温度的初始温度时,初始剂量可基本等于实验确定的剂量。当透镜成形组合的具有基本大于或小于测试温度的初始温度时,可以根据实验确定的初始剂量的函数计算初始剂量。在单个剂量应用中活化光的初始剂量将足够基本固化塑料透镜。对于多脉冲应用,初始剂量后还有另外的光剂量。
在一个实施方案中,控制器优选适于控制从活化光源发出的活化光脉冲的强度和持续时间与在脉冲之间的时间间隔。活化光源可包括储存要求用于发送活化光脉冲的能量的电容器。电容器可允许活化光脉冲按所需的频度发送。可以使用光敏元件以确定从光源发出的活化光的强度。光敏元件优选适于发送信号到控制器,它优选适于保持活化光的强度在选定水平。可以在活化光源和光敏元件之间放置滤光片以抑制一部分活化光射线接触光敏元件。此滤光片对于保持在光敏元件上的活化光强度在光敏元件的可探测范畴可能是必须的。
在一个实施方案中,可以使用光栅系统以控制活化光射线施加到透镜成形材料上。光栅系统优选包括可插入固化室以防止活化光到达透镜成形材料的空气驱动的光栅板。光栅系统也可和控制器结合,它可驱动汽缸以使光栅板插入固化室或从固化室中抽出。控制器优选允许光栅板在指定的时间间隔插入和抽出。控制器可从允许时间间隔的温度传感器接收信号,其中以透镜成形组合物和/或模具的温度的函数调节光栅的插入和/或抽出。温度传感器可以布置在邻近模腔和/或铸造腔的许多位置。
或者,光栅系统可包括可变暗以抑制活化光到达透镜成形材料的LCD滤光片。控制器优选用于在指定的时间间隔使LCD板变暗。控制器可从允许时间间隔的温度传感器接收信号其中以透镜成形组合物和/或模具的温度的函数调节LCD板的变暗。
在一个实施方案中,可使用单一剂量的活化光固化透镜成形组合物。控制器可监测在施加活化光期间透镜成形组合物的温度变化。活化光优选引发聚合反应这样透镜成形组合物温度开始上升。通过监测在一定时间内的温度变化控制器可确定温度变化速率。根据温度变化的速率控制器优选控制透镜成形组合物的聚合。当发现温度以比所需速率更快的速率上升时,根据前述试验确定所需速率,温度控制器可改变脉冲的强度和/或持续时间这样可降低温度变化速率。可以缩短活化光的持续时间和/或减少活化光的强度达到此效果。控制器也可增加吹过模具的冷却空气速率以帮助降低透镜成形组合物的温度。或者,如果反应的温度增加太慢,控制器可增加活化光的强度和/或增加脉冲的持续时间。此外,控制器可减少吹过模具的冷却空气速率以允许透镜成形组合物的温度以更快的速率上升。
其中温度可以控制的一种方式是在施加活化光期间通过监测温度,如在Tarshiani等的美国专利5,422,046中描述的那样。在活化光辐射期间,透镜成形组合物的温度倾向于上升。当温度达到预定的设定上限时优选关闭活化光源。活化能量的除去可使温度开始逐渐下降。当温度降低到预定的设定下限时优选开启活化光源。以此方式,可以将温度控制在所需的范围内。由于透镜形成聚合反应的本质此温度范围倾向于非常宽。例如,在预定的设定上限关闭活化光可能不能保证透镜成形组合物的温度会停止在此点。事实上,更可能的是在达到设定上限之后温度可能继续上升。为抵消此效应可将设定上限设定在低于在透镜形成过程期间所需的温度。这样的温度控制方法可能不足以控制温度。如图17所示,在透镜形成过程期间透镜成形组合物的温度增加可能不是恒定的。由于当过程继续时组合的温度增加变化,使用设定点上限以控制温度可能不能足够地防止组合物达到比所需温度更高的温度。此外,接近过程的完成时设定上限可能设定太低,由于活化光的剂量不够,因此阻止透镜成形组合物达到可足够保持聚合反应的温度。
在一个实施方案中温度控制过程可描述为改进的比例-积分-微分(“PID”)控制方法。优选,使用PID控制方法控制器用于操作透镜固化系统。控制器可使用许多因素以确定对于每个脉冲所施加的活化光剂量。控制器优选测量温度以及温度变化速率。
PID控制方法包括比例,积分和微分控制方法的结合。首先,比例控制,可以通过以能达到所需效果的方式混合两个控制因素而达到。对于透镜控制倾向于对温度控制具有最大影响的两个因素是活化光的剂量和冷却空气的流量。可以改变这两个因素以达到所需的温度响应。如果温度必须尽可能快地增加可以发送全部的光剂量而没有冷却空气存在。相似地,如果组合物必须快速冷却可仅以冷却空气处理样品。优选两个因素,入射光和冷却的施加,优选都施加以达到所需的温度响应。这些因素的混合物,或比例可控制组合物的温度。
比例控制的使用倾向于忽略影响透镜成形组合物的其它因素。在透镜形成过程期间,由于聚合反应的速率透镜成形组合物的温度可能变化。当组合物经受快速聚合速率时,组合物的温度可升高超过由活化光和冷却空气控制的比例设定所确定的数值。到过程的结束,由于组合物的聚合速率的降低,透镜可能变得过冷。因此比例控制的使用可能不足以控制此程序,并可能导致大于所需的组合物温度变化。
可以通过改变两个组分的比例响应于组合物的温度而克服这些限制。可以使用单一设定点以控制反应温度。当温度上升超过此设定点时可以调节活化光和冷却的比例使得温度开始回落到此设定点。如果温度降到低于设定点可以调节活化光和冷却的比例使温度增加回到设定点。典型地,为降低温度可以降低活化光的剂量和/或可以增加冷却空气的流量。为增加温度可以增加活化光的剂量和/或可以减少冷却空气的流量。
以此方式使用比例控制不会导致稳定的温度。根据设定点和透镜成形组合物对活化光剂量和/或冷却空气的变化的响应时间,温度可能振荡超过设定点,达不到稳定的数值。为更好地控制这样的系统,优选监测在预定时间内的温度变化速率。当温度上升时优选注意温度上升的速率。根据此变化速率然后控制器可改变活化光的剂量和/或冷却空气,这样可以达到更接近设定点的温度。由于速率会响应于聚合速率而变化,这样的系统可在整个过程中更好地控制透镜成形组合物的温度。
在一个实施方案中,控制器可以是改进的PID控制器或使用PID方案程序化以控制透镜固化单元的计算机。控制器优选在整个过程中监测透镜成形组合物的温度。此外,控制器可监测在整个反应过程中温度的变化速率。当要施加多个脉冲以控制聚合时,控制器优选控制每个脉冲的持续时间和强度以控制组合物的温度。在典型过程中优选在施加活化光脉冲之后监测温度的变化速率。如果温度呈现方向向上的趋势,在施加另外的光脉冲之前控制器优选等待温度达到最高点和开始下降。此峰值温度可在透镜形成整个过程中变化,如图17所示。在温度经过预定的设定点之后,可以将从由施加先前脉冲引起的温度变化速率计算的剂量施加到透镜成形组合物中。在发送光脉冲之后控制器可重复此程序几次。
当反应接近完成时,控制器检测到缺乏对最后曝光的响应(即透镜温度未显著地增加)。在此点控制器可施加最后的剂量以保证基本完全的固化和提醒操作人员从室中取出模具组合体。
控制到达透镜的光的剂量的一种方法可以是通过使用滤光片,如前所述。在一个实施方案中,可以使用LCD滤光片系统调节进入光的强度。LCD系统优选和控制器结合这样由LCD系统显示的图案可由控制器改变。控制器优选配置在LCD板上的光图案和区域使得具有最优固化强度图案的光击中模具组合体。产生的图案优选是根据要生产的透镜的处方和类型。
在另一个实施方案中,在固化循环期间控制器可活性地改变在LCD板上的图案。例如,可以调节光图案和暗区域使得透镜从透镜的中心开始固化,然后固化可以逐渐扩展到透镜的外边缘。这种类型的固化图案可以形成更均匀固化的透镜。在一此情况下,以此方式的固化也可用于改变形成透镜的最后放大率。
在另一个实施方案中,LCD板可以用作部分光栅以降低达到模具组合体的光强度。通过使整个LCD板变黑可以降低到达模具组合体任何部分的光数量。采用这种方式,通过在传送的和变暗的模式之间改变可以使用LCD板产生光的“脉冲”。通过具有产生这些“脉冲”的LCD板,闪光镇流器或相似的脉冲发生设备可能不是必须的。这样,控制器和LCD板的使用可简化系统。
在一些实施方案中,透镜可要求后固化过程。根据要形成的透镜的类型后固化过程可要求具体的条件。控制器优选用于产生响应于操作人员的输入的这些条件。
控制器优选用于控制灯440的操作(见图12)。在后固化程序期间灯优选在合适的时间开启和关闭。例如,在一些后固化操作中可能不需要光,这样在此过程中控制器可保持灯关闭。在其它过程期间,可使用灯以使透镜固化完全。在后固化程序期间控制器优选用于开启灯和控制灯保持开启的时间。在后固化程序期间控制器也可用于产生光脉冲。光脉冲的长度和频率都可以通过控制器控制。
在后固化操作期间,控制器优选用于控制加热设备418的操作。加热设备418优选开启和关闭以保持后固化单元中的预定温度。或者,当使用电阻加热器时,可以改变流过加热元件的电流以控制固化单元中的温度。和后固化单元结合的风扇的操作也优选由控制器控制。风扇可由控制器操作以在后固化单元中循环空气或将空气循环进/出后固化单元。
此外,控制器可提供系统诊断以确定系统是否合适地操作。当要进行日常维护时或当检测到系统错误时控制器可提醒用户。例如,控制器可监测通过涂层装置,透镜固化单元,或后固化单元的灯的电流以确定灯是否合适地操作。控制器可保持灯已经使用时间数的记录。当灯已经使用了预定的时间数时可将消息传送给操作人员以通知操作人员灯可能需要更换。控制器也可监测由灯产生的光的强度。可将光电二极管放置在邻近灯的位置以确定由灯产生的光的强度。如果光的强度落出预定的范围,可以调节施加到灯的电流以改变产生的光强度(增加电流以增加强度;或减少电流以减少强度)。或者,当由灯产生的光强度降到低于预定数值时控制器可传送消息通知操作人员灯需要更换。
控制器也可管理用于安全和节能目的的联锁系统。如果涂层装置或后固化单元的透镜抽屉组件开启时控制器优选用于防止灯开启。这样可防止由于粗心而使操作人员暴露在灯光下。用于涂层装置20的灯24优选位于盖板体22上(见图1)。为防止操作人员不经意地暴露在灯24的光下,优选在盖板体上设置一个开关,如前所述。控制器优选用于防止当盖板体开启时灯24开启。如果当透镜打开时盖板体开启控制器也可自动地将灯24关闭。此外,当灯关闭时控制器可通过保持风扇和其它冷却设备关闭而节能。
控制器也可用于和操作人员互动。控制器优选包括输入设备54和显示屏52。输入设备可以是键盘(如完整的计算机键盘或改进的键盘),光敏垫,触敏垫或相似的输入设备。许多由控制器控制的参数可依赖于操作人员的输入。在装置的初始设置中,控制器可允许操作人员输入要形成的透镜的类型。此信息可包括透镜的类型(透明的,紫外吸收的,光致变色的,有色的等),处方,和涂料的类型(如抗划伤的,或染色)。
根据信息控制器优选用于将信息传返回给操作人员。操作人员可根据指示选择用于模具组合体的模具组件。模具组件可以进行编码,这样控制器可通过用于每个模具组件的代码指示操作人员选择哪个模具。控制器也可确定将模具组件合适地密封在一起要求的垫片类型。象模具组件,垫片也可以是编码的以使选择合适的垫片更容易。
透镜成形组合物也可以是编码的。对于某些种类透镜的生产可能要求具体的透镜成形组合物。控制器可用于确定要求的具体组合物和将该组合物的代码传送给操作人员。当需要进行某些操作时或当特定的操作完成时控制器也可给操作人员发信号(如当将模具组合体放入固化单元时,当要取出模具组合体时,当要转移模具组合体时等)。
现在参见图38,塑料透镜固化装置的另一个实施方案由参考号1000指示。如图38所示,透镜成形装置1000包括至少一个涂层装置1020,一对堆叠的透镜固化单元1030和1035,后固化单元1040,和控制器1050。优选,装置1000包括两个涂层装置1020。涂层装置1020优选用于将涂料层涂敷到模具组件或透镜上。优选,涂层装置1020是旋转涂层装置。每个透镜固化单元,1030和1035,包括用于产生活化光的活化光源。活化光源优选用于将光作用于模具组合体。后固化单元1040优选用于完成部分固化的塑料透镜的聚合。后固化单元1040优选包括活化光源和热源。控制器1050优选是可编程逻辑控制器。控制器1050优选和涂层装置1020,透镜固化单元1030和1035,后固化单元1040结合这样控制器能够基本同时地操作四个单元1020,1030,1035,和1040。控制器1050可以是计算机。在塑料透镜的生产期间透镜固化步骤可能是过程的最耗时部分。通过向系统中加入另外的固化单元,可以增加系统的产量,允许操作人员在给定的时间内形成更多的透镜。透镜成形组合物
透镜形成材料可包括任何合适的液体单体或单体混合物和任何合适的光敏引发剂。在此使用的“单体”用于表示能进行聚合反应的任何化合物。单体可包括非聚合的材料或部分聚合的材料。当部分聚合的材料用作单体时,部分聚合的材料优选包含能进行进一步反应以形成新聚合物的官能团。透镜成形材料优选包括和活化光交互作用的光敏引发剂。在一个实施方案中,光敏引发剂吸收具有在300到400nm范围波长的紫外光。在另一个实施方案中,光敏引发剂吸收具有在380到490nm范围波长的光合光。优选过滤液体透镜成形材料以达到质量控制和通过从相反的模具组件378拉动环形垫片380和将液体透镜成形材料注入透镜模腔382而将透镜成形材料放入透镜模腔382中(见图11)。一旦以这样的材料填充了透镜模腔382,优选以相反的模具组件378将环形垫片放回密封位置。
本领域技术人员理解通过拆开相反的模具组件378而从透镜模腔382中取出固化透镜,透镜可以通常的方式,如研磨它的边缘进一步加工。
可聚合的透镜成形组合物包括包含芳香基的双(碳酸烯丙酯)官能化单体和至少一种包含两个选自丙烯酰基或甲基丙烯酰基的烯属不饱和基团的多烯官能化单体。在优选的实施方案中,组合物进一步包括合适的光敏引发剂。在其它优选的实施方案中,组合物可包括一种或多种包含选自丙烯酰基或甲基丙烯酰基的三烯属不饱和基团的多烯官能化单体,和染料。
包含芳香基的双(碳酸烯丙酯)官能化单体包括包含二羟基芳香基的双(碳酸烯丙酯)材料。单体衍生自其中包含二羟基芳香基的材料可以是包含一个或多个含二羟基芳香基。优选羟基直接连接到含二羟基芳香基的芳环碳原子上。单体是已知的和可以由本领域公知的程序制备。包含芳香基的双(碳酸烯丙酯)官能化单体可由如下通式表示:其中A1是衍生自包含二羟基芳香基材料的二价基团和每个R0独立地是氢,卤素,或C1-C4烷基。烷基通常是甲基或乙基。R0的例子包括氢,氯,溴,氟,甲基,乙基,正丙基,异丙基和正丁基。最常见的R0是氢或甲基;优选是氢。特别有用的二价基团A1的小类由如下通式表示:其中每个R1独立地是包含从1到约4个碳原子的烷基,苯基,或卤素;每个(a)的平均值独立地是从0到4的范围;每个Q独立地是氧基,磺酰基,具有从2到约4个碳原子的烷烃二基,或具有从1到约4个碳原子的亚烷基;n的平均值是从0到约3的范围。优选Q是甲基亚乙基,即,亚异丙基。
A1衍生自其中的包含二羟基芳香基的化合物也可以是多烯官能化扩链化合物。这样化合物的例子包括碱氧化物扩链的双酚。典型采用的碱氧化物是环氧乙烷,环氧丙烷或其混合物。作为示例,当对位,对位双酚以环氧乙烷扩链时,二价基团A1通常可由如下通式表示:其中每个R1,每个a,每个Q和通式II中相同,j和k的平均值每个独立地在从约1到约4的范围。
优选的含芳香基的双(碳酸烯丙酯)官能化单体由如下通式表示:
称作双酚A双(碳酸烯丙酯)。
许多化合物可用作包含两个或三个烯属不饱和基团的多烯官能化单体。优选的包含两个或三个烯属不饱和基团的多烯官能化合物可一般描述为脂族多羟基醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,例如,乙二醇,三甘醇,四甘醇,1,4-丁二醇,丙三醇,二甘醇,丁二醇,丙二醇,戊二醇,己二醇,三羟甲基丙烷,和三丙二醇的二和三丙烯酸酯和二和三甲基丙烯酸酯。包含两个或三个烯属不饱和基团的多烯官能化单体的具体合适例子包括三丙烯酸三羟甲基丙酯(TMPTA),二丙烯酸四甘醇酯(TTEGDA),二丙烯酸三丙二醇酯(TRPGDA),二甲基丙烯酸1,6己二醇酯(HDDMA)和二丙烯酸己二醇酯(HDDA)。
一般,用于引发透镜成形组合物聚合的光敏引发剂优选具有超过300-400nm范围的吸收光谱。在此范围光敏引发剂的高吸收性,然而,是不希望的,特别是铸造厚透镜时。以下是光敏引发剂的说明性例子:甲基苯甲酰甲酸酯,2-羟基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮,1-羟基环己基苯基酮,2,2-二-仲丁氧基苯乙酮,2,2-二乙氧基苯乙酮,2,2-二乙氧基-2-苯基-苯乙酮,2,2-二甲氧基-2-苯基-苯乙酮,安息香甲基醚,安息香异丁基醚,安息香,苯偶酰二硫化物,2,4-二羟基二苯酮,亚苄基苯乙酮,二苯酮和苯乙酮。优选的光敏引发剂化合物是1-羟基环己基苯基酮(从Ciba-Geigy以Irgacure 184买到),甲基苯甲酰基甲酸酯(从Polysciences,Inc.买到),或其混合物。
由于它提供较慢的聚合速率,甲基苯甲酰甲酸酯一般是优选的光敏引发剂。在聚合期间较慢的聚合速率倾向于防止过量的生成热(和引起的透镜裂缝)。此外,相对容易将液体甲基苯甲酰甲酸酯(它在室温下是液体)和许多丙烯酸酯,二丙烯酸酯,和碳酸烯丙酯化合物混合以形成透镜成形组合物。以甲基苯甲酰甲酸酯光敏引发剂生产的透镜倾向于显示更有利的应力图案和均匀性。
强吸收的光敏引发剂在透镜厚度的第一毫米会吸收大部分入射光,引起在此区域的快速聚合。在此深度以下剩余的光会产生更低的聚合速率,但会导致具有可见变形的透镜。理想的光敏引发剂具有高活性,但会具有更低的消光系数。在更长波长的光敏引发剂的更低的消光系数倾向于允许活化光更深地穿透入反应系统。活化光的此更深穿透允许光敏引发剂自由基在整个样品中均匀地形成和提供优异的全面固化。由于样品从顶部和底部都可以进行辐射,优选其中适当的活化光到达透镜的最厚部分的中心的系统。光敏引发剂溶解性和与单体体系的相容性也是重要条件。
另外的考虑是光敏引发剂片段在最终聚合物中的影响。一些光敏引发剂产生会赋予最终透镜黄色的片段。尽管实际上这样的透镜吸收非常少的光,它们是使用者无法接受的。
光敏引发剂常常是非常具体的体系,这样在一个体系中有效的可能在另一个体系中表现很差。此外,引发剂浓度,在很大程度上,会依赖于入射光强度和单体组合物。对于任何特定的配制剂引发剂的同一性和它的浓度是重要的。太高的引发剂浓度会导致透镜的裂缝和变黄。太低的引发剂浓度会导致材料聚合不完全并发软。
当高的光传送性不是必须时,染料和/或颜料是可以存在的非必要材料。
以上列出的非必要成分不是穷举。只要它们不严重影响良好的聚合物配制操作,可以以通常目的的通常量采用这些和其它成分。1.活化光可固化的透镜成形组合物
根据优选的实施方案,可以活化光固化的透镜成形组合物包括包含芳香基的双(碳酸烯丙酯)官能化单体,优选双酚A双(碳酸烯丙酯),与一种或多种包含两个丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的快速反应多烯官能化单体如二甲基丙烯酸1,6己二醇酯(HDDMA),二丙烯酸己二醇酯(HDDA),二丙烯酸四甘醇酯(TTEGDA),和二丙烯酸三丙二醇酯(TRPGDA),和非必要的包含三个丙烯酸酯基团的多烯官能化单体如三丙烯酸三羟甲基丙酯(TMPTA)的混合物。一般,包含丙烯酸酯基团的化合物比包含烯丙基基团的那些聚合更快。
根据一个实施方案,液体透镜成形组合物包括双酚A双(碳酸烯丙酯)以代替DEG-BAC。双酚A双(碳酸烯丙酯)单体具有比DEG-BAC高的折射率使得它更适于生产更薄的透镜,这对于相对厚的正或负透镜是重要的。双酚A双(碳酸烯丙酯)单体可从PPG Industries以商品名HIRII或CR-73买到。从此产品制备的透镜有时具有非常轻微的,很难检测到的程度的发黄。优选向组合物中加入少量9,10-蒽二酮和从BASF Wyandotte Corp.以Thermoplast Blue 684买到的1-羟基-4-[(4-甲基苯基)氨基]组成的蓝染料以抵消变黄。此外,如果将透镜进行上述的后固化热处理变黄倾向于消失。而且,如果不进行后固化,在环境温度下约2个月之后变黄倾向于消失。
TTEGDA是二丙烯酸酯单体,可从Sartomer和Radcure得到,由于它是降低变黄和产生非常透明的产品的快速聚合单体优选包括在组合物中。如果在更优选的组合物中包括太多的TTEGDA,即超过约25wt%,然而,最终的透镜易于产生裂缝和当此材料在大于40℃的温度下软化时可能太柔韧。如果完全排除TTEGDA,最终的透镜可能太脆。
HDDMA,是在两个甲基丙烯酸酯基团之间具有非常坚硬主链的二甲基丙烯酸酯单体可从Sartomer得到。由于它产生更坚硬的聚合物和增加最终透镜的硬度和强度,HDDMA优选包括在组合物中。此材料和双酚A双(碳酸烯丙酯)单体是非常相容的。HDDMA有助于高温刚度,聚合物透明度和聚合速度。
TRPGDA是二丙烯酸酯单体,可从Sartomer和Radcure得到,由于它提供良好的强度和硬度而不给最终的透镜带来脆性,优选包括在组合物中。此材料也比TTEGDA更坚硬。
TMPTA是三丙烯酸酯单体,可从Sartomer和Radcure得到,由于它比二官能化单体在最终的透镜中提供更多的交联,优选包括在组合物中。TMPTA具有比TTEGDA更短的主链,和增加最终透镜的高温刚度和硬度。而且,此材料有助于防止最终透镜的光学失真。TMPTA也有助于在聚合期间的高收缩。在优选的组合物中包括太多的此材料会使最终的透镜太脆。
优选使用的单体中的一些,如TTEGDA,TRPGDA和TMPTA,包括杂质,并且在它们的某些市售类型中带有黄色。优选将它们通过包括氧化铝粉末-碱性的氧化铝柱(碱性)而降低或除去这些单体的黄色。在经过氧化铝柱后从不同来源获得的单体之间的差异可基本消除。然而,优选从提供具有最少量包含在其中的杂质的单体的来源获得单体。优选在其聚合之前过滤组合物以除去悬浮粒子。2.含有紫外/可见光吸收材料的透镜成形组合物
可将吸收各种程度的紫外/可见光的材料用于眼镜片中以抑制紫外/可见光透过眼镜片。术语“紫外/可见光”用于表示具有在紫外光范围或紫外和可见光范围内的波长的光。术语“紫外/可见光吸收化合物”表示吸收紫外/可见光的化合物。包括紫外/可见光吸收化合物的眼镜片可有利地抑制紫外/可见光传送到带透镜的用户的眼睛上。这样,包含紫外/可见光吸收化合物的眼镜片可用于保护人们的眼睛不受紫外/可见光的伤害。光致变色颜料是一种类型的紫外/可见光吸收化合物。包含卤化银粒子或悬浮在整个透镜主体中的卤化亚铜粒子的光致变色无机透镜是公知的和已经在市场上销售几十年。这样的无机透镜,然而,当和有机透镜比较时对于佩带者具有较重和不舒服的缺点。所以,目前生产的大多数眼镜片是由有机材料而不是无机材料制成。因此,光致变色塑料眼镜片已经成为近年来相当关注的主题。
提供能展示光致变色性能的塑料眼镜片的努力主要围绕以光致变色颜料渗透和/或覆盖已经形成的透镜的表面。此一般技术可以由许多具体的方法来实现。例如,(a)可将透镜浸泡在包含光致变色颜料的热浴中,(b)可以通过溶剂协助的传递工艺将光致变色颜料传递到塑料透镜的表面上,或(c)可将包含光致变色颜料的涂料涂敷到透镜的表面上。这样方法的问题是在低温下透镜常常不能吸收足够的光致变色颜料,导致不能显示可接受的光致变色性能的眼镜片。令人遗憾地,由于可能发生包含在透镜中的聚合物的高温降解,在光致变色颜料的吸收期间增加使用的温度可能不是此问题的解决方法。
也已经尝试将光致变色颜料引入到液体单体中,该单体塑料透镜是热聚合的。见Rickwood等的美国专利4,913,544,其中公开了将二甲基丙烯酸三甘醇酯单体和0.2wt%的各种螺-噁嗪和0.1%的过氧化苯甲酰结合和然后热聚合以形成非处方眼镜片。一般,将光致变色颜料引入到从其中透镜是聚合的液体单体中的努力已经是不成功的。相信用于引发热聚合反应的有机过氧化物催化剂倾向于损害光致变色颜料,减少它们的光致变色响应。
使用活化光以引发透镜成形组合物的聚合而达到眼镜片的固化,一般要求组合物显示较高程度的活化光可传送性,这样活化辐射可穿透到透镜腔的更深区域。否则获得的铸造透镜可具有光学色差和变形。铸造透镜也可包含在最接近透明模具表面的区域中的固化材料层,不完全固化的,或凝胶化的,或几乎不凝胶化的,或甚至是液体的夹层内层。通常,当向正常可固化的透镜成形组合物中加入少量本领域公知类型的紫外/可见光吸收化合物时,在活化光存在的情况下包含在透镜腔中的所有透镜成形组合物基本可为液体。
当在紫外光下曝光时,可用于光致变色眼镜片的光致变色颜料吸收紫外光并从未活化态变成活化态。透镜成形组合物中光致变色颜料,以及其它紫外/可见光吸收化合物的存在,一般不能允许足够的活化辐射穿透到透镜腔的深处而足以引起光敏引发剂的分解和引发透镜成形组合物的聚合。这样,使用活化光(如,如果活化光具有在紫外或可见区域的波长)可能难以固化包含紫外/可见光吸收化合物的透镜成形组合物。因此需要提供一种使用活化光引发包含紫外/可见光吸收化合物的眼镜片单体的聚合的方法,而不管紫外/可见光吸收化合物的高活化光吸收特性。非光致变色颜料的紫外/可见光吸收化合物的例子可为固定染料和无色添加剂。
在一个实施方案中,可以由包括单体,紫外/可见光吸收化合物,光敏引发剂,和共引发剂的透镜成形组合物制备眼科眼镜片。在此,“眼科眼科片”用于表示任何塑料眼镜片,包括处方透镜,非处方透镜,渐行性透镜,太阳镜,和双焦点透镜。透镜成形组合物(液体形式)优选放置在由第一模具组件和第二模具组件围成的模腔中。相信作用于模具组件以活化光敏引发剂的活化光引起光敏引发剂形成聚合物链自由基。优选聚合物链自由基和共引发剂的反应比和单体的反应更容易。共引发剂可和光敏引发剂或聚合物链自由基的片段或活化物质反应以在活化光的水平相对低或不存在的透镜腔区域生产单体引发的物质。
优选,选择作为透镜成形组合物组分的单体能够溶解加入到其中的紫外/可见光吸收化合物。在此“溶解”用于表示可以基本均匀地与其混合。例如,单体可选自用于紫外/可见光吸收透镜成形组合物的多醚(碳酸烯丙酯)单体,多官能化丙烯酸酯单体,和多官能化甲基丙烯酸酯单体。
在一个实施方案中,以下单体的混合物,在此称作PRO-629,可以在要求用于制备透镜成形组合物的其它组分加入之前共混在一起。此单体的共混物优选用作透镜成形组合物的基础,其中加入紫外/可见光吸收化合物。
32%的二丙烯酸三丙二醇酯(SR-306)
21%的二丙烯酸四甘醇酯 (SR-268)
20%的三丙烯酸三羟甲基丙酯(SR-351)
17%的双酚A双碳酸烯丙酯(HiRi)
10%的二甲基丙烯酸己二醇酯(SR-239)以上所列的丙烯酸类和甲基丙烯酸类单体可从Exton,Pennsylvania的Sartomer Company买到。双酚A双碳酸烯丙酯可从Pittsburgh,Pennsylvania的PPG买到。二甲基丙烯酸己二醇酯在此称作HDDMA。
聚合抑制剂可以相对低的水平加入到单体混合物中以抑制单体在不适当的时间(如在贮存期间)的聚合。优选将约0到50ppm的单甲基醚对苯二酚(MEHQ)加入到单体混合物中。也优选单体混合物的酸度尽可能低。优选小于约100ppm的丙烯酸存在于混合物中。也优选单体混合物的水含量相对低,优选小于约0.15%。
光敏引发剂包括:可从Ciba Additives以商品名Irgacure 184买到的1-羟基环己基苯基酮;可从Ciba Additives以商品名Irgacure 1700买到的双(2,6-二甲氧基苯甲酰)(2,4,4-三甲基苯基)膦氧化物和2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的混合物;可从Ciba Additives以商品名Irgacure1800和Irgacure 1850买到的双(2,6-二甲氧基苯甲酰)(2,4,4-三甲基苯基)膦氧化物和1-羟基环己基苯基酮的混合物;可从Ciba Additives以商品名Irgacure 651买到的2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮;可从CibaAdditives以商品名Darocur 1173买到的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮;可从Ciba Additives以商品名Darocur 4265买到的2,4,6-三甲基苯甲酰-二苯基膦氧化物和2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮的混合物;可从Pascagoula,Mississippi的First Chemical Corporation买到的2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP);可从Sartomer Company以商品名KB-1买到的苯偶酰二甲基缩酮;可从Sartomer Company以商品名Esacure KIP100F买到的α羟基酮引发剂;2-甲基噻吨酮(MTX),2-氯-噻吨酮(CTX),噻吨酮(TX),和氧杂蒽酮,所有以上都可从Aldrich Chemical买到;可从在Flushing,New York的Aceto Chemical买到的2-异丙基-噻吨酮(ITX);可从Sartomer Company以商品名SarCat CD 1010,SarCat 1011,和SarCat KI85买到的三芳基锍六氟锑酸盐和碳酸丙烯酯的混合物;可从Sartomer Company以商品名SarCat CD-1012买到的二芳基碘鎓六氟锑酸盐;可从Ciba Additives以商品名Irgacure 500买到的二苯酮和1-羟基环己基苯基酮的混合物;可从Ciba Additives以商品名Irgacure369买到的2-苄基-2-N,N-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-1-丁酮;可从Ciba Additives以商品名Irgacure 907买到的2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基-丙-1-酮;可从Ciba Additives以商品名Irgacure 784 DC买到的双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双-[2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛;可从Sartomer Company以商品名EsaCure TZT买到的2,4,6-三甲基-二苯酮和4-甲基-二苯酮的混合物;和都来自在Milwaukee,Wisconsin的Aldrich Chemical的过氧化苯甲酰和甲基苯甲酰甲酸酯。
优选的光敏引发剂是可从在Tarrytown,New York的CibaAdditives以商品名CGI-819买到的双(2,6-二甲氧基苯甲酰)(2,4,4-三甲基苯基)膦氧化物。在包含光致变色化合物的透镜成形组合物中存在的CGI-819的量优选是从按重量约30ppm到按重量约2000ppm。
共引发剂包括可从Sartomer Company以商品名CN-381,CN-383,CN-384,和CN-386买到的反应性胺共引发剂,其中这些共引发剂是单丙烯酰胺,二丙烯酰胺,或其混合物。其它共引发剂包括N-甲基乙醇胺(NMDEA),三乙醇胺(TEA),乙基-4-二甲基氨基苯甲酸酯(E-4-DMAB),乙基-2-二甲基氨基苯甲酸酯(E-2-DMAB),所有都可从AldrichChemicals买到。也可以使用的共引发剂包括正丁氧基乙基-4-二甲基氨基苯甲酸酯,对-二甲基氨基苯甲醛。其它共引发剂包括可从Pascagoula,Mississippi的The First Chemical Group买到的N,N-二甲基-对甲苯胺,辛基-对(二甲基氨基)苯甲酸酯。
优选,共引发剂为可从Milwaukee,Wisconsin的Aldrich Chemical买到的N-甲基乙醇胺(NMDEA),为可从Sartomer Company买到的CN-384,或也为可从Sartomer Company买到的CN-386。在包含光致变色化合物的透镜成形组合物中存在的NMDEA的量优选是在按重量约1ppm到7wt%之间,更优选在约0.3wt%到2wt%之间。此外,某些可加入到透镜成形组合物中以在透镜中产生背景颜色(即使透镜染色)的固定颜料,也可作为共引发剂。这样的固定颜料的例子包括Thermoplast Blue P,Oil Soluble Blue II,Thermoplast Red 454,Thermoplast Yellow 104,Zapon Brown 286,Zapon Brown 287,所有都可从在Holland,Michigan的BASF Corporation买到。
可加入到正常的紫外/可见光可传送透镜成形组合物中的紫外/可见光吸收化合物包括2-(2H苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3四甲基丁基)苯酚和2-羟基-4-甲氧基二苯酮,两个都可从Aldrich Chemical买到以及可从Ciba Additives以商品名Tinuvin 400买到的2-[4-((2-羟基-3-十二烷氧基丙基)-氧基)-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪和2-[4-((2-羟基-3-十三烷氧基丙基)-氧基)-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪的混合物,可从Ciba Additives以商品名Tinuvin 1130买到的多(氧基-1,2-乙烷二基),α-(3-(3-(2H-苯并三唑2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基)-1-氧基丙基)-ω-羟基和多(氧基-1,2-乙烷二基),α-(3-(3-(2H-苯并三唑2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基)-1-氧基丙基)-ω-(3-(3-(2H-苯并三唑2-基)-5-(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯基)-1-氧基丙氧基)的混合物。其它紫外/可见光吸收剂可包括Tinuvin 328,Tinuvin 900,2-(2羟基-5-甲基-苯基)苯并三唑,丙烯酸乙基-2-氰基3,3-二苯酯,和水杨酸苯酯。
尽管许多族的光致变色颜料可以引入到单体的共混物中,单独地引入或以结合方式引入,螺吡喃,螺吩噁嗪,螺吡啶苯并噁嗪,螺苯并噁嗪,吩噁嗪,苯并吡喃,螺噁嗪,螺吩吡喃,吲哚螺吩噁嗪,吲哚螺吩吡喃,二芳基吩吡喃和有机金属材料是特别令人感兴趣的。可从在Hauppauge,New York的Marks Polarized Corporation以商品名A241买到的苯基汞化合物可能是合适的有机金属材料。光致变色颜料在透镜成形组合物中存在的量优选足以提供可观察到的光致变色效果。光致变色颜料在透镜成形组合物中存在的量可在从约按重量1ppm到5wt%的宽范围。在优选的实施方案中,光致变色颜料存在的范围是从约30ppm到2000ppm。在最优选的组合物中,光致变色颜料存在的范围是约150ppm到1000ppm。可以根据要生产透镜的厚度调节浓度以获得最优的可见光吸收特性。
在一个实施方案中,受阻胺光稳定剂可以加入到透镜成形组合物中。据信使有害的聚合物自由基失活,这些材料可降低由于曝光在紫外光下而引起的固化聚合物的降解速率。这些化合物可有效终止氧和碳自由基,并这样影响不同阶段的自动氧化和光降解。有用的受阻胺光稳定剂是可从Ciba Additives以商品名Tinuvin 292买到的双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-癸二酸酯。受阻酚抗氧剂和热稳定剂也可加入到透镜成形组合物中。在此的受阻酚化合物包括可从Ciba Additive以商品名Irganox 1035买到的双(3,5-二叔丁基-4-羟基)羟基肉桂酸硫二亚乙酯和可从Ciba Additive以商品名Irganox 1076买到的十八烷基-3,5-双(1,1-二甲基乙基)-4-羟基苯丙酯。
优选,在透镜成形组合物中使用多于一种的单体和多于一种的引发剂以保证以活化光的透镜成形组合物的初始聚合不会在太短的时间内发生。这样的透镜成形组合物的使用可允许对凝胶形成的更大控制,导致对透镜光学质量的更好控制。此外,可以达到对释放热产生速率的更大控制。这样,可以防止典型地由热的释放引起的透镜的裂缝和透镜从模具的过早释放。当将CGI-819单独作为光敏引发剂并结合其中已经加入紫外/可见光吸收化合物的PRO-629单体共混物时,可观察到差的引发剂体系的例子。当使用这样的引发剂体系时,在透镜腔表面附近反应速率较快而在腔室的更深区域反应速率非常慢。获得的透镜表现出不希望的波纹和变形。
在另一个例子中,少量的共引发剂,即NMDEA加入到上述透镜成形组合物中。在固化过程期间,当以600微瓦/cm2的活化光连续照射组合物时产生两个独立的热波。对于上现象的一种可能解释是第一个是由NMDEA的反应引起和第二个波是由CGI-819未转化部分的反应引起。另一种可能的解释是由于活化光分别都作用于模具组件的底部和顶部,在透镜成形组合物顶部部分的反应速率比在底部部分的反应速率快。令人遗憾地,获得的透镜具有波纹和变形。假定,然而,当CGI-819和NMDEA的量都增加时,两个放热波会及时靠得更近,可使透镜的光学质量改进,透镜的硬度增加,和热生成的速率足够低以防止裂缝和透镜从模具的过早释放。
可以预料,当受到刚性,无色差透镜的完全聚合和生产的约束而使两种引发剂的总量最小化时可以达到引发剂的最优量。光敏引发剂对共引发剂的相对比例可以通过试验优化。例如,包括光敏引发剂而没有共引发剂的紫外/可见光吸收透镜成形组合物可以固化。如果在获得的透镜中观察到波纹和变形,然后可通过增加数量向透镜成形组合物中加入共引发剂直到形成具有最好光学性能的透镜。可以预料应当避免在透镜成形组合物中过量共引发剂以抑制迅速聚合,透镜的变黄,和残余物迁移,未反应的共引发剂向最终透镜表面迁移的问题。
下表可用作对于各种紫外/可见光吸收透镜成形组合物合适的光敏引发剂/共引发剂体系选择的指南。
光敏引发剂指南
光敏引发剂 变黄 气味 存放期 | 透镜成形组合物 | |||||
UV吸收 UV吸收 UV吸收光致变色 固定颜料 无色的 | ||||||
CGI819 | 中等 | 低 | 好 | 好 | 好 | 好 |
Irgacure 184 | 低 | 低 | 好 | 好 | 好 | 好 |
Irgacure 651 | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 好 | 不优选 |
Irgacure 1700 | 高 | 低 | 中等 | 好 | 好 | 不优选 |
Irgacure 1800 | 中等 | 低 | 好 | 好 | 好 | 不优选 |
Irgacure 1850 | 中等 | 低 | 好 | 好 | 好 | 好 |
Darocur 1173 | 高 | 低 | 好 | 好 | 好 | 不优选 |
Darocur 4265 | 高 | 中等 | 中等 | 好 | 好 | 不优选 |
DEAP | 高 | 强 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
KB-1 | 高 | 强 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
EsaCureKIP100F | 高 | 强 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
Irgacure 369 | 高 | 中等 | 差 | 不优选 | 好 | 不优选 |
Irgacure 500 | 高 | 强 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
Irgacure784DC | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
Irgacure 907 | 高 | 强 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
过氧化苯甲酰 | 中等 | 低 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
甲基苯甲酰甲酸酯 | 中等 | 低 | 中等 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
EsaCure TZT | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
ITX | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 好 | 好 |
MTX | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 好 | 好 |
CTX | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
TX | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
氧杂蒽酮 | 高 | 低 | 差 | 不优选 | 不优选 | 不优选 |
CD-1010 | 低 | 低 | 差 | 好 | 不优选 | 不优选 |
CD-1011 | 低 | 低 | 差 | 好 | 不优选 | 不优选 |
CD1012 | 低 | 低 | 差 | 好 | 好 | 好 |
共引发剂指南
共引发剂 | 透镜成形组合物 | ||
UV吸收光致变色 UV吸收固定颜料 UV吸收无色的 | |||
CN-383 | 好 | ||
CN-384 | 好 | 好 | 好 |
CN-386 | 好 | 好 | 好 |
NMDEA | 好 | 好 | 好 |
N,NMDEA | 不优选 | 不优选 | |
TEA | 不优选 | 不优选 | |
E-4-DMAB | 好 | 不优选 | 不优选 |
E-2-DMAB | 不优选 | 不优选 |
如上所述,在透镜成形组合物的固化过程期间发生放热反应。由于放热反应的发生,透镜成形组合物的较厚部分比组合物的较薄部分可产生更多的热。相信在较厚部分的反应速度比在较薄部分的要慢。这样,在正透镜中“环形效应”可能发生其中透镜成形组合物较薄的外部部分在透镜成形组合物较厚的内部部分之前达到它的完全固化状态。相反,在负透镜中透镜成形组合物较薄的内部部分在透镜成形组合物较厚的外部部分之前达到它的完全固化状态。
使用上述透镜成形组合物形成的眼镜片可适用于作为处方透镜或非处方透镜。特别地,这样的透镜可用作太阳镜。有利地,光致变色太阳镜片会保留颜色中足够的光以使用户看清楚的同时抑制紫外光透过透镜。在一个实施方案中,背景颜料可加入到光致变色透镜中以使透镜在所有的时间出现象典型的太阳镜的颜色的浓阴影。3.可变色的光致变色透镜成形组合物
光致变色化合物倾向于强烈吸收某些波长的光和从无色状态变为有色状态。光致变色化合物的“无色状态”定义为其中化合物不显示颜色或仅有轻微量的颜色的状态。光致变色化合物的“有色状态”定义为其中光致变色化合物具有比无色状态显著强的可见光颜色的状态。“光致变色活化光源”定义为产生具有引起光致变色化合物从无色状态变为有色状态的波长的光的任何光源。“光致变色活化光”定义为具有能引起光致变色化合物从无色状态变为有色状态的波长的光。光致变色活化光典型地包括具有在从200nm到约500nm之间波长的光。光致变色活化光源也可产生除光致变色活化光以外其它波长的光。
在曝光在光致变色活化光源(如紫外光)下时,透明和正常是无色的光致变色化合物会变成有色的和,因此,可传送更少的可见光。当从光致变色活化光源移开时,光致变色物质倾向于恢复回它的无色状态。这可由以下公式表示:
相信无色形式和有色形式平衡。可以通过光致变色活化光(由hν表示)的存在而控制在无色形式和有色形式之间的平衡。如果光致变色化合物曝光在光致变色活化光源下,平衡倾向于向光致变色化合物的有色状态移动。当光致变色活化光移除,或降低,或如果光致变色化合物加热时,平衡倾向于移动回光致变色化合物的无色状态。在没有光致变色活化光的情况下(如在室内时)眼镜倾向于保持无色和光可传送的。当曝光在光致变色活化光源(如太阳光)下时,光致变色化合物变成活化的和有色的,降低透镜的光传送性。术语“活化颜色”定义为当包括在眼镜片中的光致变色化合物曝光在光致变色活化光下变成活化的和有色的时眼镜达到的颜色。以此方式,光致变色化合物可允许使用单个透镜可同时作为室内透镜和室外透镜。
当被引入到透明塑料透镜中和由曝光在光致变色活化光源下活化时,光致变色化合物倾向于显示各种颜色(如红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫,紫,灰和棕),使光致变色化合物在其中的透镜显示光致变色化合物的颜色。这样,可以通过分散在眼镜片中的特定光致变化化合物而控制光致变色眼镜片的活化颜色。
已知通过以两种或多种现有的光致变色化合物形成眼镜片,光致变色眼镜片的活化颜色可呈现更中性的颜色,如棕色或灰色。Crano等的美国专利4,968,454描述了包括两种用于形成塑料透镜的光致变色化合物的组合物。在光致变色活化光源存在的情况下形成的塑料透镜显示灰色或棕色。Crano等描述了在塑料透镜中使用两种或多种有机光致变色化合物。在光致变色活化光源存在的情况下,一种有机光致变色化合物显示在约590nm到约700nm之间范围的最大吸收。其它的有机光致变色化合物显示在约400nm到约500nm之间范围的最大吸收。可以改变化合物的比例以生产显示各种活化颜色的透镜。典型地,光致变色化合物的比例或使用的具体光致变色化合物都可以影响透镜活化颜色的变化。
在一个实施方案中,包括两种或多种光致变色化合物的组合物可进一步包括光效应物组合物以生产具有与由光致变色化合物而没有光效应物组合物时产生的活化颜色不同的活化颜色的透镜。所述光效应物组合物可包括吸收光致变色活化光的任何化合物。光效应物组合物可包括光敏引发剂,非光致变色紫外/可见光吸收剂(如上定义),非光致变色染料,和紫外光稳定剂。以此方式,不改变光致变色化合物的比例和/或组成可改变透镜的活化颜色。在使用之前准备大批量透镜成形组合物时这可能是特别重要的。如果要生产具有各种活化颜色的光致变色透镜,对于每一种有色透镜典型地必须准备单独的透镜成形组合物。通过使用光效应物组合物,可以使用单一透镜成形组合物作为基础溶液而向其中加入光效应物以改变形成透镜的活化颜色。
可以通过在它们的有色状态的光致变色化合物的可见光吸收以确定光致变色透镜的活化颜色。当存在两种光致变色化合物时,在有色和无色形式之间的平衡可由以下公式表示: 其中PC1无色表示第一种光致变色化合物的无色形式;其中PC2无色表示第二种光致变色化合物的无色形式;PC光1表示引起PC1无色转变到它的有色状态(PC1有色)的光波长;PC光2表示引起PC1无色转变到它的有色状态(PC2有色)的光波长。如图37所示,根据光致变色化合物的化学结构,可活化光致变色化合物PC1和PC2的光波长可不同。活化第一种光致变色化合物PC1的PC光1,具有在从约λ1nm约到λ2nm之间的波长。活化第二种光致变色化合物的PC光2,具有在从约λ3nm约到λ4nm之间的波长。这此波长范围可以不同(如图37所示)或可以基本相同。
吸收光致变色活化光的光效应物组合物的加入可引起成形透镜活化颜色的变化。活化颜色的变化可依赖于由光效应物组合物吸收的光致变色活化光范围。根据光效应物组合物的吸光度,光效应物组合物的加入对透镜的活化颜色可具有不同的影响。在一个实施方案中,光效应物组合物可影响第一种光致变色化合物(PC1)的光致变色活性。如以下公式所示,光效应物组合物(效应物1)的存在可引起PC1平衡的移动同时对PC2有很少或没有影响。
当透镜曝光在光致变色活化光源下时,这样的效果可引起产生的PC1有色的浓度增加或减少。其它光致变色化合物PC2的平衡没有显著改变。这样,透镜的活化颜色可以和不包括光效应物组合物(效应物1)的透镜的活化颜色显著不同。在上述情况下,如果PC1有色的浓度,例如减少,透镜的活化颜色向PC2的活化颜色移动。例如,如果仅包括PC1的透镜的活化颜色是蓝-绿色;仅有PC2的是红色;包括PC1和PC2的是灰色;如果PC1有色的浓度减少,透镜的活化颜色可变得更红(如从灰向绿,黄,橙,或红移动)。推理可知,这样的效应物可具有在接近PC光1区域的光区域的吸光度。效应物通过和PC1对于光的竞争而影响由于PC1的光致变色活化光的吸收。由于它的活性光致变色活化光范围和PC1的光致变色活化光范围显著不同,PC2保持相对未受光效应物组合物的影响。这由图37表示,其中效应物1表示为具有在PC1光1区域的吸收。通过和PC1对于光致变色活化光的竞争,效应物1可引起要生产的PC1有色的量的减少。
在另一个实施方案中,光效应物可影响两种光致变色化合物,改变生产的PC1有色和PC2有色的量。以下的公式表示此情况:
当透镜曝光在光致变色活化光源下时,这样的效应可引起产生的PC1有色和PC2有色两者浓度的增加或减少。平衡中的此改变可引起透镜的活化颜色和不包括光效应物组合物的透镜的活化颜色的显著不同。在上述情况下如果PC1有色的浓度(例如)减少和PC2有色的浓度(例如)增加透镜的活化颜色可向PC2有色的活化颜色移动。例如,如果仅包括PC1的透镜的活化颜色是蓝-绿色;仅有PC2的是红色;PC1和PC2都有的是灰色;在光效应物存在的情况下,透镜的活化颜色可变得更红。移动的方向可依赖于哪种光致变色化合物受到光效应物组合物存在的影响更多。推理可知,光效应物组合物(效应物2)可在显著地重叠PC光1和PC光2区域的区域有吸光度。光效应物组合物通过和化合物对于具有合适活化波长的光的竞争而影响由于PC1和PC2两者的光致变色活化光的吸收。如果光效应物影响PC1的光致活化光吸收比影响PC2的程度更大则颜色向PC2方向移动。或者,如果光效应物影响PC2的光致活化光吸收比影响PC1的程度更大,则活化颜色可向PC1方向移动。在图37中,效应物2表示为具有在PC1和PC2两者吸收区域的吸收。
在另一个实施方案中,光效应物组合物可影响第二种光致变色化合物(PC2)的光致变色活性。如以下公式所示,光效应物组合物(效应物3)的存在可引起PC2平衡的移动同时对PC1有很少或没有影响。
当透镜曝光在光致变色活化光源下时,这样的效应可引起产生的PC2有色浓度的增加或减少。其它光致变色化合物PC1的平衡可不显著改变。在上述情况下,如果PC2有色的浓度(例如)减少,透镜的活化颜色向PC1的活化颜色移动。例如,如果仅包括PC1的透镜的活化颜色是蓝-绿色;仅有PC2的是红色;PC1和PC2都有的是灰色;如果PC1有色的浓度减少透镜的活化颜色可变得更蓝(如从灰向绿,绿-蓝,或蓝移动)。推理可知,这样的效应物可具有在接近PC光2区域的光区域的吸光度。效应物通过和PC2对于光的竞争而影响由于PC2的光致变色活化光的吸收。由于它的活性光致变色活化光范围和PC2的光致变色活化光范围显著不同,PC1保持相对未受光效应物组合物的影响。这由图37表示,其中效应物3表示为具有在PC光2区域的吸收。通过和PC2对于光致变色活化光的竞争,效应物3可引起要产生的PC2有色的量的减少。
尽管上述例子涉及使用两种光致变色化合物,光效应物组合物可用于影响包括超过两种光致变色化合物的透镜的活化颜色。由于其中光致变色化合物吸收光致变色活化光的范围的多样性,这些体系的颜色变化可比上述的有更大的变化。例如,如果存在三种光致变色化合物,具有红,蓝和绿的活化颜色,根据光效应物组合物和光致变色活化光的交互作用可以产生许多颜色。光效应物可吸收光致变色活化光,这样降低三种光致变色化合物的两种的有色形式的浓度。形成的透镜可具有最接近于未受影响的光致变色化合物的活化颜色的颜色。在上述例子中,可以通过加入光效应物获得具有基本蓝,红或绿的活化颜色的透镜。或者,光效应物化合物可降低仅有一种光致变色化合物的有色形式的浓度。在上述例子中,透镜的活化颜色可变成黄色(从红和绿,以降低蓝的量),绿-蓝色(从绿和蓝,以降低红的量)或紫色(从红和蓝,以降低绿的量)。可以通过变化光效应物组合物的组成产生活化颜色的完整光谱,而不用必须改变光致变色化合物的比例或化学组成。
应当理解光效应物组合物可包括一种或多种光效应物化合物。多个光效应物化合物的使用可允许透镜的活化颜色进一步改变。
在另一个实施方案中,光致变色活化光染料可加入到透镜成形组合物中以改变透镜的活化颜色。当曝光在可见光下时,染料优选具有染料颜色。然而,在光致变色活化光存在或不存在的情况下染料颜色并不显著改变。当和包括至少一种光致变色化合物的透镜成形组合物混合时,染料可改变透镜的活化颜色以及在没有光致变色活化光存在的情况下透镜的颜色。
在一个实施方案中,染料可影响光致变色化合物的光致变色活性。当染料加入到透镜中时没有染料形成的透镜的活化颜色优选改变。根据选择的染料类型透镜的活化颜色改变。在一个实施方案中,染料可影响由于光致变色化合物的光致变色活化光的吸光度。透镜的活化颜色可以是染料颜色和光致变色颜色的混合。例如,如果染料是蓝色和光致变色化合物是红色,透镜可以是紫色(即两种颜色的结合)。
应当理解透镜的活化颜色可以显著不同于其中光致变色化合物不受染料影响的透镜的活化颜色。当由于光致变色化合物的光致变色活化光的吸收不受染料影响时,光致变色化合物的有色形式的强度可能不降低。这样,从染料颜色和光致变色化合物的有色形式的完整强度的混合物形成透镜的活化颜色。当染料影响光致变色化合物的光致变色活化光吸光度时,透镜的颜色是基于染料颜色和光致变色化合物的有色形式的降低强度的结合。光致变色化合物的有色形式的降低强度可使透镜具有和当未受影响的有色形式光致变色化合物和染料混合时产生的颜色基本不同的颜色。
尽管如上所述对于一种光致变色化合物,应当理解染料可对光致变色化合物的混合物有影响,这样可以达到颜色的完整光谱。根据存在的光致变色化合物,合适染料的选择可允许不改变光致变色化合物的比例而改变透镜的颜色。
在一个实施方案中,透镜成形组合物包括至少两种光致变色化合物。优选选择光致变色化合物使得具有在可见光谱相反端的活化颜色(如蓝和红)。在一个实施方案中,光致变色化合物可以是ReversaeolBerry Red(提供红色活化颜色)和Reversaeol Sea Green(提供蓝-绿色)。这两种光致变色化合物的合适混合物使形成的透镜具有灰色的活化颜色。效应物的加入可引起形成的透镜具有许多活化颜色(如红,橙,黄,黄绿,绿,水绿,蓝,紫,紫,或棕)。不改变在第一种和第二种光致变色化合物之间的比例而达到颜色的这些变化。
可以使用基于单体的PRO-629混合物的透镜成形组合物以开发光致变色透镜(见标题为“包括紫外/可见光吸收材料的透镜成形组合物”的部分)。透镜成形组合物的剩余部分优选包括光敏引发剂,共引发剂,光致变色化合物。透镜成形组合物中光致变色颜料的量可以在从按重量约1ppm到5wt%的很大范围。在优选的组合物中,光致变色颜料的量是从约30ppm到2000ppm。在更优选的组合物中,光致变色颜料的量是从约150ppm到1000ppm。可以根据要生产的透镜的厚度调节浓度以获得最优的可见光吸收特性。
为改变从此基础组合物形成的活性透镜的颜色,光效应物组合物可加入到基础组合物中。光效应物组合物优选包括一种或多种光效应物。光效应物组合物可以是一种或多种光效应物的纯组合物。或者,可以在具有和基础组合物相似组成的溶液中稀释光效应物。光效应物优选包括光致变色活化光吸收化合物。更优选,加入非光致变色的光致变色活化光吸收化合物以改变形成透镜的活化颜色。光效应物的例子包括聚合抑制剂(如MEHQ),光敏引发剂,共引发剂,固定颜料和染料,和受阻胺光稳定剂。所有这些种类的化合物在前面的部分详细描述过。在加入光效应物组合物之后,透镜成形组合物中光效应物的量可以在从按重量约1ppm到5wt%的很大范围。在优选的组合物中,光效应物的量是从约30ppm到2000ppm。在更优选的组合物中,光效应物的量是从约150ppm到1000ppm。可以根据要生产的透镜的厚度调节浓度以获得最优的可见光吸收特性。
描述的组合物的优势在于可以在不改变光致变色化合物的比例和/或组成的情况下改变透镜的活化颜色。通过使用光效应物组合物,可以使用单一透镜成形组合物作为基础组合物向其中可以加入光效应物组合物以改变形成透镜的活化颜色。可以提供基础组合物用于生产许多光致变色透镜。和基础组合物一起,包括一种或多种光效应物的光效应物组合物可以包括在基础组合物中。光效应物组合物可以加入到基础组合物中以改变形成透镜的活化颜色。以上方式,单一库存光致变色透镜成形组合物可用于产生具有许多活化颜色的光致变色透镜。
在另一个实施方案中,可以将基础组合物和至少两种光效应物组合物包装在一起作为成套物。第一种光效应物组合物的加入可改变形成透镜的活化颜色以产生第一种颜色。第二种光效应物组合物的加入可改变形成透镜的活化颜色以产生第二种颜色。另外的光效应物组合物也可以包括在成套物中。成套物可允许用户制备透镜成形组合物,通过向基础组合物中加入合适的光效应物组合物它可用于制备具有许多活化颜色的透镜。4.中间指数的透镜成形组合物
在一个实施方案中,可以从包括单体组合物和光敏引发剂组合物的透镜成形组合物制备眼科眼镜片。
单体组合物优选包括包含芳香基的多烯多醚官能化单体。在一个实施方案中,采用的多醚是环氧乙烷衍生的多醚,环氧丙烷衍生的多醚,或其混合物。优选,多醚是环氧乙烷衍生的多醚。包含芳香基的多醚多烯官能化单体优选具有如下表示的通式(V),其中每个R2是可聚合的不饱和基团,m和n独立地是1或2,j和k的平均值每个独立地在从约1到约20的范围。通常的可聚合不饱和基团包括乙烯基,烯丙基,碳酸烯丙酯,甲基丙烯酰基,丙烯酰基,甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。
R2-[CH2-(CH2)m-O]j-A1-[O-(CH2)n-CH2]k-R2
A1是衍生自包含二羟基芳香基材料的二价基团。二价基团A1特别有用的小类是由通式(II)表示:其中每个R1独立地是包含从1到约4个碳原子的烷基,苯基,或卤素;每个(a)的平均值独立地是从0到4的范围;每个Q独立地是氧基,磺酰基,具有从2到约4个碳原子的烷烃二基,或具有从1到约4个碳原子的亚烷基;n的平均值是从0到约3的范围。优选Q是甲基亚乙基,即,亚异丙基。
在一个实施方案中,当对位,对位双酚以环氧乙烷扩链时,包含芳香基的多烯多醚官能化单体的中心部分通常可由如下通式表示:其中每个R1,每个a,每个Q和通式II中相同,j和k的平均值每个独立地在从约1到约20的范围。
在另一个实施方案中,多烯官能化单体是包含至少一个选自丙烯酰基或甲基丙烯酰基的基团的芳香基多醚多烯官能化单体。优选包含至少一个选自丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的基团的芳香基多醚多烯官能化单体具有如下表示的通式(VI),其中R0是氢或甲基,其中每个R1,每个a,每个Q和通式II中相同,其中j和k的平均值每个独立地在从约1到约20的范围,R2是可聚合的不饱和基团(如乙烯基,烯丙基,碳酸烯丙酯,甲基丙烯酰基,丙烯酰基,甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯)。
在一个实施方案中,包含芳香基的多醚多烯官能化单体优选是乙氧基化的双酚A二(甲基)丙烯酸酯。乙氧基化的双酚A二(甲基)丙烯酸酯具有如下表示的通式,其中R0独立地是氢或甲基,每个R1,每个a,和Q和通式II中相同,其中j和k的平均值每个独立地在从约1到约20的范围。
优选的乙氧基化的双酚A二甲基丙烯酸酯包括乙氧基化的2双酚A二丙烯酸酯(其中j+k=2,R0是H),乙氧基化的2双酚A二甲基丙烯酸酯(其中j+k=2,R0是Me),乙氧基化的3双酚A二丙烯酸酯(其中j+k=3,R0是H),乙氧基化的4双酚A二丙烯酸酯(其中j+k=4,R0是H),乙氧基化的6双酚A二甲基丙烯酸酯(其中j+k=6,R0是Me),乙氧基化的8双酚A二甲基丙烯酸酯(其中j+k=8,R0是Me),乙氧基化的10双酚A二丙烯酸酯(其中j+k=10,R0是H),乙氧基化的10双酚A二甲基丙烯酸酯(其中j+k=10,R0是Me),乙氧基化的30双酚A二甲基丙烯酸酯(其中j+k=30,R0是Me)。这些化合物可从SartomerCompany分别以商品名PRO-631,SR-348,SR-349,SR-601,CD-540,CD-541,CD-542,SR-602,SR-480,SR-9038和SR-9036买到。其它乙氧基化的双酚A二甲基丙烯酸酯包括乙氧基化的3双酚A二甲基丙烯酸酯(其中j+k=3,R0是Me),乙氧基化的6双酚A二丙烯酸酯(其中j+k=30,R0是H),和乙氧基化的8双酚A二丙烯酸酯(其中j+k=30,R0是H)。在上述所有化合物中Q是C(CH3)2。
单体组合物优选还包括多烯官能单体。本文中将多烯官能单体定义为有二个或多个可聚合不饱和基团的有机分子。常用的可聚合不饱和基团包括乙烯基、烯丙基、烯丙基碳酸酯、甲基丙烯酰基、丙烯酰基、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。优选的,多烯官能单体具有下述通式(VII)或(VIII)所示结构,其中R0独立地是氢、卤素或C1-C4烷基,以及其中的A1如上文所述。可以理解的是,当所述的通式(VII)和(VIII)只有两个可聚合的不饱和基团时,可使用具有三个(例如三(甲基)丙烯酸酯)、四个(例如四(甲基)丙烯酸酯)、五个(例如五(甲基)丙烯酸酯)、六个(例如六(甲基)丙烯酸酯)或多个基团的多烯官能单体。
优选的多烯官能单体可与含有多烯官能单体的芳族化合物结合以形成单体组合物,该组合物包括但不限于乙氧基化的2双酚A二甲基丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯、乙氧基化的10双酚A二甲基丙烯酸酯、乙氧基化的4双酚A二甲基丙烯酸酯、 二季戊四醇五丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化6三羟甲基丙烷三丙烯酸酯,和双酚A二烯丙基碳酸酯。
按照一个实施方案,形成液体镜片的组合物包括乙氧基化的4双酚A二甲基丙烯酸酯。典型的是,当固化成为眼睛镜片时,与用DEG-BAC生产的镜片相比,乙氧基化的4双酚A二甲基丙烯酸酯单体可形成具有较高的屈光指数的镜片。用这些形成中度指数的组合物可生产镜片,所述的组合物包括乙氧基化的4双酚A二甲基丙烯酸酯,与PRO-629组合物(如前文所述)相比(其屈光指数大约为1.51),所述组合物具有的屈光指数为大约1.56。用较高屈光指数聚合物制成的镜片比用较低屈光指数聚合物制成的镜片更薄,因为在镜片的前后表面之间曲面上辐射光线的差异不会大到使镜片产生理想的焦距放大率。与PRO-629为基的组合物制成的镜片相比,由形成镜片的、含有乙氧基化的4双酚A二甲基丙烯酸酯的组合物制成的镜片还可以有更大的刚性。
在与乙氧基化的4双酚A二甲基丙烯酸酯结合时,单体组合物还可包括其它单体,它们可使眼镜镜片和/或透镜成形组合物改性。由Sartomer购得的,商品名为SR-368的三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯是三丙烯酸酯单体,在组合物中包括该单体可改进清晰度、高温下的刚性,和成品镜片的抗冲击性能。由Sartomer购得的,商品名为SR-480的乙氧基化的10双酚A二甲基丙烯酸酯是二丙烯酸酯单体,在组合物中包括该单体可改进成品镜片的抗冲击性能。由Sartomer购得的,商品名为SR-348的乙氧基化的2双酚A二甲基丙烯酸酯是二丙烯酸酯单体,在组合物中包括该单体可改进成品镜片的着色性能。由Sartomer购得的,商品名为SR-399的二季戊四醇五丙烯酸酯是五丙烯酸酯单体,在组合物中包括该单体可改进成品镜片的抗划伤性能。由Sartomer购得的,商品名为SR-239的1,6-己二醇二丙烯酸酯是二丙烯酸酯单体,在组合物中包括该单体可改进透镜成形组合物的粘度。由Sartomer购得的,商品名为SR-506的异冰片基丙烯酸酯是一丙烯酸酯单体,在组合物中包括该单体可改进透镜成形组合物的粘度以及提高着色性能。在组合物中包括双酚A二烯丙基碳酸酯可控制固化的反应速度,和改善透镜成形组合物的储藏寿命。由Sartomer购得的,商品名为SR-444的季戊四醇三丙烯酸酯是三丙烯酸酯单体,在组合物中包括该单体可在固化过程中促进透镜成形组合物与模具更好的粘合。还可加入由Sartomer购得的,商品名为SR-454的乙氧基化的6三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
在上文所述的透镜成形组合物中还可以应用光敏引发剂。在一实施方案中,光敏引发剂组合物优选包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧膦(IRG-819),它可由Ciba Additives购得,商品名为Irgcure 819。在透镜成形组合物中Irgcure 819的量按重量计优选在大约30ppm至大约2000ppm。在另一实施方案中,光敏引发剂组合物可包括光敏引发剂的混合物。优选的是使用由Ciba Additives购得的Irgcure 819和1-羟基环己基苯基酮的混合物,商品名为Irgcure 184(IRG-184)。在透镜成形组合物中光敏引发剂的总量为大约50ppm至大约1000ppm。
在另一实施方案中,可由含有单体组合物、光敏引发剂组合物和共引发剂组合物的透镜成形组合物制成眼镜片。优选将液体形式的透镜成形组合物放置于模腔中,该空腔由第一模具组件和第二模具组件围成。确信直接射向模具组件的活化光可活化光敏引发剂组合物,从而使光敏引发剂形成聚合物链自由基。共引发剂可与光敏引发剂或聚合物链自由基的碎片或活化片段反应,生成引发单体的种子。聚合物链自由基和引发单体的种子与单体反应可引发透镜成形组合物的聚合。
单体组合物优选包括具有上文所述结构的,含芳香基的多烯多醚官能单体,优选的,多烯官能单体是至少含有一个选自丙烯酰基或甲基丙烯酰基基团的芳族多醚多烯官能化单体。
更优选的,多烯官能单体是乙氧基化的双酚A二(甲基)丙烯酸酯。单体组合物可包括如上所述的多烯官能单体的混合物。在透镜成形组合物中存在的光敏引发剂如上文所述。
透镜成形组合物优选包括共引发剂组合物。共引发剂组合物优选包括胺类共引发剂。本文定义的胺通常是由氨(NH3)衍生的氮化合物,是使氨中的氢被有机基团取代。共引发剂包括丙烯酰基胺共引发剂,可由Sartomer Company购得,商品名CN-381、CN-383、CN-384和CN-386,这些共引发剂可以是一丙烯酰胺、二丙烯酰胺或它们的混合物。其它共引发剂包括乙醇胺。乙醇胺的实例包括但不限于N-甲基二乙醇胺(NMDEA)和三乙醇胺(TEA),两者都可由AldrichChemicals买到。芳族胺(例如苯胺衍生物)也可以作共引发剂。芳族胺的实例包括但不限于乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯(E-4-DMAB)、乙基-2-二甲氨基苯甲酸酯(E-2-DMAB)、正丁氧基乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯、对-二甲氨基苯甲醛、N,N-二甲基-对-甲苯胺和对-(二甲氨基)苯甲酸辛酯,可由Aldrich Chemicals或The First Chemical Group ofPascagoula,Mississippi买到。
优选的,在共引发剂组合物中包括丙烯酰胺类。丙烯酰胺类可具有图39所述的结构,其中R0是氢或甲基,n和m是1-20,优选1-4,以及R1和R2独立地是1至大约4个碳原子的烷基或苯基。一丙烯酰胺包括至少一个丙烯酰基或甲基丙烯酰基(见图39的化合物(A)和(B))。二丙烯酰胺包括至少二个丙烯酰基,或二个甲基丙烯酰基,或丙烯酰基和甲基丙烯酰基基团混合(见图39的化合物(C)和(D))。丙烯酰基胺可由Sartomer Company购得,商品名CN-318、CN-383、CN-384和CN-386,这些共引发剂是一丙烯酰胺,二丙烯酰胺,或它们的混合物。其它丙烯酰基胺类包括二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯和二甲氨基乙基丙烯酸酯,两者都可由Aldrich买到。在一个实施方案中,共引发剂组合物优选包括CN-384和CN-386的混合物。优选的,在透镜成形组合物中共引发剂的总量为大约50ppm至大约为重量的7%。
含有共引发剂的透镜成形组合物的优点是为了引发透镜成形组合物的固化只需要加入较少的光敏引发剂。具体地说,由含有光敏引发剂和单体的透镜成形组合物制成塑料透镜。为了改进所生成的透镜的硬度,可以提高光敏引发剂的浓度。但正如前文所述,提高光敏引发剂的浓度可能会使生产的透镜更加泛黄。为了校正泛黄的增加,可以在透镜成形组合物中加入永久性染料。随着泛黄增加,可提高染料的加入量。染料浓度的增加可能会使透镜的透光能力下降。
可使用含有共引发剂的透镜成形组合物以减少光敏引发剂的用量。为了改进所得到的透镜的硬度,可使用光敏引发剂和共引发剂的混合物以引发单体的固化。具体地说,上述共引发剂对透镜的泛黄没有太大的作用。通过在透镜成形组合物加入共引发剂,可以减少光敏引发剂的量。减少了光敏引发剂的用量就可减少透镜泛黄的程度,这也使得加入透镜成形组合物的染料数量减少,所得到的透镜的透光能力得到改进,而且透镜的刚度不会损害。
透镜成形组合物中还可包括吸收活化光的化合物。在固化期间,这些化合物至少可以吸收一部分直接射向透镜成形组合物的活化光。吸收活化光的化合物的一个实例是光致变色的化合物。可以把光致变色化合物加入前文所述的透镜成形组合物。优选的,在透镜成形组合物中,光致变色化合物的总量在大约1ppm-大约1000ppm的范围内。可用于透镜成形组合物的光致变色化合物包括但不限于Corn Yellow、Berry Red、Sea Green、Plum Red、Variacrol Yellow、Palatinate Purple、CH-94、Variacrol Blue D、Oxford Blue和CH-266。优选使用这些化合物的混合物。Variacrol Yellow是萘吡喃(napthopyran)材料,可由GreatLakes Chemical,West Lafayette,Indiana,购得。Corn Yellow和BerryRed是萘吡喃化合物,Sea Green、Plum Red和Palatinate Purple是螺萘噁嗪材料,可由Keystone Aniline Corporation,Chicago,Illinois购得。Variacrol Blue D和Oxford Blue是螺萘噁嗪材料,可由Great LakesChemical,West Lafayette,Indiana购得。CH-94和CH-266是苯并吡喃材料,可由Chroma Chemicals,Dayton,Ohio购得。可以把光致变色的染料混合物加入表1所列的透镜成形组合物。
光致变色染料混合物
Corn Yellow | 22.3% |
Berry Red | 19.7% |
Sea Green | 14.8% |
Plum Red | 14.0% |
Variacrol Yellow | 9.7% |
Palatinate Purple | 7.6% |
CH-94 | 4.0% |
Variacrol Blue D | 3.7% |
Oxford Blue | 2.6% |
CH-266 | 1.6% |
表1
透镜成形组合物还可包括其他吸收活化光的化合物如UV稳定剂、UV吸收剂和染料。加入UV稳定剂例如Tinuvin 770可降低所形成的透镜在受到紫外线照射时的降解速度。在组合物中加入UV吸收剂,如2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚,可使制得的透镜有阻断紫外线的特性。在透镜成形组合物中加入少量的染料,如购自BASF的Thermoplast Blue 684和Thermoplast Red可抵消泛黄作用。这一类化合物在上文中已经比较详细地进行了描述。
在另一实施方案中,可在透镜成形组合物中加入吸收UV组合物。吸收UV组合物优选包括光敏引发剂和UV吸收剂。光敏引发剂和UV吸收剂已在上文中已经比较详细地进行了描述。具体地说,为了达到理想的UV阻断特性,在透镜成形组合物中UV吸收剂的浓度在大约0.1至大约0.25%重量的范围内。例如,在透镜成形组合物中加入2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚作为UV吸收剂,浓度大约是0.17%。
将光敏引发剂与UV吸收剂混合,为了使生产的透镜得到理想的UV阻断特性,在透镜成形组合物中所需要的光敏引发剂和UV吸收剂的结合浓度比单独使用UV吸收剂时要低。例如,在透镜成形组合物中加入2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚作为UV吸收剂时,浓度大约是0.17%就可使得到的透镜的组合物达到理想的UV阻断特性。另外,通过将2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚与光敏引发剂2-异丙基-噻吨酮(ITX)结合可构成UV吸收剂组合物,后者可由Aceto Chemical,Flushing,New York购得。为了在得到的透镜中达到类似的UV阻断特性,与只用UV吸收剂本身时的量相比,在透镜成形组合物中加入的UV吸收剂组合物的量大大减少。例如,在透镜成形组合物中,2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚的浓度大约是700ppm,同时使用光敏引发剂2-异丙基-噻吨酮(ITX)150ppm就可达到UV阻断性能。因此,UV吸收剂浓度显著降低(例如,由0.5%下降到1000ppm以下)时就可实现,而且不会使以后形成的透镜的UV阻断能力下降。降低透镜成形组合物中的UV吸收剂化合物用量的好处是可以改善组合物中各种组分的溶解度。
表2-6列出了一些形成中等指数透镜组合物的实施例,UV吸收剂是2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚。
组分 | 式1 | 式2 | 式3 | 式4 | 式5 | 式6 |
Irgacure 819 | 694.2ppm | 486ppm | 480ppm | 382ppm | 375ppm | 414ppm |
Irgacure 184 | ||||||
CN384 | 0.962% | 0.674% | 0.757% | 0.62% | 0.61% | 0.66% |
CN386 | 0.962% | 0.674% | 0.757% | 0.62% | 0.61% | 0.66% |
SR-348 | 97.98% | 68.65% | 98.2% | 81.2% | 79.6% | 86.4% |
SR-368 | ||||||
SR-480 | 29.95% | |||||
CD-540 | ||||||
SR-399 | ||||||
SR-239 | 2.0% | 2.08% | ||||
SR-506 | ||||||
CR-73 | 17.2% | 16.9% | 10.0% | |||
RPO-629 | ||||||
Tinuvin 770 | 290ppm | |||||
UV Absorber | 0.173% | |||||
Thermoplast Blue | 0.534ppm | 0.374ppm | 0.6ppm | 0.5ppm | 4.5ppm | 4.58ppm |
Thermoplast Red | 0.019ppm | 0.0133ppm | 0.015ppm | 0.012ppm | 0.58ppm | 0.58ppm |
Mineral Oil | 136ppm | 65ppm | ||||
光致变色染料混合物 | 470ppm | 507ppm |
表2
组分 | 式7 | 式8 | 式9 | 式10 | 式11 | 式12 |
Irgacure 819 | 531ppm | 462ppm | 565.9ppm | 226ppm | 443ppm | 294ppm |
Irgacure 184 | 18.7ppm | 144ppm | ||||
CN384 | 0.77% | 0.887% | 0.78% | 0.40% | 0.61% | |
CN386 | 0.77% | 0.887% | 0.78% | 0.53% | 0.61% | |
SR-348 | 72.4% | 70.36% | 58.20% | 41.5% | 88.70% | |
SR-368 | 24.1% | 23.87% | 214% | 7.0% | ||
SR-480 | ||||||
CD-540 | 18.7% | 0.74% | 97.76% | |||
SR-399 | 46.8% | |||||
SR-239 | 1.86% | 3.65% | 20.1% | 2.00% | ||
SR-506 | 10.0% | |||||
CR-73 | 20.1% | 2.9% | ||||
RPO-629 | 0.05% | |||||
Tinuvin 770 | ||||||
UV Absorber | ||||||
Thermoplast Blue | 0.567ppm | 3.62ppm | 0.70ppm | 0.255ppm | 0.6ppm | 4.3ppm |
Thermoplast Red | 0.0147ppm | 0.576ppm | 0.014ppm | 0.006ppm | 0.028ppm | 0.24ppm |
光致变色染料混合物 | 450ppm |
表3
组分 | 式13 | 式14 | 式15 | 式16 | 式17 | 式18 |
Irgacure 819 | 760ppm | 620ppm | 289ppm | 105ppm | 343ppm | |
Irgacure 184 | ||||||
CN384 | 0.73% | 0.34% | 0.475% | |||
CN386 | 0.73% | 0.34% | 1.00% | 0.70% | 0.475% | |
2-ITX | 188ppm | 141ppm | ||||
SR-348 | 89.00% | 92.00% | 98.90% | |||
SR-368 | ||||||
SR-480 | ||||||
CD-540 | 97.57% | 96.20 | 99.28% | 0.34% | ||
SR-399 | ||||||
SR-239 | 2.30% | 2.30% | 0.01% | |||
SR-506 | ||||||
SR-444 | ||||||
SR-454 | 10.00% | 6.9% | ||||
CR-73 | ||||||
RPO-629 | ||||||
Tinuvin 770 | ||||||
UV Absorber | 785ppm | |||||
Thermoplast Blue | 4.9ppm | 5.1ppm | 0.508ppm | 0.35ppm | 0.69ppm | |
Thermoplast Red | 0.276ppm | 0.285ppm | 0.022ppm | 0.002ppm | 0.034ppm | |
苯二甲酸二辛酯 | 125ppm | |||||
硬脂酸丁酯 | ||||||
光致变色染料混合物 | 499ppm |
表4
组分 | 式19 | 式20 | 式21 | 式22 | 式23 | 式24 |
Irgacure 819 | 490ppm | 635ppm | 610ppm | 735ppm | 320ppm | 600ppm |
Irgacure 184 | ||||||
CN384 | 0.680% | 0.746% | 0.705% | 0.60% | ||
CN386 | 0.680% | 0.746% | 0.705% | 0.60% | ||
2-ITX | ||||||
SR-348 | 69.30% | 68.60% | ||||
SR-368 | 74.0% | 22.10% | ||||
SR-480 | ||||||
CD-540 | 98.45% | 92.60% | 98.50% | 1.0% | 1.97% | |
SR-399 | ||||||
SR-239 | 0.01% | 3.86% | 0.16% | |||
SR-506 | 0.10% | |||||
SR-444 | 29.30% | |||||
SR-454 | 25.0% | 7.40% | ||||
CR-73 | ||||||
RPO-629 | 0.007% | 2.06% | ||||
Tinuvin 770 | ||||||
UV Absorber | ||||||
Thermoplast Blue | 0.37ppm | 0.507ppm | 3.07ppm | 4.3ppm | 0.15ppm | 0.29ppm |
Thermoplast Red | 0.013ppm | 0.0126ppm | 0.336ppm | 0.41ppm | 0.006ppm | 0.012ppm |
苯二甲酸二辛酯 | ||||||
硬脂酸丁酯 | ||||||
光致变色染料混合物 | 442ppm | 497ppm |
表5
组分 | 式25 | 式26 | 式27 | 式28 | 式29 | 式30 | 式31 |
Irgacure 819 | 650ppm | 464ppm | 557ppm | 448ppm | 460ppm | ||
Irgacure 184 | 300ppm | ||||||
CN384 | 0.650% | 0.70% | |||||
CN386 | 0.650% | 0.70% | |||||
2-ITX | 600ppm | 120ppm | |||||
SR-348 | 39.10% | ||||||
SR-368 | 13.00% | 19.60% | 20.70% | ||||
SR-480 | 10.70% | ||||||
CD-540 | 88.96% | 41.90% | 1.60% | 1.30% | 99.94% | 99.96% | |
SR-399 | |||||||
SR-239 | |||||||
SR-506 | 98.30% | 79.00% | 67.24% | ||||
SR-444 | 9.70% | 4.60% | |||||
SR-454 | |||||||
CR-73 | |||||||
RPO-629 | |||||||
Tinuvin 770 | |||||||
UV Absorber | |||||||
ThermoplastBlue | 0.566ppm | 0.52ppm | 0.24ppm | 0.19ppm | 0.467ppm | ||
ThermoplastRed | 0.02ppm | 0.013ppm | 0.01ppm | 0.008ppm | 0.024ppm | ||
苯二甲酸二辛酯 | |||||||
硬脂酸丁酯 | 75ppm | 35ppm | |||||
光致变色染料混合物 |
表6
在一实施方案中,通过使生成中等屈光指数透镜的组合物放入模具组合的模腔中,并用活化光照射模具组合体,可得到塑料透镜。在将透镜成形组合物填充至模腔之前,可将涂覆材料应用于模具组件。
在对模具组合体的空腔进行填充之后,优选把模具组合体放置于透镜的固化单元并接受活化光的照。优选的,用光合光照射模具组合体。在模具组合体和活化光源之间放一块透明的聚碳酸酯板,优选用碳酸酯板将模具组合体与光源室分开,这样就可防止来自灯的冷却风扇的气流作用于模具组合体。可以把活化光源设置成作用于至少在模具组合体的一个非浇铸面上,为大约0.1至大约10毫瓦/cm2,优选在二个非浇铸面上。根据透镜成形组合物的组分,所用的活化光强度可以<1毫瓦/cm2。在透镜固化单元的抽屉板上的光合光的强度用International Light IL-1400辐射计测定,该设备配备了XRL140A检测头。这种特殊辐射计的峰值测定波长优选在大约400nm,测定范围是由大约310nm-大约495nm。International Light IL-1400辐射计和XRL140A检测头均可以在International Light,Incorporated ofNewburyport,Massachusetts买到。
在把模具组合体放入透镜固化单元之后,优选用活化光连续照射模具组合体30秒至30分钟,更优选1-5分钟。优选的,模具组合体的照射在没有冷却空气流的情况下进行。照射后,将模具组合体由透镜固化单元中取出,并使透镜脱模。在后固化单元中使上述透镜经过固化后处理。
一般来说,已经发现,在透镜成形组合物中使用光敏引发剂(如IRG-819和IRG-184)所得到的透镜比只用共引发剂所得到的透镜具有更好的性能。例如表4中所述的式15包括了单体组合物(SR-348和SR-454的混合物)和共引发剂(CN-386)。使此透镜成形组合物活化光下曝光15分钟时,没有明显的反应或胶体形成。因此确信为了催化单体组合物的固化,共引发剂需要有引发种。具体地说,这个引发种可由光敏引发剂与活化光反应生成。
各种光敏引发剂和与共引发剂结合的光敏引发剂可用于引发单体组合物的聚合。可以应用的引发剂系统包括光敏引发剂IRG-819和2-ITX,以及共引发剂,参见式17-18。在引发聚合反应时,此系统是高效的。聚合催化剂的效率由引发聚合反应所需要的光敏引发剂的量来测定。为了催化聚合反应,在使用有效的光敏引发剂时,其用量较小,在使用效率低的光敏引发剂时,用量较大。IRG-819/2-ITX/共引发剂系统可用于含有UV吸收化合物的透镜成形组合物的固化。该引发剂系统还可用来形成有色透镜。
比IRG-819/2-ITX/共引发剂系统效率更低的引发剂系统包括光敏引发剂IRG-819和2-ITX的混合物,参见式31。此系统在引发透镜成形组合物的聚合时比IRG-819/2-ITX/共引发剂系统效率较低。IRG-819/2-ITX系统可用于固化活性很高的单体组合物。与IRG-819/2-ITX系统有类似效率的引发剂系统包括IRG-819和共引发剂,见式1-6,8-9,11,14-15,19-22和25-26。IRG-819共引发剂系统可用于固化不含有UV阻断化合物和光致变色透镜成形组合物的透明透镜。
可以使用的其它引发剂系统包括光敏引发剂2-ITX和共引发剂。在引发聚合反应时,此引发剂系统比IRG-819/共引发剂系统的效率低得多。优选将2-ITX/共引发剂系统用于含有高反应性单体的单体组合物的固化。
应用上述生成中等屈光指数透镜的组合物可以使活化光固化透镜的各种问题最小化或者完全消除。用活化光固化眼镜镜片时的一个典型问题是预脱模(pre-release)。预脱模可由多种因素引起。如果模具各面之间的粘附和透镜成形组合物的收缩不够充分,就会出现预脱模。透镜成形组合物与模具面相粘结的性能,与其收缩性能结合,就决定了如何控制工艺参数的变化以避免预脱模。粘结会受到多种因素如模具的几何形状(例如由于在分割线上空腔高度的明显变化,加高平-顶双焦点趋向于释放),模具组合体的温度,以及模具内涂料的性能的影响。用于改变预脱模的工艺参数包括应用冷却流体除去放出的热量,通过控制活化光辐射的强度和时间控制产生热量的速度,控制模具的厚度使通过模腔的薄或厚的部分后光的分布不同,以及提供能够增加粘着力的内模涂料。上述生成中等屈光指数透镜的组合物的优点是该组合物显示出其可提高粘着力的作用。这可能会生产出固化条件有很大变化的透镜。另一优点是在相对较低与释放速率的情况下生产较高屈光度的镜片拓宽了可能达到的范围。
上述中等屈光指数透镜成形组合物的另一优点是在以低强度固化(例如在1-6毫瓦范围内)透镜时可以使滴淌造成的问题最小化。具体地说,在用活化光照射透镜成形组合物时,少量的单体会被挤出空腔,流到模具的非浇铸面。另外,在用透镜成形组合物填充模具组合体的空腔时,部分透镜成形组合物也会滴到模具组合体的非浇铸面。在模具组合体非浇铸面上的这种“滴淌”也会使活化光较强地聚焦于液滴下层的空腔区。活化光的这种聚焦会显著影响固化的速率。如果在液滴之下固化速率比其余透镜成形组合物的固化速率有很大变化,在液滴之下区域就会产生光学失真。
人们确信在透镜成形组合物的中心区和边缘区其凝胶化的速度之间的差异会造成液滴的形成。在透镜成形组合物固化期间,模腔内的材料在固化的凝胶过程中会稍有膨胀。如果在垫片边缘周围有足够的残存单体,此液体会被挤出空腔到模具的非浇铸面上。当透镜成形组合物经历快速均匀的凝胶化时,此问题最小。具体的,通过调节激发辐射的时间、强度、和分布可使透镜成形组合物快速均匀地凝胶化。但是,上述中等屈光指数透镜成形组合物在各种固化条件下趋向于快速均匀地凝胶化,因此使滴淌引起的问题最小化。
上述中等屈光指数透镜成形组合物的优点是在各种固化条件下都趋向于均匀地固化,这种均匀的固化使所形成的透镜光学性能失真的可能最小。在生成高放大倍数的双聚焦正透镜时特别明显,所述的透镜在透镜成形组合物被固化后会出现光学失真。确信激发辐射在分割线被反射,造成反射光可达到的透镜成形组合物各个区域凝胶化速率上的差异。上述中等屈光指数透镜成形组合物可能能够减少通过组合物的激发辐射强度的变化所造成的光学失真减少。
其它优点包括所得到的透镜边缘比较干燥和刚度提高。边缘比较干燥的好处是将透镜成形组合物的未固化或部分固化所造成的透镜的光学面的污染减到最小。生产塑料透镜的方法
将透镜成形组合物设于模具组合体的空腔并用活化光照射模具组合体可生产塑料透镜。在模腔被透镜成形组合物填充之前,在模具组件内要施加涂料。在透镜固化工艺完成之后透镜要在后固化单元中进行处理。
上述生产塑料透镜的系统操作包括一系列的操作。这些操作优选通过上文所述的控制器50协调。在给系统动力之后,优选通过控制器给操作者信号,以输入透镜的处方、透镜的类型和透镜涂料的类型。以输入的这些数据为基础,控制器会告知操作者要生成特定的透镜需要什么样的模具和垫片。
在得到适当的模具组件后,在装入透镜成形组合物之前首先清洁模具组件。模具组件的内表面(即浇铸面)的清洁是在一旋转涂布单元20上,在旋转模具组件的同时用清洗溶液喷射模具组件。清洗溶液的实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮或水基洗涤清洁剂。优选的,使用含有异丙醇的清洗溶液清洁模具组件。随着模具组件与清洗溶液的接触,除去了灰尘和脏物,并将模具组件转移至下面的固化单元的盘115。在使用了足够量的清洗溶液后,在不加清洗溶液的情况下继续旋转可以干燥模具组件。
在一个实施方案中,在将透镜成形组合物装入模腔之前,模具组件前面的内表面,即浇铸面,可用一种或多种硬涂层涂覆。优选使用两层硬涂层,这样在第一硬涂层上有任何瑕疵,如有小洞时,它可以被第二层硬涂层掩盖起来。所形成的双层硬涂层能够抗划伤,和保护双层硬涂层与以后生成的眼镜片粘着。优选在旋转涂布单元20进行硬涂层。优选把模具组件放在旋转涂布单元上,使模具使用的涂料高速旋转(例如在900至1000RPM)。在使用足够量的涂料之后,用设于盖板体中的活化光源对该涂料进行固化处理。优选将盖板体关闭,在使模具组件以相对来说比较缓慢地旋转的情况下(例如在150至250RPM)将活化光施加于模具组件。优选用控制器50控制旋转和应用活化光。优选配备控制器50以提示操作者将模具组件放入涂布单元,给模具组件施加涂料,关闭盖板体以便开始进行涂料的固化。
在一实施方案中,制成的眼镜片可以涂上憎水层,如硬涂层。优选用憎水层延长接近透镜表面的光致变色染料的寿命,因为它可防止水和氧分子造成光致变色染料的降解。
在一优选的实施方案中,在把透镜成形组合物放入模腔之前,优选将两个模具组件都用固化的粘结促进剂组合物涂覆。用这样的粘结促进剂组合物涂覆的模具组件可提高模具浇铸面与透镜成形组合物之间的粘结。所述粘结促进组合物减少了透镜从模具上予脱模的可能性。进一步的,确信此涂层还可以在透镜上形成氧和湿气的阻隔层,以保护接近透镜表面的光致变色染料不会被氧和湿气降解。另外,涂层还可以使镜片具有抗划伤、抗化学性能,并可改进成品镜片的装饰性。
在一实施方案中,在用透镜成形组合物填充模腔之前,模具组件背面的浇铸面可用能够用染料着色的材料涂覆,这种可着色的涂层优选与透镜成形组合物粘结,这样就可以在制备着色的镜片时,在得到眼镜片之后再加入染料。着色涂层可用上文所述的旋转涂布单元进行涂布。
控制器可帮助用户得到适当的透镜成形组合物。在一实施方案中,控制器可告知用户制备透镜成形组合物所需要的化学品和每种化学品的量,以及该透镜成形组合物的制备。在此情况下,控制器会指示操作者使用哪一种制成的透镜成形组合物。
在一实施方案中,透镜成形组合物中可加入染料。确信可以使用某些染料阻断和封闭环境中的氧,这样就可以抑制氧与固化过程中形成的自由基的反应,还有,在组合物中加入染料可使未活化的光致变色镜片变色。例如,如果在透镜成形组合物中有兰-红或兰-粉的染料就可以遮盖在形成镜片时可能会出现的黄色。未活化的光致变色镜片的颜色也可以通过在透镜成形组合物中加入非光致变色的染料进行调节。
在填充透镜模具的空腔382(参见图11)的优选技术中,把环形垫片380放在凹进的或正模具组件392,并将凸起的或负模具组件390就位。优选把环形垫片380从负模具组件390的边缘由最上方推出,并且优选将透镜成形组合物注射到透镜模腔382中,直到少量透镜成形组合物沿着边缘被挤出来。然后优选通过抽真空把过量的除去。没有除去的过量液体会由负模具组件390的面上溢出,在成品镜片上造成光学失真。
优选把带有处于模腔的透镜成形组合物的模具组合体放置于透镜固化单元中。在透镜固化单元的门关闭之后,透镜成形组合物的固化由控制器启动。根据所形成的透镜的处方和类型,优选由控制器确定固化的条件。
在完成固化循环之后,优选由控制器通知用户将模具组合体从透镜固化单元中取出来。在一实施方案中,由模具设备中取出固化的透镜。在此阶段才制得固化的透镜并且可以投入使用。
在另一实施方案中,固化的透镜还需要进行后固化处理。在把透镜由模具设备中取出之后,将透镜的边缘干燥和除去碎屑,以除去靠近边缘的任何未固化的透镜成形组合物。控制器会告知用户将部分固化的透镜放入后固化处理单元。在将其放入后固化处理单元之后,控制器会用光和/或热作用于透镜,以便能够完成透镜的固化。在一实施方案中,将部分固化的透镜加热至115℃,同时用活化光照射。这种处理大约需要5分钟。
当浇铸透镜,特别是中心厚的正透镜时,裂纹是个问题。加聚反应,包括光化学引发的加聚反应是放热反应。在此过程中可能出现大的温度梯度,所产生的压力会导致透镜产生裂纹。成品透镜的泛黄也是问题。泛黄的倾向与单体组合物、光敏引发剂的种类以及光敏引发剂的浓度有关。
光学失真的形成通常是在聚合反应的早期,在透镜成形组合物由液体转化成胶体状态时发生的。一旦图案导致光学失真的类型是很难消除的。在产生凝胶化时,温度会迅速上升。放热聚合阶段会导致温度上升,进而引起聚合速度提高,然后会进一步导致温度的上升。如果周围的热量交换不足以使透镜冷却,就会出现失控的局面,会导致早期脱模,出现热引起的条纹,甚至出现破裂。
相应的,当即需应用活化光时,优选反应过程是平稳的,不要太快,也不要太慢。不要如此快的产生热量,以至于不能与周围进行热交换。优选调节相关的活化光强度以使反应以理想的速度进行。并且优选环形垫片380和相对的模具组件378之间应该尽可能的密封。
已经发现生产不会出现光学失真的透镜的因素是:(1)环形垫片380和相对的模具组件378之间应该尽可能的密封;(2)所用的模具组件378的表面没有缺陷;(3)使用的配方中光敏引发剂的类型和浓度适当,这样可以把升温速度控制在合理的范围内;以及(4)使用均相的配方。优选的,使这些条件优化。
透镜由模具中早期脱模会生成未完全固化的透镜和造成透镜的缺陷。造成早期脱模的因素是:(1)不良装配的模具组合体352;(2)在样品边缘周围存在气泡;(3)垫圈边沿或模具边缘不完美;(4)不适当的配方;(5)不能控制温度的升高;和(6)高或不均匀的收缩。优选使这些条件优化。
早期脱模还可能发生在相对的模具组件378与环形垫圈380结合后柔性太差。优选的,环形垫圈有足够的柔性以使相对的模具组件378能够适应透镜的收缩。的确,必须使透镜的直径和厚度的收缩很小。因此理想的是使用在固化期间和固化后与透镜的粘性降低的环形垫圈380。
尽管存在上述问题,但是辐射固化透镜的模具系统所带来的优点显然超过了缺点。辐射固化系统的优点包括明显降低了对能量的需求、减少了固化时间和与常规的热系统有关的其它常见问题。1.通过用活化光固化生产塑料透镜的方法
在一实施方案中,通过将透镜成形组合物放入模具组合体的模腔和用活化光照射模具组合体生产塑料透镜。在用透镜成形组合物填充模腔之前,将涂料应用于模具组件。在透镜固化工艺完成以后,透镜可在后固化单元中进行处理。
透镜成形组合物优选按照下面的方法制备。将适当量的HDDMA、TTEGDA、TMPTA和TRPGDA混合并充分搅拌,优选用玻璃棒搅拌。然后将丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物通过纯化柱。
适宜的纯化柱设于玻璃柱内,在聚四氟乙烯开关之上装有玻璃园盘,并且有顶部的储液器,容量差不多为500ml,柱体直径22mm,柱长47mm左右。柱的制备是将35g左右的活性氧化铝(碱性)放入配备了玻璃园盘的柱中,所述的氧化铝可以是购自AlFA Products,Johnson Matthey,Danvers,MA的60目的形式,或是购自Aldrich的150目的形式。然后把大约10g购自Scientific Polymer Products,Inc.,Onyario,NY的阻聚剂消除剂(氢醌/甲基酯消除剂)HR-4放置于氧化铝的顶部,最后,将35g左右的活性氧化铝(碱性)放置于阻聚剂消除剂的顶部。
把大约600g的丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物加在柱填充物之上。将2-3psi的压力加于柱顶,使流速在每小时30-38g左右。可用parafilm覆盖柱的尖端部分和接收瓶以防止灰尘和水蒸汽渗透。优选的,将丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物接收在不能透过活化光的容器中。
然后在丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物加入适当量的双酚A双(烯丙基碳酸酯),以在制备最终的单体混合物。
在最终的单体混合物中加入适当量的光敏引发剂。然后将有或没有光敏引发剂的最终的单体混合物储存于不能透过活化光的容器中。
在有或没有光敏引发剂的最终单体混合物中加入适当量的染料。
在用透镜成形组合物填充模腔后,优选将模具组合体用活化光照射。在一实施方案中,在灯的表面产生光强度为大约4.0-7.0mW/cm2的紫外光,波长为300-400nm,此光分布均匀,在整个反应过程中没有急剧突变。这种灯泡可在Sylvania买到,注册商标为Sylvania Fluorscent(F15T8/2052)或Sylvania Fluorscent(F15T8/350BL/18”)GTE。活化光源的波长在300nm-400nm之间是优选的,因为在此波长内光敏引发剂的吸收效率最高,并且在此波长时模具组件378能够达到最大的传输。在固化过程中,不论是水平还是垂直通过透镜组合物时,优选活化光没有明显的强度梯度。通过透镜的光有明显的强度梯度时可能会导致成品透镜有缺陷。
如果用连续的活化光生产透镜而没有进行任何模具冷却,模具-透镜组合体的温度就会升高至大约50℃。低屈光度的透镜可用此方法制备,但是制备较高屈光度的正或负透镜时可能会失败。通过在固化期间,用循环非冷却流体(即室温下的流体)控制透镜材料的温度(如冷却)可以制备这些透镜。在此系统中,优选环境温度的流体以上述同样的方式直接用于模具组件。与完全没有模具冷却的透镜生产系统相比,以环境温度的流体进行循环可以制备更宽范围要求的产品。
许多聚合因素是相互关联的。具体地说,理想的聚合温度与需要浇铸的透镜的屈光度和厚度有关。在使用连续的活化光照射时,优选在较低温度下(低于10℃左右) 浇铸较高的+或一屈光度的透镜。这种较低温度倾向于提高光敏引发剂浓度,进而又可以加速反应和减低固化时间。
在使用连续活化光时,防止过早脱模在一定程度上依赖于冷却流体的流速和温度。例如,如果冷却流体的温度降低,就有可能减低冷却流体的流速。与此类似,使用较高温度的冷却流体的缺点与使用较高的冷却流体流速类似。
在一实施方案中,双分料器系统(即空气分料器在透镜组合物之上和之下)的空气流速是大约每分钟每个分料器1-30标准立方英尺(“scf”)(大约0.028-0.850标准立方米,“scm”,更优选每分钟每个分料器约4-20scf)(大约0.113-0.566scm),更优选每分钟每个分料器9-15scf(大约0.255-0.423scm)。本文所使用的“标准条件”是指60°F(大约15.5℃)和1个大气压(大约101千帕斯卡)。
浇铸聚合物透镜所用的玻璃模具影响透镜的生产。较薄的模具会使聚合物材料和冷却空气之间的热传递更有效,因此会减少早期脱模的速度。此外,较薄的模具显示出有更好柔性的倾向。在聚合物透镜较厚或较薄的部分之间产生相对较快的差异收缩时,较薄的模具倾向于更有柔性,进而可减少早期脱模的发生。在一实施方案中,第一或第二模具组件的厚度小于5.0mm,优选大约1.0m-5.0mm,更优选2.0m-4.0mm,和最优选2.5-3.5mm。
“前”(front)模或面是指所述模或者面的表面基本上形成了眼镜片的表面,所述的表面与眼镜佩带者的眼睛距离最远。“后”(back)模或面是指所述模或者面的表面基本上形成了眼镜片膜的表面,所述的表面与眼镜佩带者的眼睛距离最近。
在一实施方案中,优选对形成透镜的材料进行固化,以便在相对较低的温度,在相对较低的活化光强度,和在相对较低的光敏引发剂浓度下形成固体透镜。当按照上文所述的方法固化大约15分钟时,如此生产出的透镜通常具有的Shore D硬度是大约60-78(对优选的组合物而言)。如上文所述在烘箱中进行固化后加热处理10分钟,可使Shore D硬度得到改进,达到大约80-81。
活化光固化的透镜对丙酮、甲基乙基酮和醇类显示出良好的抗有机溶剂性能。2.通过改变形成透镜的条件制备各种放大的透镜
已经确定的是,在某些实施方案中所得到的活化光聚合的透镜的最终放大率可通过控制固化温度和透镜成形组合物来控制。例如,就模具组件和垫圈的相同结合而言,通过改变穿过透镜模腔和模具组件相对面的活化光强度,可以提高或降低所生产的透镜的聚焦放大率。
当形成透镜的材料开始固化时,它经历了一种胶体状态,在模具组合体中这种形态可使固化后期当形成透镜的材料开始收缩时所产生的内应力适当分布。在固化期间,由于形成透镜材料的收缩优选相对的模具组合体是柔性的,因为透镜上相对较厚或较薄的部分其收缩量不同。例如,当固化负透镜时,优选较上面的或是背面的模具组合体更平,较下面的或前面的模具组合体变得更陡,柔性最大的在较下面的或前面的模具组合体。相反的,对正透镜而言,优选较上面的或是背面的模具组合体更陡,较下面的或前面的模具组合体变得更平,柔性最大的出现在较上面的或后面的模具组件处。
通过改变透镜形成空腔中透镜上相对较薄或较厚部分之间的活化光强度,有可能形成更大或更小的总柔性。导致较小柔性的光条件使早期脱模的可能性变得最小。
相反模具组件的基本曲率和所生成的透镜中心的厚度可用来计算透镜的目标放大率。本文所述透镜的“目标放大率”是指曲率和厚度与相反模具组件形成的模腔基本一致的透镜所具有的放大率。通过控制活化光条件使透镜的放大率比目标放大率更高或更低。
通过改变作用于透镜模具的活化光的量,聚合速度和透镜成形组合物的温度当然是可以控制的。已经确定在用光激活的过程中和/或激活之后,透镜成形组合物达到的最高温度可能影响最后透镜产品的放大率。使透镜成形组合物达到比前述实施方案中所述的常规温度更高的温度,但是低于生成的透镜会破裂的温度,透镜的放大率会降低。与此类似,使透镜成形组合物的温度基本上保持在低于前述实施方案中所述的常规温度以控制聚合,但该温度足以能够进行适当的固化,透镜的放大率将增加。类似的,在固化过程中提高透镜成形组合物的温度可能会降低成品透镜的放大率。
在一实施方案中,通过用活化光照射透镜成形组合物,由透镜成形组合物可生产眼睛用眼镜片,该组合物含有单体和光敏引发剂。该组合物还可任意地含有下述一种或多种物质:紫外光/可见光光吸收化合物、聚合阻聚剂、共引发剂、受阻胺光稳定剂和染料。活化光包括紫外光、光合光、可见光或红外光。透镜成形组合物可用活化光处理而形成其放大率基本上等于给定模腔的目标放大率的眼镜片。透镜形成过程的峰值温度可以是应用各种脉冲活化光以后所达到的最高温度。如图40所示,每种活化光脉冲都可能使透镜成形组合物的温度升至峰值。
在达到峰值温度后,透镜成形组合物开始冷却直到再一次地施加活化光。如果透镜成形组合物的峰值温度受到控制,所形成的透镜的放大率基本上等于目标放大率,峰值温度被称为“匹配温度”(matchingtemperature)。应用同样的模腔,通过进行一系列试验可测定所述的匹配温度。在这些实验中,在固化过程中所达到的峰值温度优选是变化的。通过这些实验,测定所得到的透镜的放大率,由此可测得匹配温度。
在用活化光处理期间,当透镜成形组合物的温度升高而超过了匹配温度时,透镜的放大率原则上会低于目标放大率。而当透镜成形组合物的温度保持在低于匹配温度时,透镜的放大率原则上会高于目标放大率。按照此方式,可用相同的模腔生产具有不同放大率的各种透镜。
当被活化光固化的透镜由相反模具组件中取出时,它们通常是在应力条件之下。已经确定,通过将透镜经过固化后热处理,以释放出固化期间产生的内应力,并形成透镜的正和反曲率的漂移,使透镜的放大率会带到最后的留存放大率。具体的,透镜可通过活化光固化处理10-30分钟左右(优选15分钟左右)。后固化热处理优选在大约85-120℃进行大约5-15分钟。优选的,后固化热处理是在大约100-110℃进行大约10分钟。在进行后固化之前,一般透镜的放大率比最终留存放大率较低。后固化热处理减少了透镜的泛黄,并且减少了透镜中的应力,因此可使放大率变至最终保持放大率。
在一实施方案中,通过用活化光照射透镜成形组合物,由透镜成形组合物可生产眼镜片,该组合物含有单体和光敏引发剂。该组合物还可任意地含有下述一种或多种物质:紫外光/可见光光吸收化合物、聚合阻聚剂、共引发剂、受阻胺光稳定剂和染料。活化光包括紫外光、光合光、可见光或红外光。透镜成形组合物可用活化光处理而形成眼镜片。可以把该镜片保留着模具组件单元构成的模腔中,直到活化光将透镜成形组合物完全固化。就模腔而言,必须将镜片保留着模腔中以生成有目标放大率的镜片的最小时间在本文中被称为“脱模时间”。应用同样的模腔,通过进行一系列试验可测定所述的脱模时间。在这些实验中,在整个过程中透镜由模腔中脱出的时间优选是变化的。通过这些实验测定所得到的透镜的放大率,由此可确定脱模时间的范围。
如果在脱模时间以前所生成的透镜脱出,生成的透镜的放大率原则上会高于目标放大率。通过改变脱模时间,采用相同的模腔,可生产出多种高于目标放大率的透镜。3.用富含光敏引发剂的氧阻隔层进行后固化
在一些应用中,在形成透镜时所有的透镜成形组合物都不能通过曝光于活化光完成固化。特别是与垫圈接近的一部分透镜成形组合物在形成透镜之后还常常保持液体状态。人们确信,垫圈常常有渗漏空气的问题,而且其结果是出现氧渗透,并且与垫圈接近的部分透镜成形材料接触。因为氧可能阻止聚合反应,接近垫圈部分的透镜成形组合物可能会在形成透镜时无法完成固化。
由于几方面的原因,接近垫圈部分的透镜成形组合物可能会存在问题。第一,液体的透镜成形组合物以粘性状态留在固化透镜的边缘,这使得镜片更难处理。第二,难以将液体的透镜成形组合物由透镜表面完全除去。第三,在由模具中取出透镜时,液体透镜成形组合物可以流动,至少有一部分透镜的表面涂层可以流动。该涂层很难清除,这使得在施加抗划伤涂层或用染料着色时更困难。此涂层干扰抗划伤涂层或着色染料与固化透镜表面的相互作用。第四,液体透镜成形材料形式出现液滴时,这些小滴可能较晚被固化,形成透镜表面的皱折和肿块,特别是在透镜经过后固化处理和进行抗划伤涂层时更是如此。上述问题所造成的结果是,在开始固化过程并形成了透镜后,如果依然保留了液体的透镜成形组合物,透镜就需要经过长时间的清洗或再浇铸。
如果在透镜形成后只有较少量的透镜成形组合物留在接近垫圈的位置,上面所列出的问题就会缓解。减轻这种“湿边”的问题的一种方法是增加透镜成形组合物中的光敏引发剂的含量(即将上文所述透镜成形组合物中光敏引发剂的含量提高0.15%左右)。但是,如果这样做了就会造成其他问题。具体地说,提高光敏引发剂的水平可能会造成组合物反应中以较高的速度放热。还会发生早期脱模和/或透镜破裂。因此确信优选使用较低含量的光敏引发剂。
用USP5,529,728(Buazza等人)所述的各种方法可以克服湿边问题,这些方法与除去垫圈和将氧阻隔层或使用富含光敏引发剂的液体应用于暴露的透镜边缘有关。优选透镜用足够量的活化光进行再辐射,以便能够在脱模之前干燥透镜的边缘。
一个实施方案涉及改进USP5,529,728(Buazza等人)中的方法。此实施方案涉及氧阻隔层与光敏引发剂的结合使用。具体地说,在一个实施方案中,优选在氧阻隔层970(例如聚乙烯膜细丝或如图12所示)中加入或充满光敏引发剂972。优选用氧阻隔层包裹固化透镜的边缘,所述的固化透镜依然被封在两模之间(但是垫圈已经除去)。在仍是“模具内”的时候,优选使透镜曝光于活化光下,以使边缘干燥。对在此之前公开的方法而言,此方法的改进是显著减少使透镜边缘干燥所需要的活化光剂量。
含有光敏引发剂的塑料的氧阻隔膜用下述方法制备:(a)将塑料膜浸泡在含有光敏引发剂的溶液中,(b)由溶液中移出塑料膜,和(c)干燥塑料膜。该溶液中还含有刻蚀剂。优选在将塑料膜浸泡在溶液中之前或在浸泡时将塑料膜进行刻蚀。
在一实施例中,将细条状(如大约10mm宽)的高密度聚乙烯膜(大约0.013mm厚)浸在97%丙酮和3%Irgacure 184(光敏引发剂,购自位于Farmingdale,New Jersey的Ciba Geigy)的溶液中浸泡5分钟左右。聚乙烯膜可由Tape Solusions,Inc.(Nashville,Tennessee)获得。在一更优选的实施方案中,浸泡溶液中还含有0.5%BYK-300(一种流动剂,购自位于Walllingford,Connecticut的BYK Chemie)。确信BYK-300中的二甲苯会对塑料膜的表面刻蚀,使塑料更容易接收以吸附Irgacure 184。在一更优选的实施方案中,将聚乙烯条在丙酮中浸泡10秒左右,以除去过量的Irgacure 184。过量的光敏引发剂可以看出来,在干燥后会象白色粉末一样附在细条的表面。各种情况下,在如上所述将该细条用于所述透镜的边缘之前,优选使该细条干燥。
在另一实施方案中,可通过下述步骤制备塑料眼镜片:(1)将可聚合的液体透镜成形组合物放入由垫圈、第一模具组件和第二模具组件构成的模腔;(2)将第一活化光线直接照射至至少一个模具组件上,以固化透镜成形组合物,这样就可以生成有背面、边缘和前面的透镜,其中接近边缘的部分透镜成形组合物没有完全固化;(3)除去垫圈以暴露出透镜的边缘;(4)用含有光敏引发剂的氧阻隔层包围露出的边缘,这样至少有一部分氧阻隔层光敏引发剂接触到未完全固化的透镜成形组合物;和(5)将第二活化光线直接照射透镜,这样至少有一部分氧阻隔层光敏引发剂可引发透镜成形组合物的反应,同时氧阻隔层基本上能够阻止外来的氧与至少一部分透镜成形组合物接触。第一和第二活化光线可以是(a)具有相同或不同的波长和/或强度,(b)连续的或是脉冲的,和(c)来自同一光源或来自不同的光源。
步骤4-5的目的是在把透镜与模具和/或垫圈分离时,减少液体透镜成形组合物中所存在的未固化的量。已经发现,如果要在模具与固化的透镜分离之前实现这种减少,减少液体透镜成形组合物的量是特别重要的。将模具与固化的透镜分离可能会使未固化的液体至少有一部分会涂在透镜面上。在把模具与透镜分离时,如果有未固化的液体透镜成形组合物扫过透镜面时就可能产生这种涂层。在把模具与透镜分离时,可以用空气吹扫模具表面以填补这个真空。用此空气可将液体透镜成形组合物吸入真空带。
上述步骤4中,优选在取出垫圈之后,将含有光敏引发剂的氧阻隔层用于透镜的边缘(edges)和侧边(sides)。优选在透镜仍然附在模具之中时施加氧阻隔层。在另一实施方案中,优选在把氧阻隔层用于透镜的侧边的同时将其用于模具的边缘或侧边。在一优选的实施方案中,首先清洁或擦透镜的边缘以便在使用氧阻隔层之前至少除去一部分未固化的透镜成形组合物。
在使用氧阻隔层之后,将第二活化光线直接照射透镜。在第二活化光线直接照射透镜后,至少有一部分在初步固化的过程中没有固化的透镜成形组合物被固化。确信在氧阻隔层中加入光敏引发剂有利于更快和更完全地固化未固化的透镜成形组合物。这样,第二活化光线就可以用得较少,就可以减少这一阶段所需要的时间和能量。进一步的,由于第二活化光线用的少,会减少可能出现的泛黄,因此能提高透镜的质量。
在一优选的实施方案中,基本上所有剩余的液体透镜成形组合物都在用第二活化光线直接照射透镜后固化。更优选的,在用第二活化光线直接照射透镜后透镜基本上被干燥。
在第二活化光线直接照射透镜后,将透镜脱模,然后使之着色。透镜脱模后,在透镜上涂以抗划伤的涂层。在一实施方案中,优选通过将液体的抗划伤涂层组合物应用于透镜面,并用活化光线照射此面,以使液体的抗划伤涂层固化成固体,将抗划伤涂层用于脱模后的透镜。
在一实施方案中,用于固化抗划伤涂层的活化光的紫外光。作用于透镜表面的,将抗划伤涂层组合物固化成固体的活化光强度优选是在波长大约是360-370nm时是150-300mW/cm2,波长大约是250-260nm时强度为50-150mW/cm2。在透镜由模具中取出后,或给透镜涂以抗划伤涂层后,加热透镜。
在一优选的实施方案中,上述方法还包括在使用氧阻隔层之前用第三活化光线直接照射透镜的附加步骤。优选将此第三活化光线用于除去垫圈之前。优选第二和第三活化光线用于直接照射透镜的背面(如上所述,优选第二和第三活化光线用于该透镜还在模腔中的时候)。所用第三活化光线的强度优选在与第二活化光线在相同的范围内。对于第二和第三活化光线而言可以使用相同的设备。
在一优选的实施方案中,上述方法还包括由透镜的边缘除去氧阻隔层的步骤。
优选第二和第三活化光线可重复地直接照射透镜。例如,这些活化光线通过光组件使用,将透镜放在一运动的架子上在光源之下通过。透镜可重复地由透镜之下通过。重复地将透镜曝光于活化光之下比一次长时间的曝光更为有利。
优选的氧阻隔层包括膜,更优选可塑性的、柔性的和/或弹性的膜。优选氧阻隔层对活化光至少是部分透明的,这样活化光才可以透过氧阻隔层去固化任何残留的液体透镜成形组合物。优选氧阻隔层是可拉伸的和自封。这些特征使所述的膜易于使用。优选的,氧阻隔层可抗液体透通,这样可使液体的透镜成形组合物保持在模具组合体之内。优选氧阻隔层还包括热塑性组合物。预计可使用很多不同的氧阻隔层(例如莎纶丝,聚乙烯等)。在一优选的实施方案中,所述的膜是“Parafilm M Laboratory Film”,购自American National Can(Greenwich,CT,U.S.A.)。氧阻隔层还包括铝箔。
优选氧阻隔层的厚度小于大约1.00mm,更优选氧阻隔层的厚度小于0.01-0.10mm,更优选氧阻隔层的厚度小于0.025mm。如果氧阻隔层太厚,就不容易将其拉伸和/或使其相吻合,也不能使足够的光透过。如果氧阻隔层太薄就容易撕裂。
在另一方法中,透镜在两模具组件之间固化。垫圈被取出,残留的液体透镜成形组合物也被清除。在这方法中模具组件被施加基本上是固体的导热源。然后通过下述方法传导热量使其作用于透镜表面:(a)将热量由导热源传导转移至模具组件表面,和(b)将热量通过这些模具组件传导转移至透镜面。然后应用富含光敏引发剂的氧阻隔层,用第二活化光线直接照射透镜以固化残留的透镜成形组合物。4.熔涂层材料用于透镜
在一个实施方案中,在引入硬涂层之前,用涂布设备20给透镜进行预涂布。预涂布可提高具有硬涂层的表面的“可湿润性”(wettability)。为达到此目的通常是使用表面活性剂,但是表面活性剂可能以不希望出现的方式影响透镜涂层的挥发和流动性能。预涂层可包括丙酮和/或BYK-300。根据硬涂层在透镜上的分布情况,可将涂层刮至透镜的边缘以防止固化期间形成过多的片状剥落。5.应用活化光脉冲进行固化
将可聚合透镜成形组合物置于模具/垫片组合之中,并使其连续地曝光于适当水平的活化光中,以使组合物固化成光学透镜。通过控制组合物的内温监测固化反应的过程。透镜成形组合物的固化被认为有三个阶段:(1)诱导,(2)胶体形成,并放热,和(3)消光,图22说明了连续应用活化光在0.75-1.00功率进行透镜固化的上述各个阶段。图22显示了在整个连续辐射固化循环中,模腔内的温度对时间的函数。
在固化循环开始时出现诱导阶段,其典型的特征是透镜成形组合物在受到活化光辐射时温度是稳定的(或在固化室温度低于组合物温度时温度下降)。在诱导阶段,由于光敏引发剂破坏以及消耗阻聚剂和组合物中的溶解氧,透镜成形组合物保持液体状态。当阻聚剂含量和组合物中的氧含量下降时光敏引发剂分解,组合物开始形成链而形成可流动的“浆状”材料。
继续照射,该“浆液”继续反应形成软的、非流动性的、粘性的胶体。值得注意的是,在形成此软胶体的过程中要产生热量,并可能会影响透镜的光学质量。活化光强度的任何显著突变(例如,在模具外面的组合物液滴,可把光线聚焦于上述那组合物液滴最接近的部分透镜成形组合物),都会造成胶体结构的局部破坏,可使成品中产生像差。透镜成形组合物经过这种很软的胶体状态和经过结实的胶体状态,变成结晶状态。在使用QMB-91透镜成形组合物时,在胶体和结晶状态转换的过程中可能暂时形成雾状,随着反应的进行,会消耗更多的双键,反应速度和反应产生热量的速度会减慢,这会使透镜成形组合物的内温在产生热量的速度与系统除去热量的能力恰好相等时达到最大值。
在达到最高温度和透镜成形组合物开始冷却的时间时,透镜将为结晶形式,而且可能会破裂,但如果破裂的话也不会粉碎。转化速度出人意料的慢,透镜开始冷却,甚至于某些反应仍然会发生。虽然有此消光现象,但仍可进行照射。一般来说,当透镜成形组合物的温度下降至接近开始放热的温度时(即是在这一点时组合物所温度提高是由于反应的热量释放),认为固化循环已经完成。
就低质量(mass)透镜(最多大约20-25g,例如参见USP5,364,256和5,415,816)而言,连续的照射方法工作良好。随着被固化的材料量不断增加就会遇到问题。在放热反应期间所放出的总热量基本上与形成透镜的质量成比例。在相对较高质量的透镜进行固化时,在给定的时间里就会比较低值质量的透镜固化时产生较多的热量。总的模具/垫圈表面都是热量的传递者(例如将热量由透镜成形组合物除去),但基本是恒定残量。因此,相对较高质量的透镜成形材料的内温会比相对较低质量的透镜成形材料以较快的速度提高到较高的温度。例如,在连续照射时,低的,浇铸制备的负透镜的内温不超过100°F左右,而某些较厚的“坯料”(blanks)半成品透镜在边疆辐射下曝光时可达到的内温高于大约350°F。随着固化的进行,透镜成形材料会收缩,并且在固化期间释放出过量的热,以减少模具和透镜成形材料之间的粘结。这些因素都可能导致较大质量的透镜成形材料在固化期间早期脱模和/或破裂的问题。
本方法的优点是可生产相对较高质量的半成品透镜坯料和高放大率的浇铸透镜,而不会出现上述的早期脱模和破裂的问题。与前述方法相比。下面的方法对用活化光引发聚合生产眼镜片的方法更易于控制。在整个循环过程中,于适当的时间中断或减少活化光,产生和释放热量的速率就会得到控制,早期脱模的发生就会减少。一实施方案涉及控制反应速度(并且也是产生热量的速度)的方法,该方法是通过选择间断的剂量(如脉冲)照射活化光可固化的透镜成形材料,接着选择减少活化光或“黑暗”的时间。可以理解的是,在下面的描述中,“黑暗”是指没有活化光辐射,并且不一定没有可见光。
更具体的,一实施方案涉及:(a)通过延长诱导期延长透镜成形材料初始曝光于射线(例如连续或脉冲辐射)的时间,(b)在该材料达到第一温度(例如,如果连续辐射,所述组合物可达到最大温度)前中断或减少辐射,和(c)用足够次数的其它曝光时间,和减少活化光或使透镜成形材料经过黑暗,以完成固化,通过控制热量生成的速度和/或通过控制辐射的次数和时间,或在固化室中冷却进行消除。图23说明了模腔中的温度是(a)连续活化光曝光的时间和(b)脉冲活化光曝光时间两者的函数。
在本申请是上下文中,“胶体”是在液体透镜成形组合物固化到该物质变成基本上是非流动性的,和基本上是可变形的和非晶形的程度时的产物。
在下面的描述中,可以理解的是,术语“第一时间段”(first period)是指将射线(如脉冲的)应用于透镜成形组合物的初始曝光的时间长度,在此期间,优选使部分组合物形成胶体。“第一激发”射线或光线是指在初始曝光阶段应用于透镜成形组合物的辐射光。“第二激发”射线或光线是指透镜成形组合物冷却至上述“第三温度”之后应用于透镜成形组合物的辐射光(例如脉冲的)。“第二时间段”是指第二活化光直接照射透镜成形组合物的持续时间。“第三时间段”是指减少活化光或黑暗的时间,是在第二时间段活化光照射后接着开始的。
在一实施方案中,优选把透镜成形材料放入模腔,该空腔部分的是由第一模具组件和第二模具组件确定的。在第二时间段和/或第三时间段期间,第一模具组件和/或第二模具组件在形成透镜后继续或不继续冷却。由透镜成形材料中除去热量的一个方法是至少在一个模具组件的非浇铸面连续直接通入空气。优选将空气直接通入第一和第二模具组件两面。使用冷却器冷却空气温度,使之达到低于室温,更优选在大约0-20℃,更优选在大约3-大约15℃。在第一时间段至少一个模具组件用空气冷却(以前述任何方式)。
在一实施方案中,当一部分透镜成形组合物的温度提高或形成胶体时,第一时间段结束,将第一活化光移开或减弱(例如阻断),这样就避免了它们与第一和第二模具组件接触。优选有足够的第一时间段使透镜成形材料在模腔中成为胶体,这样就基本上没有液体存在了(少量接近材料边缘的除外)。在某些情况下在完成凝胶化之前断开辐射可能会造成光学失真。优选选择第一时间段的长度以使透镜成形组合物不能达到第一温度。第一温度优选是透镜成形组合物在系统条件的照射下(例如,冷却空气的温度和速度,辐射的波长和强度),在组合物的“放热趋势”(通过反应放热的能力)完结之前可能达到的最高温度。
根据一实施方案,优选使组合物中的反应在第一活化光辐射移开后进行,直到组合物达到第二温度。优选第二温度低于第一温度。优选组合物永远不会达到第一温度。因此,优选要防止组合物达到第一温度,并且要冷却至第二温度。优选使组合物由第二温度冷却至第三温度。此冷却在非活化的情况下进行,要使热量传递到周围环境,或者至少一个模具组合体用上述任意方法冷却。
在一实施方案中,透镜成形材料的固化通过使第二活化光(例如是脉冲的)直接照射至少一个模具组件来完成。在第二时间段,使第二活化光(例如是脉冲的)直接照射一个或多个模具组件,这可以根据透镜成形组合物的反应速度确定。组合物或部分模腔,或进出需冷却室的空气的温度变化是反应速度的指数,可以由此相应地确定第二时间段。第二时间段可以变化,因此后续的脉冲照射比前次的脉冲照射可以更长或更短。脉冲之间的时间(即第三时间段)也可以随组合物的反应温度和/或反应速度变化。为了实现光脉冲,可以(a)打开和关闭光源的动力电,(b)使用某装置以改变或关闭光到的透镜成形组合物的通路,或(c)使光源和/或模具组件运动,以防止活化光接触透镜成形材料。优选控制第二时间段和/或第三时间段,以便能够在减少(a)透镜与第一和/或第二模具组件发生早期脱模和/或(b)透镜破裂发生的情况下快速生成透镜。
在一实施方案中,优选控制第二时间段以抑制组合物的温度不超过第二温度。在辐射由第一和/或第二模具组合体移开之后,由于在组合物内反应的放热性能,透镜成形组合物的温度还会持续升高。第二时间段要足够的短,这样当组合物的温度低于第二温度时就移开第二活化光脉冲,在第三时间段,温度还会继续上升,以使组合物温度在开始下降的那一点基本上等于第二温度。
在一实施方案中,将第三时间段延长,直到组合物的温度达到基本上等于第三温度。一旦组合物温度下降到第三温度,就开始给组合物施加第二活化光脉冲。在一实施方案中,第二时间段保持一常数,优选控制第三时间段,以使组合物的温度低于第二温度。在组合物接受脉冲照射之后,在第三时间段将组合物的温度减低到预期能够使组合物的温度达到但不超过第二温度的温度。
在一实施方案中,使用一遮光器系统以控制将第一或第二活化光施加于透镜成形材料。优选遮光器系统包括空气启动的开关板,可以把它们插入固化室以防止活化光达到透镜成形材料。另外,遮光器系统还可包括LCD控制面板。控制器50收到来自热电偶的信号,使遮光器能在一定的时间内插入和/或取出以便于调节固化室内的温度,所述的热电偶是放置于透镜固化室内、至少接近部分空腔,或者位于能够感受空气或固化室出口的温度。热电偶可位于数个接近于模腔和/或浇铸室的位置。
优选第二活化光的波长和强度基本上等于第一活化光的波长和强度。改变辐射(例如第一或第二活化光)的强度和/或波长是理想的。在各个实施方案中所用的具体活化光波长和强度可根据已确定的组合物和固化循环变量的各个因素确定。
可设计或使用数个固化循环。最佳循环的设计应该包括考虑一系列相互作用的变量。显著的独立变量包括:1)透镜成形材料样品的质量,2)对该材料所施加的光强度,3)透镜成形材料的物理特性,和4)系统的冷却效率。显著的固化循环(依赖的)变量包括:1)为了诱导和凝胶化所用的最佳初始曝光时间,2)总循环时间,3)脉冲的时间间隔,4)脉冲宽度,和5)总曝光时间。
涉及这些方法的大部分实验用下文所述的OMB-91单体进行。OMB-91d配方和性质如下。OMB-91的配方 组分
重量百分数Sartomer SR351(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯) 20.0+/-1.0Sartomer SR268(四乙二醇二丙烯酸酯) 21.0+/-1.0Sartomer SR306(三丙二醇二丙烯酸酯) 32.0+/-1.0Sartomer SR239(1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯) 10.0+/-1.0(双酚A双(烯丙基碳酸酯)) 17.0+/-1.0Irgacure184(1-羟基环己基苯基酮) 0.017+/-0.0002苯甲酰基甲酸甲酯 0.068+/-0.0007氢醌的甲酯(“MeHQ”) 35ppm+/-10ppmThermoplast Blue(9,10-蒽二酮,1-羟基-4-((4-甲基苯基)胺)) 0.35ppm+/-0.1ppm测量/性质:性质
建议规格外观 透明液体颜色
(APHA) 50最大值
(试管试验) 相匹配的标准酸度(ppm丙烯酸) 100最大值折射率 1.4752+/-0.002密度 1.08+/-0.005gm/cc,23℃粘度@22.5℃ 27.0+/-2厘泊溶剂重量(wt%) 0.1最大值水(wt%) 0.1最大值MeHQ(HPLC测定) 35ppm+/-10ppm
应该认识到,除了上文所述的之外,本申请所公开的方法和系统可用于各种各样的辐射固化的透镜成形材料。可以理解的是,即使在使用相同类型的透镜成形组合物时也需要调节固化循环的各个变量(特别是初始曝光时间),这是因为在每批透镜成形组合物中阻聚剂水平的变化。此外,系统移出热量的能力也需要调节固化循环变量(例如辐射脉冲之间冷却的持续时间)。系统冷却能力的变化和/或透镜成形材料组合物的变化也需要调节固化循环变量。
影响脉冲固化循环设计的重要变量包括(a)需要固化的材料的质量,和(b)用于该材料的活化光强度。如果样品在开始时受到过度剂量的照射,反应可能进行的太快,并且有可能出现早期脱模和/或破裂。如果在固定的固化循环(即预先设定的)中样品收到的辐射过低,在循环的后期后续的照射中可能会引起温度大大提高,也可能出现早期脱模和/或破裂。另外,如果在设定了光强度水平和/或设定了的透镜成形材料质量的循环中,光强度的变化超过+/-10%左右时也会导致早期脱模和/或破裂。
在有两种工艺过程的固化循环实施方案中,第一工艺过程涉及通过以相对较长的时间连续照射透镜成形组合物,使其形成干燥的胶体。在辐射完成之后,优选使该材料在黑暗中冷却至较低的温度。第二工艺过程涉及 通过对该材料依次进行短时间的辐射和较长时间的减量辐射(如黑暗冷却)将该材料的残留放热控制释放。
在第二工艺过程中透镜成形材料的状况依赖于在第一工艺过程中已经发生的透镜成形材料反应的程度。对于固定的固化循环而言,优选在第一工艺过程中反应的程度在一个特定的范围内。如果此反应的进行不能很好的控制,发生早期脱模和/或破裂的情况就会增加。对于具有常量阻聚剂和引发剂的组合物的固化循环,所用的辐射强度对第一工艺过程中所能达到的固化程度有最大的影响。一般来说,辐射强度波动+/-5%就可以观察到第一工艺过程中所达到的固化水平的差异。光照强度变化+/-10%就可能显著地减少产率。
各种光照强度对固化材料的影响取决于强度比设定的固化循环的优选强度更高还是更低。图25说明三个实施方案中温度的状况,所述的三个实施方案中使用了不同的光照水平。如果照射材料的光照水平比优选的强度更高,超剂量将会导致反应进行的过快。在此情况下,可能产生过量的热,增加固化循环在第一工艺过程中出现早期脱模和/或破裂的可能性。如果在第一工艺过程中,超剂量照射材料引起的早期脱模和破裂没有发生,在后续的第二工艺过程的脉冲照射造成的进一步反应很少。
如果光强度比优选的强度更低,透镜成形材料受到过低剂量的照射,将会引起其他问题。在第一工艺过程中该材料不能达到充分的固化。在第二工艺过程中所用的脉冲照射就会导致发生较大量的反应,反应所产生的热量就会大大超过系统移出热量的能力。因此,透镜成形材料的温度可能会过度地提高,会引起早期脱模。而且,在该循环结束后还会继续产生热量,因此形成未完全固化的透镜。
应用于透镜成形材料的最佳初始照射剂量主要是依赖于其质量。初始剂量也是光强度和曝光时间的函数。对给定的模具/垫圈/单体的结合所设计的方法可选择固定的光强度。
本发明所公开的方法可涉及很宽范围的光强度。在各个冷却阶段的时间缩短的情况下,可使用相对较低的光强度,这样就开始用较短的和更容易控制的脉冲。在使用荧光灯时,使用较低的强度可使用较低的发电设备,因此可降低灯冷却系统的负载和延长灯的寿命。使用较低光强度的缺点是初始曝光的时间要延长。相对较高的强度水平可使初始曝光时间缩短,同时对灯的设备和/或灯冷却系统有更多的要求,它们都会减少灯的寿命。
一旦选定了光强度,初始曝光时间就可以确定。在循环中控制反应的常规方法包括选择好的标准热电偶,将其置于模腔的内部,并使其与适当的数据处理系统相连。优选的热电偶是Type J,0.005英寸直径,Teflon绝缘线,购自Omega Engineering。优选把绝缘物剥去大约30-50mm,每根线由皮下注射针的小洞穿过垫圈壁。优选将所述的针取出,两根并行的线一起形成垫圈内循环的内部连接。各导线的另外一端连接于一微型连接器,在模具被充满之后,该连接器可插入连接数据处理单元的永久性热电偶延长线。
数据处理单元可以是Hydra 2625A Data Logger,由John Fluke Mfg.Company制造。优选与IBM可兼容的个人计算机相连,运行Hydra DataLogger软件。优选把计算机设置成显示出趋势图,以及读出控制器的数个温度。可设置扫描出任一常规时间区间,对5或10秒的时间通常有很好的分辨率。
在模腔中热电偶连接点的位置会影响它的读数和它在整个循环中的行为。当连结点在模具的前后之间时,可观察到比放在模具面附近相对较高的温度。由空腔边缘到连接点的距离也会影响绝对温度读数和固化循环温度曲线的形状。透镜成形材料的边缘比其它部分开始提高温度较晚。在循环后期,中心的透镜成形材料比边缘提前,并且对辐射脉冲的响应低,而接近边缘的材料可能显示出明显的活性。在进行研究固化循环的试验时,优选在模腔中插入两个探针,一个接近中心,一个接近边缘。中心探针循环的早期依赖中心探针,边缘探针是循环后期的指示。
通过对穿过模具各面使用不同的光分布,使透镜成形材料的各个不同区域的反应速率不同。用“负型”(minus type)的光分布进行的试验使透镜成形材料的边缘比材料的中心区早开始反应。用光分配滤镜进行高质量半成品透镜进行固化的优点是通过很多滤镜的总的光传递的非特性。
在选择和/或配置(a)辐射强度,(b)可辐射固化的透镜成形材料,(c)模具和/垫圈配套,和(d)数据处理系统之后,就可确定最佳初始曝光时间。将透镜成形材料样品接触连续辐射是有用的,以便能够知道温度的状况。这样就可以提供一个确定的消耗时间的范围,最佳初始曝光时间就在在此范围内。感兴趣的有两点,首先检测出的是样品内温度升高的时间(“T初始”和“Ti”),以及样品达到最高温度的时间(Tmax)。感兴趣的另外一点是实际的最高温度,是样品在系统条件下(例如在有冷却的条件下)“热趋势”的指示。
就一般规律而言,高质量透镜的温度(即质量大于70g左右的透镜)应该停留在大约200°F,优选在大约150°F和180°F之间。由于破裂和/或早期脱模,较高温度使透镜的生成速率减小。一般来说,较低质量的透镜(即质量不大于45g左右的透镜)应该使温度保持在大约150°F,优选在大约110°F和大约140°F之间。
按照透镜成形材料的质量选择第一时间段。在一实施方案中,透镜成形材料的质量在大约45g至大约70g之间,选择的第二温度在大约150°F至200°F之间。根据另一实施方案,透镜成形材料的质量不大于大约45g,第二温度低于大约150°F。在另一实施方案中,透镜成形材料的质量至少大约是70g,第二温度在大约170°F至大约190°F之间。
进行一项略在T初始和Tmax之间的一半时间以前由模具组合体上移去辐射的试验。根据上述试验的结果初始曝光时间交互的减少或增加,在后续实验中提供了优选范围的Tmax。此方法可用于确定各种给定的成套模具/垫圈和光强度下的初始曝光时间。
对与上述方法有关的系统变量之间的相互关系进行定性归纳,结果见图24。
在初始曝光时间以后,进行一系列的辐射脉冲/冷却步骤,以控制该材料中残留放热趋势的排放和完成固化。至少由两种方法来完成此第二过程。第一是用大量短脉冲和短冷却时间。第二种方法是用较少数量的较长脉冲,和相应的较长的冷却时间。这两种方法的任意一种都可以得到好的产品,在这两极限之间有多种可以被接受的循环周期。
为了得到大范围(例如由-6到+4屈光度)的透镜,所述的方法与光脉冲的应用有关,不需要冷的冷却流体(例如冷空气)。应用适当的光,用室温下的空气作为冷却流体,可大大降低系统的成本。
为了使透镜快速固化,同时又能够抑制透镜的早期脱模和/或破裂,可运用下述设计脉冲和/或冷却系统的一般规则。优选脉冲周期不会使温度超过初始曝光期间能够达到的最高温度。通过就透镜成形材料的内温降低到与接受脉冲之前的一刻接近的温度所需要的时间长度,确定冷却时间的长度。在常规试验中下面的一般规则使之可确定在大范围的透镜成形材料、光强度水平和冷却条件下适当的固化循环。
优选的,通过改变与光输出相应的的光的用电量,测量和控制光输出。具体的,在优选的实施方案中包括了安装在光源附近的光传感器。此光传感器可测量光量,然后使控制器增加动力供应,以便在使用中第一活化光张度减少时能够继续提供第一活化光,反之亦然。优选动力的改变是通过改变供应给光源的电频率达到的。
在一实施方案中,使用中压汞灯固化透镜成形材料和透镜涂层。这种灯和许多常用作固化活化光的许多光源不能重复的开和关,因为在操作时需要数秒的预热期。在曝光期(即,第二时间段)之间的低动力设置下,汞蒸汽灯源是没有价值的,但是,在低动力条件下此光源能够产生大量的热并消耗电力。
在一实施方案中,用室温下的空气冷却透镜成形组合物。当使用氙闪光灯时,光脉冲的周期一般大大小于1秒,并且被认为是与用其它活化光源固化的方法相比,只有小的辐射热转移至透镜成形组合物。因此,减少给予透镜成形组合物的热量可使环境温度的空气足以能够移出放热的热量,基本上能够抑制透镜早期脱模和/或破裂。
在一实施方案中,使用氙光源作为第一活化光照射第一或第二模具组件,使其达到可测量出温度升高和透镜成形组合物开始形成胶体的那一点。优选用小与15辐射脉冲形成胶体,更优选小于大约5脉冲。优选胶体在组合物用脉冲接触超过大约1/10或1/100秒的总时间之前生成。
在一实施方案中,优选用反射设备与氙光源相连。反射设备放在闪光光源之后,并优选从组合物的中心到组合物的边缘活化光有恰当的分布。
在一实施方案中,优选将氙闪光光源施加多个活化光脉冲用于透镜成形组合物以使其在少于30分钟的时间内固化成为眼镜镜片,或在更优选的,少于20或15分钟。
使用氙光源还可形成较宽的屈光度范围的透镜。较高放大率的透镜显示出最大的最薄与最厚区域的比例,这意味着会产生更大的诱导收缩的张力,导致更大的模具弯曲,和提高了早期脱模的可能性。较高放大率的透镜还具有较厚的区域,在较厚的区域透镜成形材料接收的光照射比接近模具表面的区域更少。具体地说,连续辐射透镜成形的技术要求使用相对较低的光强度,以便在固化期间控制热量的生成。但使用相对较低的光强度可能导致慢的、长时间的凝胶化过程。当一部分透镜与其它部分以不同的速率固化时,可能会造成光学失真。以非均匀性固化为特征的方法不适合于生产相对较高放大率的透镜,因为较深部区域(例如,透镜厚的部分)的固化速率比接近模具表面的区域要慢。
由氙光源得到的较高强度的活化光会深深地深入透镜成形材料,和/或使之饱和,因此与常规的辐射引发的固化方法相比,该方法能够使较厚的透镜均匀地固化。当透镜成形材料受到高强度活化光照射,并且减少活化光或者使之黑暗,在没有活化光的情况下继续反应,在此情况下凝胶化进行的更为均匀。可使屈光度在大约+5.0和大约-6.0和更大的透镜固化。在进行固化,特别是在用相对较高强度的光引发凝胶化时,确信通过样品的光分布不是关键。每次透镜成形材料能够吸收一定的能量,这低于相对较高强度的脉冲所释放的能量。透镜成形材料会被高强度闪光光源所释放的光“过饱和”。在一实施方案中,优选用氙光源固化屈光度在大约-4.0和大约-6.0之间的透镜。在一实施方案中,优选用氙光源固化屈光度在大约+2.0和大约+4.0之间的透镜。
应用固化浇铸透镜(cast-to-finish lenses)的相同原料,本申请所公开的方法可用于固化高质量的半成品透镜料坯。两者都是本发明目的的“眼镜片”。这些方法也可以用于固化多种其它透镜成形材料。除了制备半成品透镜之外,这些方法成功地用于制备浇铸的透镜。6.改进的透镜固化工艺
在用活化光浇铸眼镜镜片时,透镜成形组合物凝胶化的类型会影响所得到的透镜的光学质量。在聚合过程的早期,如果浇铸空腔中的单体所收到的光强度有局部的突变,在得到的产品上就会观察到光学失真。与相同直径的较低放大率的透镜相比,较高放大率的透镜的某些区域比较厚。透镜的最接近浇铸空腔的模具表面的各层比较深的层可能会受到较高光强度的照射,因为透镜成形组合物吸收部分突发光。相对于外层而言,较深层地方的聚合反应会被推迟,这就会引起产品的光学失真。与不同的固化速率同时出现的是产生热量的放热速率也是不同的,特别是较深的区域在空腔的较外部区域固化后才开始产生热量,这样移出热量的效率就被削弱了,就会在产品是造成光学波形和失真。由于这种缺陷的放大作用,此现象极易出现于高放大率的正透镜中。
在一实施方案中,在空腔中的透镜成形组合物用相对较高强度的活化光照射一定的时间,该时间足以能够引发反应。优选辐射在透镜成形组合物的聚合反应进行到足以能够产生相当数量的热的时候停止。此一初始的相对较高强度的剂量使浇铸空腔中的材料成为基本均匀的胶体,被固化的透镜的内层和外层之间反应速率上的差别减少了,因此消除了连续低强度辐射引发反应时经常出现的波形和失真,特别是在制备高屈光放大正透镜时更是如此。
在一实施方案中,优选相对较高强度剂量的活化光以脉冲的形式作用于透镜成形组合物。优选脉冲的持续时间小于大约10秒,优选小于大约5秒,更优选小于大约3秒。优选脉冲强度至少是大约10毫瓦/cm2,优选至少是大约100毫瓦/cm2,更优选在大约150毫瓦/cm2和大约250毫瓦/cm2之间。优选在开始应用相对较高强度的活化光之后,所有的透镜成形组合物都形成了胶体。在一实施方案中,在开始应用相对较高强度的活化光之后,通过透镜成形组合物的放热反应所产生的热不大于基本的热量。
在此初始高强度剂量之后,开始进行第二辐射阶段,在此阶段内浇铸槽中含有的材料被较低强度辐射较长的时间,同时使冷却流体作用于至少一个消除空腔的模具的非浇铸表面。优选用冷却流体移除透镜成形组合物聚合反应所放出的热量。在第二辐射阶段,如果活化光强度太大,产生热量的速度就会太快,透镜就会由模具的浇铸面过早脱模和/或破裂。类似的,如果热量由透镜成形组合物上移出得太慢,透镜也会过早脱模和/或破裂。在初始剂量的活化光照射后,优选尽可能快地将含有透镜成形组合物的模具/垫圈组合体放在冷却的环境中。
在一实施方案中,在第二辐射阶段用于透镜成形组合物的活化光优选小于大约350mW/cm2,更优选小于大约150mW/cm2,更优选在大约90mW/cm2至大约100mW/cm2之间。在第二辐射阶段,活化光可连续地或以脉冲地作用于透镜成形组合物。将半透明的高密度聚乙烯板放置于活化光发生器和至少一个模具组合体之间,以使活化光强度减弱到优选的范围之内。
在一实施方案中,在第二相对较低强度的辐射阶段之后,在第三辐射阶段至固化后处理阶段,将相对较高强度的活化光应用于透镜成形组合物。在第三辐射阶段,优选活化光脉冲直接作用于透镜成形组合物,虽然该组合物也可以连续地进行照射。优选脉冲强度至少是大约10mW/cm2,优选脉冲强度至少是大约10mW/cm2,更优选至少是大约100mW/cm2,更优选是大约100mW/cm2至大约150mW/cm2之间。
上述每一辐射阶段都优选使激发过直接作用于第一和第二模具组合体的每一件。优选眼睛镜片固化的总时间至少是30秒,优选不破裂、无条纹、无变形、不模糊和不泛黄。
确信上述方法能够生产处方范围内的所有透镜,超过了目前用连续低强度照射制备的透镜。该方法可实际地应用于固化相对较高或较低的透镜,与常规方法相比可减少成品透镜中光学失真的发生。可以理解的是,上述方法可独立地使用,也可与上文所述优选实施方案中的方法与设备结合使用。7.改进抗擦伤透镜的生产工艺
“内模”方法包括在通过将液体涂层放置于模内并进行固化,在眼睛镜片上形成抗划伤涂层。内模方法比“外模”方法更好,因为涂层前表面无规则,内模方法出现涂层缺陷的情况较少。用内模方法形成的抗划伤涂层复制了模具浇铸面的外观和平滑度。但是,在使用常规的内模抗划伤涂层时,所遇到的问题是常常在涂层上形成微小的“小孔”。确信这些小孔是由于模具的污染,在固化前有空气传播的颗粒落在涂层上,或在涂层后出现爆破所形成的气泡。在使用平-顶(flat-top)双聚焦模具时特别容易形成这样的小洞,例如图29所示的情况。在模的主表面456下面的双聚焦片段452的片段线454减小了浇铸面的平滑度。当涂层经旋涂于模具表面上,这种凹坑将对浇铸面的平滑流动形成障碍。在着色透镜中的小洞缺陷是一个问题,因为给透镜着色的染料可透过小洞,在透镜上形成看得见的色斑。
按照一实施方案中,优选使第一涂层组合物(即可聚合的“底涂层”(primer)材料)通过过滤器,放入有浇铸面和非浇铸面的模具组件中。优选第一涂层组合物含有光敏引发剂,以使其由于曝光于活化光而固化。然后浇铸模具组合体,使第一组合物分布于浇铸面上。模具组件围绕着基本上垂直的轴旋转,速度是每分钟大约750至大约1500转之间,优选每分钟大约800至大约1000转之间,更优选每分钟大约900转。进一步的,在模具组件旋转时,用分料器将附加量的第一组合物直接加在浇铸面上。优选使分料器由模具组件的中心移至模具组件的边缘,这样附加的量沿着模具组合体的半径分布。优选活化光作用于模具组件以便至少固化部分所述第一组合物。
在模具组件中,第二涂层组合物涂在第一涂层组合物的基础之上。第二涂层也优选在曝光于活化光而固化,因为其中含有光敏引发剂。优选旋转模具组件,使第二涂层组合物分布于固化的第一涂层组合物之上。模具组件可在向模具组合体加入第二组合物的同时进行旋转。然后优选使活化光作用于模具组件,以便使至少一部分第二涂层组合物同时被固化,并且形成具有两种涂层组合物的透明结合涂层。优选结合涂层是基本上抗划伤涂层。通过将垫圈放置于两组件之间使之更加密封而将上述模具组件与第二模具组件组装在一起。具有空腔的模具是由两个原始的模具组件构成的。移动垫圈的边缘,将透镜成形组合物加入空腔。优选将结合涂层与透镜成形材料相互很好的粘合。这种透镜成形组合物优选含有光敏引发剂,并优选用活化光进行固化。优选将低于环境温度的空气用于第二模具组合体的非浇铸面,以冷却固化的透镜成形组合物。
底涂层优选含有高粘度单体,低粘度、低闪点的有机溶剂和适当的光敏引发剂系统的混合物。该溶剂可溶解大约80%的混合物,优选大约93%至96%。优选此混合物具有低粘度,并可在浇铸过程中涂布于任何不规则的表面,例如平-顶双聚焦模具的片段线。低闪点溶剂优选可快速地蒸发,留下薄薄的一层单体,其中含有光敏引发剂,并涂于模具的浇铸面。优选固化的底涂层是软的,可能不具有抗划伤特性。但是,在底涂层之上使用高抗划伤性能的硬涂层(即第二涂层组合物)可形成具有抗划伤性能的结合涂层。硬涂层优选含有溶剂,该溶剂在模具旋转时会蒸发,以使硬涂层分布于底涂层之上。
一般来说,理想的底涂层材料优选具有下述特性:在正常的储存条件下(例如在室温和没有活性光)具有化学稳定性;在无规则的表面上,特别是在平-顶双聚焦模具的片段线上具有很好的流动性;在用特定的活化光剂量固化时留下无破裂涂层,具有高的双键转化率(大约高于80%);通过形成透镜,特别是平-顶双聚焦模具的片段部分的固化循环,保持与模具表面的粘合;以及与硬涂层在化学上是相容的,该涂层后来用于它的上部(例如形成光学透明的结合涂层)。虽然在底涂层或硬涂层上可能存在小孔的缺陷,但极少有可能在一涂层上的缺陷恰好与另一涂层的缺陷相吻合。优选每个涂层能这该另一涂层上的洞,这样就可减少结合涂层上的小孔。这样,有内模涂层的成品透镜就可以用染料着色,而不会造成小孔的问题。另外还优选无破裂、不泛黄、不模糊和无变形。
在一实施方案中,在部分透镜成形材料固化后,将第一模具组件和第二模具组件之间的垫圈取出,取出垫圈后就把透镜的边缘暴露出来。具有光敏引发剂的氧阻隔层绕着露出的透镜边缘放置,其中氧阻隔层光敏引发剂优选放置于接近未固化部分的透镜成形组合物放置。然后使附加的活化光作用于透镜,至少使部分氧阻隔层光敏引发剂引发透镜成形材料的反应。在透镜与活化光接触时,优选氧阻隔层能够防止氧与至少部分透镜成形组合物接触。
按照一实施方案,在一模具组合体中使用了基本上是固体的导热源。热可由热源传导至模具组件表面。进一步的,热可通过模具组件传输至透镜表面。8.生产含有紫外光/可见光吸收化合物的塑料透镜的方法
能够吸收各种紫外光/可见光的材料(下文中是指“吸收紫外光/可见光的化合物”)用于眼镜镜片以抑制不会通过眼镜片。这些眼镜片可有利地抑制紫外光/可见光传输至戴该眼镜者的眼睛。用活化光固化眼镜镜片以抑制透镜成形组合物的聚合时,一般需要该组合物具有高度的活化光传输性能,这样激发辐射就可以穿透透镜空腔更深层的区域。否则浇铸的透镜就会有光学像差和变形。在接近透明模具面的区域,所浇铸的透镜还可以含有多层固化材料,叠层式的内层可能是不完全凝胶化的,或是凝胶化的,或几乎不是凝胶化的,或甚至还是液体。通常,在本领域中,已知即使有少量的各种吸收紫外光/可见光化合物加入可用活化光固化的透镜成形组合物,在透镜空腔内所含有的透镜成形组合物在受到活化光照射时几乎全部保持液体状态。
用于光致变色透镜的光致变色颜料能强烈吸收紫外光/可见光,并且在曝光于紫外光/可见光时可使非活化状态变为活化状态。在透镜成形组合物中有光致变色颜料,和其它吸收紫外光/可见光化合物时,通常不能使活化光辐射穿透到透镜空腔的深层,使其足以有效地导致光敏引发剂的裂解并引发透镜成形组合物的聚合反应。因此,用活化光难以固化含有吸收紫外光/可见光化合物的透镜成形组合物。所以需要提供一种方法,该方法能够用活化光引发生成眼镜片的单体的聚合反应,该单体中含有可吸收紫外光/可见光的化合物,尽管吸收紫外光/可见光的化合物对活化光有高吸收特性。这些吸收紫外光/可见光的化合物的实例不是光致变色颜料,而是固定染料和无色的添加剂。
在一实施方案中,眼睛用的眼镜片可用含有单体、吸收紫外光/可见光的化合物、光敏引发剂和共引发剂的透镜成形组合物制备。这些混合的实例列于“含有紫外光/可见光吸收材料的透镜成形组合物”的部分。优选将液体状态的透镜成形组合物放置于由第一模具组合体和第二模具组合体构成的模腔内。确信直接照射模具组合体的活化光能够活化光敏引发剂,使光敏引发剂形成聚合物链自由基。与单体相比,聚合物链自由基更容易与共引发剂反应。共引发剂与光敏引发剂或聚合物链自由基的片段或活性形式反应,在透镜空腔区域生成引发单体的形式,在此空腔内活化光的水平相对较低,或者没有。
优选共引发剂只在有光敏引发剂的情况下被活化。进一步的,如果没有共引发剂,光敏引发剂就会在透镜成形组合物表面附近,而不是在组合物的中间部分被独一无二的活化。因此,用光敏引发剂与适当的共引发剂结合可使透镜成形组合物的聚合反应深入到透镜空腔的深层。用大约30分钟,优选大约10分钟形成固化的、透明的、无像差的透镜。在曝光于紫外光/可见光时,优选透镜至少能够抑制部分紫外光/可见光不通过所形成的透镜。不使紫外光(至少是某些紫外光波)透过的透镜是优选的。
透镜成形组合物主要聚合成分的特性会影响最佳固化工艺。预计单体或单体混合物中所存在的吸收紫外光/可见光的化合物的特性也会影响所用的最佳光敏引发剂/共引发剂系统和引发聚合的最佳固化工艺。透镜成形组合物中单体的特性或比例变化时需要调整各种生产工艺的变量,包括但不限于曝光的时间、曝光的强度、冷却时间和温度、活化光和固化后热处理方法等。例如,含有较低反应活性单体如双酚A二烯丙基碳酸酯或己二醇二甲基丙烯酸酯的组合物,或这些单体的含量较高的组合物需要较长的曝光时间、较大的强度,或二者兼而有之。假设要增加系统中快速反应的单体或引发剂的水平,就需要减少曝光的时间,更严格地控制光剂量,和更有效地排出放出的热量。
在透镜成形组合物固化的过程中发生放热反应。放热反应的结果是,透镜成形组合物较厚的部分比该组合物较薄的部分产生更多的热。确信较厚部分的反应速度比较薄部分的反应速度慢。因此,在生成正透镜时,就会出现“油炸面圈(donut)效应”,其中透镜成形组合物的相对较薄的外层部分在该组合物相对较厚的内层部分之前达到完全固化的状态。相反,在生成负透镜时,透镜成形组合物的相对较厚的内层部分比该组合物相对较薄的外层部分先达到完全固化的状态。
在透镜成形组合物完全装入模具组合体之后,优选将该模具组合体以适当的光强度照射适当的时间。具体的,生成含有紫外光/可见光吸收剂的透镜所需要的活化光强度和时间优选明显地大于生成不含有紫外光/可见光吸收剂的透镜所需要的活化光强度和时间。模具组合体需要用多次剂量进行固化。与生成非紫外光吸收的透镜相比需要不同的仪器和设置。
在一实施方案中,能够生产透明的、着色的或光致变色透镜的仪器没有太大的变化。为了得到这种透镜成形组合物,优选含有紫外光/可见光吸收剂。在透明的非光致变色透镜生成组合物中加入紫外光/可见光吸收剂,就会在生成着色的和光致变色透镜所用的类似条件下得到透明的透镜。因此,在非光致变色透镜生成组合物中加入紫外光/可见光吸收剂,用相同的仪器和类似的方法,使光致变色的和非光致变色透镜生成组合物两者固化。另一优点是,所得到的透镜为用户提供了一种具有紫外光/可见光保护性能,而透明透镜则不具有紫外光/可见光吸收剂。以此方法,可生产出与玻璃透镜有许多相同性能的塑料透镜,与玻璃透镜相比,塑料透镜的生产更快,成本更低,重量也小得多。9.可用光合光引发聚合的吸收紫外光/可见光的组合物
用活化光固化眼镜片以引发透镜成形组合物的聚合通常需要该组合物有高度的活化光传输性能,这样活化光才能够传输到透镜空腔的较深区域。否则所得到的浇铸透镜就会有光学像差和变形。在接近透明模具表面的区域,所述的浇铸透镜还含有固化材料层,夹层式的内层可能是不完全凝胶化的,或是凝胶化的,或几乎不是凝胶化的,或甚至还是液体。通常,即使有少量的各种吸收活化光化合物加入常规的、可用固化的透镜成形组合物,在透镜空腔内所含有的透镜成形组合物在受到活化光照射时几乎全部保持液体状态。
用于光致变色透镜的光致变色颜料能强烈吸收活化光,并且在曝光于活化光时可使非活化状态变为活化状态。在透镜成形组合物中有光致变色颜料和其它吸收活化光化合物时,通常不能使活化光辐射穿透到透镜空腔的深层,使其足以有效地导致光敏引发剂的裂解并引发透镜成形组合物的聚合反应。这些吸收活化光的化合物的实例不是光致变色颜料,而是固定染料和无色的添加剂。
因此,用活化光很难固化含有活化光吸收化合物的透镜成形组合物。此问题的一种解决办法是使用共引发剂。通过使用共引发剂,活化光可引发聚合反应。确信活化光直接作用于模具组件可使光敏引发剂形成聚合物链自由基。与单体相比,聚合物链自由基更容易与共引发剂反应。共引发剂与光敏引发剂或聚合物链自由基的片段或活性形式反应,在透镜空腔区域生成引发单体的形式,在此空腔内活化光的水平相对较低,或者没有。因此希望提供一种生成眼镜镜片的组合物聚合方法,该组合物含有光吸收化合物,该方法是应用不会被所述的光吸收化合物吸收的活化光波长,这样就避免了对共引发剂的需求。
在一实施方案中,眼睛用的眼镜片可用含有单体、吸收光的化合物和光敏引发剂的透镜成形组合物,通过用活化光照射所述的透镜成形组合物来制备。本文所用的术语“活化光”是指能够引起化学变化的光。活化光包括紫外光、有光合光、可见光或红外光。一般能够引起化学变化的任何波长的光都可以作为活化光。化学变化有各种形式,化学变化包括但不限于引起聚合的任何化学反应。在透镜成形组合物中,优选化学变化由所形成的引发剂形式引发,引发剂形式能够引发化学的聚合反应。
优选将液体状态的透镜成形组合物放置于由第一模具组件和第二模具组件构成的模腔内。确信直接照射并通过模具组合体的活化光能够活化光敏引发剂,使光敏引发剂形成聚合物链自由基。聚合物链自由基与光敏引发剂或聚合物链自由基的片段或活性形式反应,在透镜空腔区域生成引发单体的形式。
使用适当波长的活化光可防止透镜在固化过程中变黑。本文所用的“变黑”是指至少有一部分变成不透明的,这样,在引入活化光时所述的活化光就不能充分地透过透镜成形组合物。光致变色化合物可能引起变黑。透镜成形组合物中所存在的紫外光/可见光吸收化合物可防止波长低于大约380nm的活化光透过透镜成形组合物。在用波长在紫外光范围的活化光,例如波长低于大约380nm的光进行处理时,为了防止紫外活化光进一步透过透镜成形组合物,吸收紫外光/可见光的化合物会变黑。透镜成形组合物的变黑还可防止非紫外活化光透过透镜成形组合物。变黑效应可防止任何波长的活化光通过透镜成形组合物引发聚合反应。
当吸收紫外光/可见光的化合物在紫外光区吸收时,可用波长大于大约380nm的活化光(例如光化性的光)防止变黑效应。因为活化光的波长基本上都大于吸收紫外光/可见光化合物所吸收的波长,因此可避免变黑效应。此外,波长大于大约380nm的活化光可用于引发透镜成形材料的聚合反应。在某些情况下,使用这些活化光,含有吸收紫外光/可见光化合物的眼镜镜片可在没有共引发剂的条件下制备。
在一实施方案中,突出的是,在吸收紫外光/可见光的化合物吸收紫外光时,可用波长低于大约380nm的活化光处理上述透镜成形组合物,以活化光敏引发剂。优选的,使用波长基本上在大约380nm至490nm的活化光。使用波长高于大约380nm的活化光可避免吸收紫外光/可见光化合物引起的变黑效应。活化光可深入透镜成形组合物,引发全体组合物聚合反应。可以使用能够阻断波长低于大约380nm的光的滤光片,以防止吸收紫外光/可见光化合物使之变黑。
使用活化光使透镜成形组合物在透镜空腔的深层进行聚合反应。用小于大约30-60分钟,更优选小于大约20分钟的时间形成固化、透明、无像差的透镜。这里所说的“透明的透镜”是指透镜能够透过可见光而不会分散,这样就可以清楚地看见透镜外的物体。这里所说的“像差”是指没有能够制成使目标和图像之间点-点相应的透镜。当透镜曝光于紫外光/可见光时,优选透镜至少能够抑制部分紫外光/可见光不通过该透镜。可以保护眼睛不受某些光线的照射。不让紫外光(至少是某些紫外光波)透过的透镜是优选的。
在一实施方案中,含有吸收紫外光/可见光化合物的透镜成形组合物用活化光固化。优选活化光波长基本上高于大约380nm。优选将透镜成形组合物多次曝光于活化光以进行固化。另外,通过将组合物曝光于多个活化光脉冲可固化透镜成形组合物,所述的脉冲中至少有一个的脉冲持续时间小于大约1秒(更优选小于0.1秒,和更优选在0.1至0.001秒之间)。优选的,用波长在大约380nm至490nm之间的活化光直接照射模具组件。用前文所述制备眼镜镜片的各种方法和组合物生产眼镜镜片的实施方案也可用于生产先中所述的眼镜片,在这些实施例中,可用波长高于大约380nm的活化光代替紫外光。
在一实施方案中,活化光可用荧光灯产生。优选用荧光灯作为照射至少一个模具组件的直接活化光源。至少有一个,优选用两个荧光灯光源,它们在380nm-490nm有很强的放射光谱。在使用两个光源时,优选将它们放在模腔的相反位置上。发射所述波长活化光的荧光灯可以由Philips Electronics买到,型号是TLD-15W/03。
优选把三或四个荧光灯放置在能够给需要固化的模具的所有表面提供均匀辐射的位置上。在每次曝光期间活化光源可快速地开和关。为满足此功能可使用自动断续装置镇流器。自动断续装置镇流器可在备用状态下操作,其中有低电流给灯丝供电,使灯丝保持温热状态,这样就可减少灯的启动时间。此镇流器可在Bridgeport Connecticut的Magnatek,Inc买到。或者,光源采用开关系统来阻断单剂量次的光。此开关系统用一控制系统为基础的微处理器控制,以便能够提供所需剂量的光。使用一反馈回路控制光的强度,这样就可消除由于环境变化(例如灯的温度)和灯的老化所造成的光强度的波动。把一光传感器引入控制系统以消除在给定的曝光时间内剂量的变化。
透镜成形组合物的主要聚合成分的特性会影响最佳固化工艺。预计单体或单体混合物中所存在的吸收光的化合物的特性也会影响所用的最佳光敏引发剂系统和引发聚合的最佳固化工艺。透镜成形组合物中单体的特性或比例变化时需要调整各种生产工艺的变量,包括但不限于曝光的时间、曝光的强度、冷却时间和温度、固化后处理方法等。例如,含有较低反应活性单体如双酚A二烯丙基碳酸酯或己二醇二甲基丙烯酸酯的组合物,或这些单体的含量较高的组合物需要较长的曝光时间、较大的强度,或二者兼而有之。假设要增加系统中快速反应的单体或引发剂的水平,就需要减少曝光的时间,更严格地控制光剂量,和更有效地排出放出的热量。
优选的,选择用于透镜成形组合物组分的单体能溶解于加入其中的吸光化合物。这里所用的“溶解”是基本上能够均相混合。例如,选自多醚(烯丙基碳酸酯)单体、多官能的丙烯酸酯单体和多官能的甲基丙烯酸酯单体可用于吸收紫外光/可见光的透镜成形组合物。
在一实施方案中,前文所述的PRO-629单体混合物可在加入其它制备透镜成形组合物所需要的组分之前混合在一起。优选用这种混合的单体作为加入吸收紫外光/可见光化合物的透镜成形组合物的基础。
在单体混合物中,加入相对较低水平的聚合阻聚剂可在不恰当的时间(例如在储存期间)抑制单体的聚合。优选在单体混合物中加入大约0-50ppm的单甲醚氢醌(MEHQ)。还优选单体混合物的酸度应尽可能的低。优选在该混合物中残留的丙烯酸小于大约100ppm。优选单体混合物中的水含量相对较低,优选小于大约0.15%。
本发明的方法所用的光敏引发剂已在前文的实施方案中描述。可加入通常能够传输紫外光/可见光的透镜成形组合物中的吸收紫外光/可见光的化合物已在前文的实施方案中描述。在透镜成形组合物中所存在的光致变色颜料的数量范围可以是由大约1ppm至重量的1-5%。在优选的组合物中,光致变色颜料的范围是大约30ppm-2000ppm。在更优选的组合物中,光致变色颜料的范围是大约150-1000ppm。可根据透镜的厚度调节其浓度,以便能够达到最佳的可见光吸收特性。
另一实施方案中,将共引发剂加入了透镜成形组合物。如上所述,通过它们与光敏引发剂的相互作用,该组合物更有助于透镜成形组合物的聚合,这样该组合物可以基本上均匀的方式聚合。预计引发剂的最佳量是两种引发剂的总量,是能够完成聚合并生成刚性、无像差透镜的最小量。通过试验可确定光敏引发剂和共引发剂的相对比例。例如,含有光敏引发剂的可吸收紫外光/可见光的透镜成形组合物可在没有共引发剂的情况下固化。如果在所得到的透镜上发现弯曲和变形,可在透镜成形组合物中加入共引发剂,以增加引发剂的量,直到能够得到最好的光学性能。预计应该避免使透镜成形组合物中共引发剂过量,以防止聚合速度太快、透镜泛黄和残余的未反应共引发剂转移至成品透镜表面的各种问题。
在另一实施方案中,可在透镜成形组合物中加入受阻胺光稳定剂。确信通过这些材料的作用可降低固化聚合物降解的速度,所述的降解是由于失活的有害聚合物自由基接触紫外光所引起的。这些化合物可有效地终止氧和碳自由基,并且可干扰各个阶段中的自动氧化和光降解作用。优选的,在透镜成形组合物中使用一个以上的单体和一个以上的引发剂,以确保不会在极短的时间内由活化光引起透镜成形组合物的预聚合。采用这样的透镜成形组合物可更大程度控制凝胶成形,从对透镜的光学质量控制更佳。
用所述的透镜成形组合物制备的眼镜镜片可用作处方透镜和非处方透镜。具体地说,这些透镜可用作太阳镜。有利的是,光致变色太阳镜在有颜色时可通过足够的光,使用户通过该镜片能够看得清楚,同时又能够阻挡紫外光/可见光通过该透镜。在一实施方案中,可在光致变色透镜中加入背景染料,以制造在任何时候看起来都像典型的太阳镜一样的黑影颜色的透镜。具体实施例
下面的实施例包括了本发明说明性的实施例。根据本发明的公开,本领域熟练技术人员应该可以理解的是,在本发明公开的具体实施例的基础上可以有很多变化,并且可以得到相象的或类似地结果而不会背离本发明的精神和保护范围。实施例1:由活化光固化生成塑料透镜
组成 17% 双酚A双(烯丙基碳酸酯)
10% 1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯
20% 三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
21% 四乙二醇二丙烯酸酯
32% 三丙二醇二丙烯酸酯
0.012% 1-羟基环己基苯基酮
0.048% 苯甲酰基甲酸甲酯
<10ppm 氢醌和甲基乙基氢醌
氢醌和甲基乙基氢醌存在于某些购自Sartomer的二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯化合物中的稳定剂。稳定剂优选低量,因为稳定剂影响固化的速度和效果。如果添加大量的稳定剂,一般还必须添加大量的光敏引发剂。
光条件:mW/cm2,用Spectronics Corp.(Westbury,N.Y.)的Spectroline DM 365N测定仪在样品表面测定
中心 边缘
…… ……
顶: 0.233 0.299
底: 0.217 0.248
气流:9.6标立方英尺/每分钟(“CFM”)/每歧管-19.2CFM样品上总量
气温: 4.4摄氏度
模具: 直径80mm Corning #8092玻璃
辐射光线 厚度
…… ……
凹面:170.59 2.7
凸面:62.17 5.4
垫圈:General Electric SE6035硅橡胶,有3mm厚的水平唇缘和垂直唇缘,足以提供2.2mm厚的起始空腔。
填料:将模具洗净装入垫圈中。而后将模具/垫圈组件临时固定在支撑着两个对垫圈唇缘用大约1kg的压力加压的定位器上。将垫圈的上缘脱壳以使大约27.4克单体混合物加入到空腔中。而后将垫圈的上缘慢慢移动使其就位,过量的单体由一个小抽吸装置抽出。最好要避免单体滴到未浇铸的模具表面,因为单体滴剂会引起活化光的局部聚焦,并可能使最终产品产生光学失真。
固化:使该样品在上述条件下辐照15分钟,并从透镜的固化装置取出。强有力地冲击透镜和凸面模具的接合处,使模具与固化的透镜分离。而后使该样品在后固化装置中于110℃再后固化10分钟,取下样品并使其冷却到室温。
结果:所得到的透镜经测定直径为72mm,中心厚度2.0mm,边缘厚度9.2mm。聚焦力为~5.05屈光度。透镜是水净的(“水-白”),显示微不足道的薄雾,总可见光传输率大约是94%,光学性能良好。剪切D硬度大约是80。按照ANSI 280.1-1987,4.6.4试验方法,样品经受了从15英寸高下落的1英寸钢球的冲击试验。实施例2:氧阻隔层实施例#1
使液体透镜成形组合物在类似实施例1描述的方法和装置中进行初步固化。该组合物大体上与实施例1中描述的相同,所不同的是,氢醌不存在,甲基乙基氢醌的浓度大约是24-45ppm,1-羟基环己基苯基酮的浓度是0.017%,苯甲酰基甲酸甲酯的浓度是0.068%。该组合物在“第一活化光”下进行15分钟的初始固化。使用的装置大体上与上面实施例1中描述的相同,但有下述不同点:
1.透镜模具组合体每一侧的气流速度估计大约是18-20立方英尺/分钟。
2.光室的进出气流速度依光的表面温度而变化。气流速度是变化的,以保持进出光之一的光表面温度在104.5°F和105°F之间。
3.通过随光输出量的变化改变发送到光的能量,来控制活化光的输出量到某确定点。
4.将毛玻璃放置在光和用来改变扫过模具表面的活化光密度的滤光片之间。优选的玻璃是两侧均为磨砂的。毛玻璃起着光和这些滤光片之间扩散器的作用。这种毛玻璃如果被放置在距滤光片至少大约2mm,更优选约10-15mm,最优选为约12mm,则会产生较好的结果。我们发现毛玻璃具有阻尼滤光片的作用。例如,毛玻璃的存在,通过光的变化减少了该装置产生不同透镜放大率的能力(见实施例1和图1)。
初始固化后,从固化室移出透镜模具组合体。透镜模具组合体包括由前模具、后模具和它们之间的垫圈所环绕的透镜(见如图11的组件)。
在这一点上实施例1的方案表明透镜被脱模(如上述)。虽然这时脱模是可能的,但一般仍然保留有某些液体透镜成形组合物,特别是在最接近垫圈的透镜区域。因比,透镜并不像实施例1那样脱模。而是移去垫圈,使液体透镜成形组合物从透镜的边缘擦掉,当透镜仍处于模具之间时,使具有光敏引发剂的氧阻隔层(石蜡膜M)紧紧地包在透镜的边缘上。石蜡膜M紧紧地包在透镜的边缘上之后进行拉伸,以使其能粘附在透镜和模具上(即按同Saran卷包相似的方法)。而后将透镜模具组合体放置在后固化装置中,以对透镜的背面能够对另外的活化光曝光。
这种第二活化光实质上比初始固化光有更高的强度,后者控制在小于10mW/cm2。该模具组合体用紫外光辐照22秒。在此22秒期间所施加的总光能大约是4500毫焦耳/平方厘米(“mJ/cm2”)。
可以发现,在这时使用活化光有助于固化某些或全部保留的液体透镜成形组合物。在这个实施例中,第二个活化光步骤重复了一次。使透镜的正面或两面曝光于第二个活化光也是可能的。
在第二个活化光使用后,可对模具组合体进行冷却。由曝光于活化光而引起的反应是放热的。活化光还倾向于放射出继而加热模具组合体的红外光。而后使透镜脱模。脱模的透镜实质上比在初始固化后从模具组合体中直接移出的透镜要更干更硬。实施例3:氧阻隔层实施例#2
重复氧阻隔层实施例#1的方案,所不同的是,在移出垫圈以前,将透镜模具组合体的放置,使透镜的背面曝光于第三活化光。在这个实施例中,第三活化光的强度和作用时间与第二活化光的通过是相同的。我们发现,在这时使用第三活化光有助于固化某些或全部剩余的液体透镜成形组合物,所以,当垫圈被移出时,液体透镜成形组合物几乎就不存在了。重复氧阻隔层实施例#1的所有剩余步骤,所得到的透镜从模具上移出时基本上是干的。实施例4:传导加热实施例
使液体透镜成形组合物在类似实施例1描述的方法和装置中进行初步固化,所不同的是后固化处理,按下述方法进行:
在样品辐照15分钟后,将透镜放置在后固化装置中,以收纳每次通过剂量大约为1500mJ/cm2(+/-100mJ)的活化光。而后从模具组合体中移出垫圈,将模具边缘用吸附性织物擦试,以除去最接近模具边缘未完全固化的透镜成形材料。当垫圈被移走后,将一条用光敏引发剂浸渍过的塑料材料缠绕在垫圈移出时所暴露的模具边缘上。接着,使该模具组合体通过后固化装置一次,这样模具的正面就曝光于大约为1500mJ/cm2剂量的光下。接着再使该模具组合体通过后固化装置四次以上,每通过一次使模具的背面收纳的剂量大约为1500mJ/cm2。后固化装置热源的工作使热板表面达到温度340°F(+/-50°F)。将适合的拥有盖由NOMEX纤维构成的“豆袋”容器放置在热板上。该容器内装有玻璃珠,使其翻转以便容器直接接触热板的部分(即容器的最热部分)向上,并使其离开热板。而后将模具组合体放置在加热过的、曾与热扳直接接触的容器暴露部分。将模具的凹面,即非浇铸面放置在该容器的暴露面上,这大体上与该面的形状相一致。热通过容器和模具组件向透镜传导13分钟。生成具有Shore D硬度84的透镜。实施例5:固化循环
下面表7对三个半成品模具垫圈装置:6.00D基线、4.50D基线和3.00D基线详述了某些确定的循环。这些循环是由冷空气,即在大约56°F,指向模具组合体的正面和背面完成的。将消光的渗透窗玻璃放置在样品和灯之间,在玻璃下面大约1英寸的距离有一层PO-4聚丙烯材料。将顶部光强度调整到760mW/cm2,底部光强度调整到950mW/cm2,是对样品的大致平面测定的。使用Spectroline仪DM365N和标准检测步骤。使用Buazza等的美国专利No.5,529,728中描述的模内涂料涂敷模具的正面和背面。
表7
基线 | |||
成套模具 | 6.00 | 4.50 | 3.00 |
前模 | 5.95 | 4.45 | 2.93 |
后模 | 6.05 | 6.80 | 7.80 |
垫圈 | -5.00 | 13mm | 16mm |
得到的半成品空白片 | |||
直径 | 74mm | 76mm | 76mm |
中心厚度 | 9.0mm | 7.8mm | 7.3mm |
边缘厚度 | 9.0mm | 11.0mm | 15.0mm |
质量 | 46克 | 48克 | 57克 |
固化循环变量 | |||
总循环时间 | 25:00 | 25:00 | 35:00 |
初始曝光 | 4:40 | 4:40 | 4:35 |
脉冲数 | 4 | 4 | 4 |
脉冲时间(秒)和持续时间 | |||
开始初始曝光的时间 | |||
脉冲1 | 15@10:00 | 15@10:00 | 15@13:00 |
脉冲2 | 15@15:00 | 15@15:00 | 15@21:00 |
脉冲3 | 30@19:00 | 30@19:00 | 20@27:00 |
脉冲4 | 30@22:00 | 30@22:00 | 30@32:00 |
图26、27和28对于活化光曝光是连续的和活化光输送是脉冲式的两种情况给出了上述循环的温度曲线。在图26-28中,“Io”表示在固化循环中使用的活化光的初始强度。词组“Io=760/965”表示,对顶灯的光强度调整到初始值760mW/cm2,对底灯的光强度调整到初始值950mW/cm2。图26-28的“内部温度”指透镜成形材料的温度,是由放置在模腔中的热电偶测定的。实施例6:利用中压力蒸气灯的脉冲法
利用中压力汞蒸气灯作为活化光源(即前面描述的UVEXS型912)的活化光成功地固化了眼镜片。固化室包括一个在每英寸大约250瓦电力下运行的六英寸的中压蒸气灯和一个具有高活化光反射的散焦二色性反射器。使高百分率的红外辐照通过反射器本体,结果它就不能直接射向要固化的材料。固化室还包括一个在灯下传送样品的传送装置。对于这个固化室,传送装置的安装要使导轮架能够把样品从室的前面传送到后部,这样样品就能完全通过灯下的辐照区。而后再将样品从这个区域传送到该室的前面。这样,每个循环就对样品提供了两次不同的曝光。如后面所明确的那样,一次通过由这样两个不同的曝光所组成。一次通过所提供的剂量大约是275mJ,是利用装备有XRL340 B检测器的International Light IL 1400辐射计测定的。
透镜空腔是利用与下面实施例描述的相同的模具、透镜成形组合物和垫圈形成的。将包含透镜成形材料的反应槽放置在一个支撑载物台上,使凸面模具边缘的平面处于距灯平面大约75mm的距离。而后使透镜空腔曝光于一系列的活化光辐照,包括两次指向模具背面的通过,紧接着一次向模具正面的通过。在这些首次曝光后,在不存有任何激发辐照的情况下,于空气温度74.6°F和气流速度对池的背面大约为15-25scf/分钟,对池的前面大约为15-25scf/分钟,使反应槽冷却5分钟。而后使该透镜空腔接受一次通过正模具表面的辐照,并返回冷却室6分钟。接着使背表面于一次通过曝光并冷却2分钟。接下去,使正表面两次通过曝光,而后冷却3.5分钟。正表面和背表面都再两次通过曝光,移出垫圈以曝光透镜边缘。用一条浸渍有光敏引发剂的聚乙烯膜缠绕在透镜边缘上,并使正表面和背表面再三次曝光通过。而后利用在前面描述的在大约340°F的热板上的填有玻璃珠的“豆袋”容器(见实施例4),使池的背面放置在导热的模内后固化装置上13分钟,此后从成品透镜上移去玻璃模具。成品透镜显示长距离聚焦放大率为-6.09屈光度,具有优良的光学性能,无像差,直径74mm,中央厚度1.6mm。在冷却步骤,在垫圈壁的外侧安装一个小型的热敏电阻探针,以对反应进行检测。结果概括如下。
实施例7:利用单级氙闪光灯的脉冲法
活化光剂量 | 活化光剂量照射后经过的大约时间 (分) | 垫圈壁温度 (°F) |
2次通过背面和1次通过前面 | 0 | 未记录 |
1 | 80.5 | |
2 | 79.7 | |
3 | 79.0 | |
4 | 77.1 | |
5 | 76.2 | |
一次通过前面 | 0 | 未记录 |
1 | 83.4 | |
2 | 86.5 | |
3 | 84.6 | |
4 | 未记录 | |
5 | 81.4 | |
6 | 79.5 | |
一次通过背面 | 0 | 未记录 |
1 | 79.3 | |
2 | 79.0 | |
二次通过前面 | 0 | 未记录 |
1 | 78.4 | |
2 | 77.8 | |
3 | 77.0 | |
3.5 | 76.7 |
利用氙闪光灯作为活化光源的活化光成功地固化了眼镜透镜。所用的闪光灯是Ultra 1800 White Lightning摄影频闪观测器,购买于PaulC.Buff Incorporated of Nashville,Tennessee。通过用石英闪光管代替标准的硼硅闪光管对这个灯进行了改进。石英管是优选的,因为由管内弧光所产生的某些活化光会被硼硅玻璃所吸收。摄影频闪观测器具有两个同时起动的半圆形闪光管,安装这样的闪光管就形成直径大约为73mm的环。灯后面反射器的孔一般含有一个摄影用的模型灯,是用一片平的高度抛光的活化光反射材料覆盖的,该材料在市场上以Ultra Violet Process Supply of Chicago,Illinois的Alzac商品名购买。调节电力选择器开关,以充足电力。一次闪光产生的活化光能利用购自于International Light,Incorporated of Newburyport,Massachusetts的International Light 1L 1700 Research Radiometer测定。检测器头是International Light XRL 340 B,对326-401nm范围的辐照是敏感的。检测器头的窗安装在距闪光管平面大约35mm的位置,差不多处于由管所形成环的中心。
透镜空腔是通过将两个直径80mm的圆形凸面玻璃模具放入在其圆周具有突唇缘的硅胶环或垫圈中制备的。玻璃模具的边缘放置在突唇缘上,从而形成预制透镜形状的封闭空腔。突唇缘的内圆周相应于成品镜的边缘。第一个模具的凹面相应于成品镜的正面,第二个模具的凸面相应于成品镜的背面。两个玻璃模具所插入的橡胶环唇缘的高度控制着两个玻璃模具间的间隙,因而也就控制着成品镜的厚度。通过选择具有不同曲率半径的适当垫圈和第一个以及第二个模具,来形成透镜空腔以生产不同放大率的透镜。
透镜空腔通过将曲率半径为407.20mm的凹面玻璃模具和曲率半径为65.26mm的凸面玻璃模具放置在垫圈中所形成的,它提供了模具间间隙为1.8mm的空腔,所述间隙是在空腔中央测定的。将大约32克透镜成形单体装入该空腔中。这个实验使用的透镜成形材料是OMB-91透镜单体。将含有透镜成形材料的反应槽平行地放置于支撑载物台上,使凸面模具边缘的平面处于距闪光管平面大约30mm的距离,反应槽差不多就处在灯源下的中央位置。
使透镜空腔背面曝光于第一组5次闪光,每次闪光间的时间间隔大约为4秒。使反应槽翻转,将正面曝光于另外的4次闪光,每次闪光间的时间间隔大约为4秒。最好使第一组闪光作用于背面来开始固化加入的材料,这样在液态单体中的任何气泡将不会从空腔边缘迁移到透镜光学区域的中央。在这样的第一组9次闪光后,使反应槽在没有任何激发辐照情况下冷却5分钟。为使反应槽冷却,对池背面,施加温度在大约71.4°F,流速在大约15-20scf/分钟的空气;对池正面,施加温度在大约71.4°F,流速在大约15-20scf/分钟的空气。而后将透镜空腔背面再实施一次以上的闪光辐照,并返回冷空室4分钟。
接下去,使该槽正面一次闪光曝光,并在冷却室冷却7分钟。而后再正面一次闪光,背面两次闪光曝光,并冷却3分钟。接下去,使该槽正面两次闪光曝光,背面两次闪光曝光,并冷却4.5分钟。而后使该槽背面和正面各五次闪光曝光,移去垫圈,以暴露透镜边缘。用一条光敏引发剂(Irgacure 184)浸渍过的聚乙烯膜包在透镜边缘上,使该池再正面五次闪光,背面十五次闪光曝光。而后,像前面描述的那样(见上述导热实施例),使池的背面放置在导热的模内后固化装置上(即在大约340°F的热板上的填有玻璃珠的“豆袋”容器,)13分钟,此后,从成品透镜上移去玻璃模具。成品透镜具有长距离聚焦放大率为-6.16屈光度和+2.55双焦点附加放大率,具有优良的光学性,无像差,直径74mm,中央厚度1.7mm。在冷却步骤,在垫圈壁的外侧安装一个小型的探针热敏电阻,以对反应进行检测。结果概括如下。
实施例8:改进的固化实施例
剂量 | 由照射起经过的时间(分) | 垫圈壁温度 |
对背面5次闪光和对前面4次闪光 | 0 | 未记录 |
1 | 未记录 | |
2 | 78.4 | |
3 | 77.9 | |
4 | 76.9 | |
5 | 75.9 | |
对背面一次闪光 | 0 | 未记录 |
1 | 76.8 | |
2 | 77.8 | |
3 | 78 | |
4 | 77.8 | |
对前面一次闪光 | 0 | 未记录 |
1 | 79.4 | |
2 | 81.2 | |
3 | 81.1 | |
4 | 79.7 | |
5 | 78.7 | |
6 | 77.5 | |
7 | 77.4 | |
对前面一次闪光和对后面一次闪光 | 0 | 未记录 |
1 | 78.8 | |
2 | 78.8 | |
3 | 78.0 | |
对前面2次闪光和对后面2次闪光 | 0 | 未记录 |
1 | 80.2 | |
2 | 79.8 | |
3 | 78.3 | |
4 | 76.7 | |
4.5 | 76.3 |
将直径80mm具有-6.00屈光度和+2.50屈光度双焦点附加放大率的标称距离曲率半径的渐进玻璃模具,用异丙醇和蒸馏水等量的混合物喷洒,用无纤维的纸巾擦干。渐进模具是两面凸的,以沿180度经线提供直径68mm的光学区域,沿90度经线提供直径65mm的光学区域。模具的非浇铸面安装在一个空吸杯上,它又附着在一个支柱上。该支柱被放置在一个旋转涂敷装置上。将直径1英寸的Primer液体槽,由装备有孔径大约为0.040英寸喷嘴的软聚乙烯挤压瓶发送到水平放置的玻璃模具中央。Primer的组成将在下面详细讨论(见抗划伤的透镜生成方法实施例)。
连接上旋转马达,以使模具以每分钟大约850-900转的速度旋转,这就使液体材料喷洒在模具的整个表面。在这之后,立即将含有1.5-2.0克Primer材料的稳定气流,发送到在45度角,距离模具表面大约12mm处装备有喷嘴端部的旋转模具的浇铸表面,这样气流就同模具的旋转方向一起流动。Primer材料气流首先射向模具表面的中央,而后沿着模具表面半径由模具表面中心向边缘发送。在模具旋转时,使Primer中存在的溶剂蒸发8-10秒。使旋转停下来,模具上存在的Primer涂料,通过来自中压汞蒸气灯的活化光两次曝光得以固化,总剂量大约为300mJ/cm2。
再次连接上旋转马达,以Primer涂料相同的方式,将购自于FastCast Corporation of Louisville,Kentucky的大约1.5-2.0克HC8-HHard Coat(见以下的描述)发送到旋转的模具上。在模具旋转时,使HC8-H中存在的溶剂蒸发25秒。使旋转停下来,模具上存在的HC8-H涂料,通过与Primer涂料相同的方法固化。
将模具从FlashCure装置中移出,并连同具有+2.00屈光度的曲率半径的干净凸面模具一起,装配到硅胶垫圈中。橡胶垫圈内圆周上存在的突唇缘,在中心为两个模具之间提供6.3mm的间隙。将模具/垫圈组合体放置在加料平台上,使垫圈的边缘脱壳,以使空腔由OMB-91透镜成形组合物填充,该组合物市场上购自FastCast Corporation ofLouisville,Kentucky。使垫圈边缘返回到与模具边缘密封的状态,利用一个空吸装置,将后模具非浇铸表面上过量的透镜成形组合物吸除。将填充的模具/垫圈组件放置在透镜固化装置的载物台上,进行四次来自六英寸中压汞蒸气灯的活化光曝光,总剂量大约为600mJ/cm2。
在此初始剂量的高强度活化光曝光之后,立即将组件连续地暴露于温度为42°F的空气流,同时用强度很低的活化光辐照8分钟。按照生产者要求的正透镜光分配方式,测定的光强度,在正片上方大约是90mW/cm2,在下面大约是95mW/cm2。灯的导轨一般是定型的,以便为标准15分钟固化循环传输光强度大约为300mW/cm2的活化光。活化光强度的减少,通过将半透明的高密度聚乙烯板连同正透镜光分配板一起插入到光分配滤板槽中来完成。半透明的高密度聚乙烯板安装在前模具和一个光分配板之间以及后模具和另一个光分配板之间。
负模具的非浇铸表面接着曝光四次总剂量大约为1150mJ/cm2的高强度活化光。从组件上移去垫圈,从未曝光的透镜边缘擦去残留的未固化的材料。将氧阻隔条(聚乙烯)卷绕在透镜边缘,对该模具再曝光高强度活化光两次以上,对前模具的非浇铸表面总剂量为575mJ/cm2,接着对后模具的非浇铸表面曝光八次以上的闪光,总剂量为2300mJ/cm2。
将前模具的非浇铸表面,放置于同一个市场上购自FastCastCorporation of Louisville,Kentucky的热传导垫片接触13分钟,温度范围大约在150-200°F。将组件从热传导垫片上移开,后模具经由适当大小的楔形物轻微撞击而移开。将带有附着其上透镜的前模具放入装有室温水的容器中,透镜则从前模具上分离下来。新的成品镜用异丙醇和水等量的混合物喷洒,并擦干。透镜读数+3.98D,增加放大率+2.50,通明,非黄色,具有优良的光学性能。实施例9:生产抗划伤透镜的实施例
第一涂层组合物,此后都是指“底涂层”,是按重量混合以下组分制备的:
93.87%丙酮;
3.43%SR-399(二季戊四醇戊基丙烯酸酯),购自Sartomer
2.14%CN-140(环氧丙烯酸酯),购自Sartomer;
0.28%Irgacurel84(1-羟基环己基苯基酮),购自Ciba-Geigy;和
0.28%Darocurl173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙基-1-酮),购自Ciba-Geigy。
第二涂层组合物,此后都是指“HC8-H”,是按重量混合以下组分制备的:
84.69%1-甲氧基-2-丙醇;
9.45%SR-399(二季戊四醇戊基丙烯酸酯),购自Sartomer
4.32%SR-601(乙氧基化的双酚A二丙烯酸酯),购自Sartomer和
1.54%Irgacurel84(1-羟基环己基苯基酮),购自Ciba-Geigy。
每一涂层组合物的制备,都是首先将单体溶解在溶剂中,而后加入光敏引发剂,充分混合,最后使该组合物通过一个微孔过滤器再供使用。
将直径80mm、厚度28mm具有-6.00屈光度和+2.00屈光度双焦点附加放大率的长距离曲率半径的平顶玻璃模具,用异丙醇和蒸馏水等量的混合物喷洒,用无纤维的纸巾擦干。模具的非浇铸面安装在一个空吸杯上,它又附着在一个支柱上。该支柱被放置在一个旋转涂敷装置上。
将直径1英寸的Primer液体槽发送到水平放置的玻璃模具中央。Primer由装备有孔径大约为0.040英寸喷嘴的软聚乙烯挤压瓶发送。连接上旋转装置的旋转马达,以使模具以每分钟大约850-900转的速度旋转,这就使液体材料涂敷在模具的整个表面。在这之后,立即将含有1.5-2.0克Primer材料的稳定气流,发送到旋转模具的浇铸表面。将Primer材料的气流以45度角距离模具表面大约12mm处装备的喷嘴端部,射向浇铸表面。喷嘴顶部这样装配,就使得气流同模具的旋转方向一起流动。Primer材料气流首先到达模具表面的中央,而后沿着模具表面半径由模具表面中心向边缘发送。
在模具旋转时,使Primer中存在的溶剂蒸发8-10秒。使旋转停下来,模具上存在的Primer涂料,通过来自介质压力汞蒸气灯的活化光两次曝光得以固化,总剂量大约为300mJ/cm2。这里所列出的所有光强度/剂量的测定,都是由装备有是XRL340B检测器头的International Light IL-1400 Radiometer测定的,两者均购自于International Light,Inc.of Newburyport,Massachusetts。
曝光于活化光之后,再次连接上旋转马达,以使用Primer涂料相同的方式,将购自于FastCast Corporation of Louisville,Kentucky的大约1.5-2.0克HC8-H Hard Coat送至旋转的模具上。在模具旋转时,使HC8-H中存在的溶剂蒸发25秒。使旋转停下来,模具上存在的HC8-H涂料,通过与Primer涂料相同的方法固化。
将模具从旋转涂敷装置中取下来,并连同具有+7.50屈光度的曲率半径的干净凸面模具一起,装配到硅胶垫圈中。橡胶垫圈内圆周上存在的突唇缘,在中心上为两个模具之间提供1.8mm的间隙。这时,将模具/垫圈组件放置在加料平台上,使垫圈的边缘脱壳,以使空腔由OMB-91透镜成形组合物填充,该组合物市场上购自FastCastCorporation of Louisville,Kentucky。使垫圈边缘返回到与模具边缘密封的状态,利用一个空吸装置,将后模具非浇铸表面上过量的透镜成形组合物吸除。
将填充的模具/垫圈组合体放置在透镜固化装置的载物台上,在透镜固化装置中,组合体连续接受来自两側的活化光辐照15分钟,来自上面的总剂量大约为300mW/cm2,来自下面的总剂量大约为350mW/cm2。在辐照期间,连续地曝光于温度为42°F的空气流浇铸槽。
后模具的非浇铸表面接着曝光四次总剂量大约为1150mJ/cm2的高强度活化光。从组件上移去垫圈,从未曝光的透镜边缘擦去残留的未固化的材料。将氧阻隔条(聚乙烯)卷绕在透镜边缘,对该模具再曝光高强度活化光两次以上,对前模具的非浇铸表面总剂量为575mJ/cm2,接着对后模具的非浇铸表面曝光八次以上的闪光,总剂量为2300mJ/cm2。
将后模具的非浇铸表面,放置于同一个市场上购自FastCastCorporation of Louisville,Kentucky的热传导垫片接触13分钟,温度范围大约在150-200°F。将模具/垫圈组件从热传导垫片上移开,后模具经由适当大小的楔形物轻微撞击而移开。将有透镜附着其上的前模具放入装有室温水的容器中,在水中时,透镜从前模具上分离下来。新的成品镜用异丙醇和水等量的混合物喷洒,并擦干。
将该透镜放置于一个小盒中,并置于加热的染料罐内5分钟。染料罐含有购自于Brain Power.Inc.of Miami,Florida的PBI Black溶液和温度大约190°F的蒸馏水。从染料罐中取出透镜,用自来水漂洗,擦干。透镜的总可见光吸收率大率80%。在光桌上进行化妆缺陷检查时,没有发现针孔缺陷。而且,我们发现,由透镜的背表面吸收的色调是平滑连贯的。实施例10:含光致变色材料的塑料透镜的成形
可聚合的混合物PRO-629(见前面对组分PRO-629的描述)、光致变色颜料和光敏引发剂/共引发剂体系,按照下面的方法制备。光致变色储液通过把下述颜料溶解在484克HDDMA中来制备。颜料
克
重量%Dye#94 1.25 0.250%Dye#266 0.45 0.090Variacrol Red PNO 2.66 0.532%Variacrol Yellow L 1.64 0.328%Reversacol Corn Yellow 3.58 0.716%Reversacol Berry Red 2.96 0.590%Reversacol Sea Green 2.17 0.434%Reversacol Palatinate Purple 1.29 0.258%
总计 16.0 3.200%
Dye#94和Dye#266是indilino-螺吡喃,购自Chroma Chemicals,Inc.Dayton,Ohio。Variacrol Red PNO是螺-萘并噁嗪材料,VariacrolYellow L是萘并吡喃材料,它们两均购自Great Lakes Chemical in WestLafayette,Indiana。Reversacol Corn Yellow和Reversacol Berry Red是萘并吡喃,Reversacol Sea Green和Reversacol Palatinate Purple是螺-萘并噁嗪材料,购自Keystone Analine Corporation,Chicago,Illinois。
将粉碎的颜料称重,放入烧杯中。将HDDMA加入到粉碎的颜料中,使整个混合物加热到大约50-60℃的温度范围,并搅拌2小时。之后,将光致变色储液冷却到室温,而后自流喂送通过柱径1英寸、深度4英寸的碱性氧化铝床。在储液通过氧化铝前,氧化铝要用丙酮清洗并空气干燥。剩余的HDDMA用加压空气压出氧化铝。可以相信,这样的过滤步骤排除了光致变色颜料中的任何降解副产物和/或存在于混合物中的任何杂质。在过滤后,让储液通过1微米的过滤器,以便排除与储液一起通过过滤柱的任何氧化铝颗粒。
包含光敏引发剂和紫外/可见光吸收剂的光敏引发剂储液也可通过混合2.56克CGI-819和0.2克Tinuvin400、市场上购自Ciba Additivesof Tarrytown,New York的紫外/可见光吸收剂与97.24克PRO-629来制备。将该储液在无光条件下于室温搅拌2小时。而后过滤光敏引发剂储液,方法是让其通过氧化铝层和1微米的过滤器。该储液放置于不透明的聚乙烯容器中储存。
背景染料储液通过混合50克422ppm的A241/HDDMA溶液、50克592ppm的Thermoplast Red 454/HDDMA溶液、50克490ppm的ZaponBrown 286/HDDMA溶液、50克450ppm的Zapon Brown 287/HDDMA溶液、50克1100ppm的Oil Soluble Blue II/HDDMA溶液、50克1110ppm的Thermoplast Blue P/HDDMA溶液和700克PRO-629来制备。使整个混合物加热到50-60℃的温度范围,而后搅拌2小时。
透镜成形组合物通过将12.48克上述光致变色储液、10克光敏引发剂储液、27克背景染料储液和7.3克NMDEA共引发剂加入到943.22克的PRO-629中来制备。使透镜成形组合物的组分在室温下搅拌几分钟,至到很好混合,此后这个混合物就标记为PC#1。PC#1包含下面一些组分。组分
数量三丙二醇二丙烯酸酯 31.16%四乙二醇二丙烯酸酯 20.45%三甲基丙烷三丙烯酸酯 19.47%双酚A双烯丙基碳酸酯 16.55%已二醇二甲基丙烯酸酯 11.56%Dye#94 31.20ppmDye#266 11.20ppmVariacrol Red PNO 66.40ppmVariacrol Yellow L 40.90ppmReversacol Corn Yellow 89.30ppmReversacol Berry Red 73.60ppmReversacol Sra Green 54.20ppmReversacol Palatinate Purple 32.20ppmA241 0.57ppmThermoplast Red 454 0.80ppmZapon Brown 286 0.66ppmZapon Brown 287 0.61ppmOil Soluble Blue II 1.50ppmThermoplast Blue 1.50ppmCGI-819 255.90ppmNMDEA 0.73%Tinuvin 400 20.00ppm
将直径80mm具有6.00屈光度和+1.75屈光度双焦点附加放大率的长距离曲率半径的渐进玻璃模具,用异丙醇和蒸馏水等量的混合物喷洒,用无纤维的纸巾擦干。而后将该模具使其浇铸面向上安装在平台中央。利用三个等距离的支架型接触点抓住模具的外周,这样把模具牢固地固定在平台上。模具平台具有一个附着其上的支柱,该支柱适合于同旋转涂敷装置连接。使模具以每分钟大约750-900转的速度旋转。使异丙醇气流射向浇铸表面,同时浇铸表面要用软毛刷刷洗,以清洗该表面。在清洗后用试剂级的丙酮气流吹过模具表面,使其干燥,并令其蒸发,所有这些操作时都要使模具连续旋转。
终止模具的旋转,由装备有孔径大约为0.040英寸喷嘴的软聚乙烯挤压瓶,将直径1英寸包含有液体涂料组合物的液体槽发送到水平放置的玻璃模具中央。连接上旋转马达,使模具以每分钟大约750-900转的速度旋转,这就使液体材料涂敷在模具的整个表面。在这之后,立即将含有1.5-2.0克涂层组合物的稳定气流,发送到旋转模具的浇铸表面。用在45度角距离模具表面大约12mm处装备的喷嘴端部,将该气流从浇铸表面的中央移向边缘。这样,就使得气流同模具的旋转方向一起流动。
在模具旋转时,使涂层组合物中存在的溶剂蒸发10-15秒。使旋转停下来,模具上存在的涂层组合物,通过总曝光剂量大约为300mJ/cm2活化光进行固化。该活化光是由中压汞蒸气灯提供的。这里列出的所有光强度/剂量的测定,都是由装备有XRL 340 B检测器头的International Light IL-1400 Radiometer测定的,两者均购自于International Light,Inc.of Newburyport,Massachusetts。这时,再次连接上旋转马达,将另外大约1.5-2.0克的涂层组合物发送至旋转模具上。使组合物的溶剂蒸发,组合物以第一层涂层组合物相同的方式固化。
上述涂层组合物包含以下原料:
原料
%重量
Irgacure 184 0.91%
Tinuvin 770 0.80%
CN-104 2.00%
SR-601 1.00%
SR-399 8.60%
丙酮 26.00%
乙醇 7.00%
1-甲氧基丙醇 53.69%
Irgacure 184是光敏引发剂,购自Ciba Additives,Inc,CN-104是环氧丙烯酸酯寡聚物,SR-601是乙氧基化的双酚A二丙烯酸酯,SR-399是二季戊四醇戊基丙烯酸酯,全部购自Sartomer Company,Exton,Pennsylvania。丙酮、乙醇和1-甲氧基丙醇都是试剂级溶剂。Tinuvin 770用于改善透镜的耐撞击性能,购自Ciba Additives,Inc。
将直径80mm、曲率半径6.80/7.80屈光度的凸面模具洗干净,用与上述相同的方法进行涂敷,所不同的是,当该组合物送至模具时,模具中央没有涂洒组合物槽。
而后将凹面模具和凸面模具与硅胶垫圈组装在一起。橡胶垫圈内圆周上存在的突唇缘,在中心上为两个模具之间提供2.8mm的间隙。使垫圈的边缘脱壳,以使空腔由PC#1透镜成形组合物填充。使垫圈边缘返回到与模具边缘密封的状态,利用一个空吸装置,吸除后模具非浇铸表面上过量的透镜成形组合物。而后将填充的模具/垫圈组合体从填料台转移到透镜固化装置。将该组件与面朝向的后模具一起放到形状适合于抓住模具/垫圈组合体的黑色载物台上。
而后,将一个活化光滤光片放置在后模具的顶上。滤光片的直径大约是80mm,与模具的直径相同。滤光片还具有球面构型,中心厚度6.7mm,边缘厚度5.5mm。滤光片是从以前制造的一组滤光片选来的。这些滤光片是为制造中心最厚(正球面空腔)和中心最薄(负球面空腔)的空腔,通过利用眼镜片浇铸模具和垫圈制造的。复曲面组件也与某些这样的空腔相结合,以便制出复合式空腔。
滤光片空腔用活化光能够固化的组合物填充,该组合物的重量组成是:99.37%PRO-629,0.35%K-Resin,0.27%NMDEA,121ppmCGI-819和10ppmTinuvin 400。K-Resin是苯乙烯-丁二烯共聚物,市场上购自Phillips Chemical Company。为了形成这个组合物,首先将K-Resin溶解在甲苯中。将适量的K-Resin甲苯溶液加入到PRO-629中,而后,通过加热和搅拌将甲苯蒸发掉。再将NMDEA,CGI-819和Tinuvin 400加入到PRO-629/K-Resin溶液中。空腔内包含的该组合物通过活化光曝光而固化。当固化工件从模腔移出时,它显示由PRO-629的非相容性产生的高度薄光雾。最严格地说,应当注意到,这些滤光片并不是“透镜”,因为它们的功能并不是聚光而是散光。
而后将模具/垫圈组合体用四次连续的总剂量大约为1150mJ/cm2的活化光辐照,该剂量值的测定同前面一样,是在光源与模腔表面间不存在滤光片或其他任何干涉介质的该空腔表面测定的。接着在平台上翻转模具/垫圈组合体,使前模具面朝向。从其初始位置绕旁轴再次旋转模具/垫圈组合体90度。把光滤光片放在前模具的上方。而后使整个组合体曝光两次以上总剂量大约为575mJ/cm2的活化光。从固化室移出模具/垫圈组合体。从模具上移出垫圈,擦拭透镜的暴露边缘,以除去任何残留液体。而后将带有透镜的模具放在一个支架的垂直方向,使前模具和后模具的非浇铸面在室温空气下曝光大约10分钟。而且,在上述光滤光片不在的情况下,使模组件接受指向后模具的总剂量为600mJ/cm2的四次曝光和指向前模具的总剂量为300mJ/cm2的两次曝光。
在这些曝光之后,用黄铜刮刀的前缘斫刻后模具和透镜的接合处。而后通过在前模具和后模具之间放置适当大小的楔形物,并轻微撞击楔形物,使负模从透镜上移开。将透镜连同它所附着的前模具放在开启的自来水下,同时用软毛刷刷洗,以从透镜的边缘和表面除去聚合物鳞片或颗粒。而后,用大头针尖压入前模具和透镜的接合处以破坏两者间的密封状态,从而使前模具从透镜上分离下来。接着将透镜以凹面侧向上放置于类似模具平台设计的透镜平台上,只是圆周夹片是定形制做的,以扣紧直径更小的工件。使透镜平台连同固定好的透镜一起安装在族转涂敷装置上,并以每分钟大约750-900转的速度旋转。将异丙醇流直射向凹面,同时用一个软干净毛刷刷洗该表面。
在刷洗后,使异丙醇流直射向透镜表面,旋转继续大约30秒钟,直到透镜干燥为止。在平台上翻转透镜,以使透镜的凸面向上。重复对凹面的清洗程序。使凸面向上,透镜接受四次活化光曝光,总剂量大约为1150mJ/cm2。再次在平台上翻转透镜,使凹面向上。使透镜接受另外两次曝光,总剂量为300mJ/cm2。从平台上移出透镜,并放入115℃的对流干燥箱5分钟。在透镜退火后,从干燥箱中取出,冷却到室温。这时该透镜易于由通常的方法改形,以适合眼镜框架。
所得到的透镜直径大为72mm。中心厚度2.6mm,远距离聚焦率为-0.71-1.00屈光度,双焦增强1.74屈光度。透镜具有漂白的棕黄色。所生成的透镜还具有大约75%的可见光透射率,是用Hoya ULT-3000仪测定的。使透镜在大约75°F的温度于中午阳光下曝光3分钟。在曝光阳光后,透镜显示灰色,可见光的透射率大约是15%。透镜透明,无像差,远距离和双焦区域均如此。将相同的透镜成形组合物固化,以生成透镜能用Hewlett Packard Model 8453 UV-Vis分光光度计观测的平镜。见图30,是%透射率对波长(nm)的曲线,这是由该平镜在其透光状下(即无阳光曝光)显示的。在波长低于大约370nm时,该透镜的光透射率非常低。
这个实施例的眼镜片,是由包括紫外光/可见光吸收光致变色化合物的透镜成形组合物,通过利用活化光制成的。由于光致变色颜料能很强地吸收紫外光/可见光,所以活化光不能穿透透镜成形组合物的深处。但是,该透镜成形组合物含有与光敏引发剂在一起的共引发剂,这有助于促进整体透镜成形组合物的固化。因此这个实施例表明,含有光敏引发剂和共引发剂的光致变色透镜可以利用活化光固化,以引发透镜成形组合物的聚合。实施例11:浇铸含有紫外光/可见光吸收剂的无色透镜
按照优选的实施方案,可聚合的混合物PRO-629(见上面对PRO-629组分的描述)、无色的紫外光/可见光、吸附化合物、紫外光稳定剂、背景染料和光敏引发剂/共引发剂包,按下述方法制备。制备六份独立的储液。一份储液包含光敏引发剂,两份储液包含紫外光/可见光吸收化合物,一份储液含光敏引发剂,一份储液含紫外光稳定剂,一份储液包含背景染料包。每一份这样的储液都由让其通过直径1英寸填充大约30克碱性氧化铝的柱子来处理。可以认为,这个步骤减少了杂质并截获了存在于PRO-629各个添加剂中的酸性副产物。下面详述上述可聚合混合物的制备。
大约500克光敏引发剂储液,通过将2.5wt%苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(CGI-819购自Ciba Additives)溶解在PRO-629中来制备。使这个混合物通过黑暗中的碱性氧化铝柱。
大约500克紫外光吸收剂储液,通过将2.5wt%2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基)苯酚(98%纯度)溶解在PRO-629中来制备。使这个混合物也通过碱性氧化铝柱。
大约500克共引发剂储液,通过混合70wt%CN-384(一种活性胺共引发剂,购自Sartomer Company)在PRO-629中来制备。使这个混合物通过碱性氧化铝柱。
大约271克紫外光稳定剂储液,通过混合5.55wt%Tinuvin 292于PRO-629中来制备。使这个混合物也通过碱性氧化铝柱。
大约250克紫外光/可见光吸收剂储液,通过混合5.0wt%Tinuvin400(2-[4-(2-羟基-3-十二烷氧基丙基)氧基)-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪和2-[4-(2-羟基-3-十三烷氧基丙基)氧基)-2-羟基苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪的混合物)于PRO-629中来制备。使这个混合物也通过碱性氧化铝柱。
大约1000克背景染料储液,通过混合大约50克592ppm的Thermoplast Red 454/HDDMA溶液、50克490ppm的Zapon Brown 286/HDDMA溶液、50克450ppm的Zapon Brown 287/HDDMA溶液、50克1110ppm的Oil Soluble Blue II/HDDMA溶液、50克1110ppm的Thermoplast Blue P/HDDMA溶液和750克PRO-629来制备。使整个混合物加热到大约50℃和60℃之间并搅拌2小时。使这个混合物通过碱性氧化铝柱。
使大约250克CN-386(一种活性胺共引发剂,购自SartomerCompany)通过碱性氧化铝柱。
透镜成形组合物通过混合967.75克PRO-629和12.84克2.5%的2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基)苯酚紫外光/可见光吸收剂储液、4.3克70%的CN-384共引发剂储液、8.16克2.5%的CGI-810光敏引发剂储液、0.53克CN-386、1.54克Tinuvin 400紫外光/可见光吸收剂储液、0.92克CN-292紫外光稳定剂储液和4.0克背景染料储液来制备。所得到的透镜成形组合物包含以下组分:
材料
wt%
PRO-629 99.10%
2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基)苯酚 321ppm
Tinuvin 400 77ppm
Tinuvin 292 51ppm
CN-384 0.3%
CN-386 0.53%
CGI-819 204ppm
Thermoplast Red 0.12ppm
Zapon Brown 286 0.10ppm
Zapon Brown 287 0.10ppm
Oil Soluble Blue II 0.22ppm
Thermoplast Blue 0.22ppm
将直径80mm、具有长距离曲率半径2.85屈光度和+3.0屈光度双焦点附加放大率的平-顶凹面玻璃模具洗净,像实施例10描述的那样涂敷。
将直径80mm、曲率半径7.05屈光度的凸面玻璃模具洗净,像前面描述的相同方法涂敷,所不同的是,当组合物发送到模具上时,在模具中央没有涂层组合物料堆积。
而后给予凹面模具和凸面模具熟化过的附加粘合力的涂层组合物。由于这样的涂敷,玻璃模具的浇铸表面和透镜成形组合物之间的粘合力增加,因而就减少了透镜从模具上过早脱落的可能性。该涂层进一步提供了抗磨蚀、抗化学品能力,并改善了成品透镜的美观性。
而后将凹面模具和凸面模具组装并置于实施例10中描述的透镜固化装置中。
接着将活化光滤光片置于后模具的上方。该滤光片直径大约是80mm,与模具直径相同。它具有平面结构,厚度3.1mm。这个滤光片透射大约30%的来自光源的入射活化光,是用带有XRL-340B检测头的IL 1400辐射仪测定的。滤光片取自以前已生产的一组滤光片。这些滤光片的制造在实施例10进行过讨论。
而后将已放置有透镜成形组合物和盖有上述滤光片的模具/垫圈组合体,用四次连续的总剂量大约为600mJ/cm2的活化光辐照,该剂量值是用带有XRL-340B检测头的IL-1400辐射仪测定的。该测定是在光源与模腔表面间不存在滤光片或其他任何干涉介质的该空腔表面测定的。接着在平台上翻转模具/垫圈组合体,使前模具面朝上。从其初始位置绕旁轴再次旋转模具/垫圈组合体90度。把光滤光片放在前模具的上方。而后使整个组件曝光两次以上总剂量大约为300mJ/cm2的活化光。
从固化室移出模具/垫圈组合体,从组合体上移出垫圈。而后使模具返回透镜固化室,使后模具面向上。将直径大约80mm不透明的橡胶圆片置于后模具的上方。这个圆片的功能是防止活化光射到空腔内所含的大部分材料上。在圆片在位时,使反应槽以600mJ/cm2剂量曝光两次以上。采用连续的曝光是为了固化透镜边缘周围残留的液体,特别是前模具和透镜之间接合处周围,还有助于圆周密封。将模具组合体从固化室移出,并放在一个支架的垂直方向。而后使前模具和后模具的非浇铸面在室温空气下曝光大约15分钟。这时,在没有上述光滤光片或不透明圆片的情况下,使整个模具组合体接受指向后模具的总剂量为300mJ/cm2的两次曝光和指向前模具的总剂量为300mJ/cm2的两次曝光。
像实施例10描述的那样,使透镜从模具组合体上移开并进行后固化。
所得到的透镜直径大约为72mm,中心厚度1.5mm,远距离聚焦率为-4.08屈光度,双焦增强3.00屈光度。所得到透镜是水白的。透镜透明,无像差,远距离和双焦区域均如此。将相同的透镜成形组合物固化,以生成平透镜。该平透镜能用Hewlett Packard Model 8453UV-Vis分光光度计观测。见图31,是%透射率对波长(nm)的曲线,当曝光于阳光下时,是由光致变色透镜的。在波长低于大约370nm时,该透镜实际上不透射光。图31还给出了在利用OMB-91透镜成形组合物(见前面利用脉冲活化光对OMB-91组分的固化)所生成的平面镜上进行的类似观测的结果。OMB-91透镜不具有紫外光/可见光吸收化合物,似乎在小于370nm波长时也能透射光。
这个实施例的眼镜片,是利用活化光固化的,尽管透镜成形组合物包含活化光吸收化合物。由于活化光吸收化合物能很强地吸收活化光,所以活化光不能穿透透镜成形组合物的深处。但是,该透镜成形组合物含有与光敏引发剂在一起的共引发剂,这有助于促进整体透镜成形组合物的固化。因此这个实施例表明,含有紫外光/可见光吸收化合物的透镜可以利用活化光固化,以引发包含光敏引发剂/共引发剂体系的透镜成形组合物的聚合。该透镜还可利用与生产光致变色透镜所使用的强度和时间可相匹配的活化光来生产。这样,将紫外光/可见光吸收剂加入到非光致变色透镜成形组合物中,就可以利用相同的装置和类似的方法使光致变色和非光致变色透镜成形组合物得以固化。实施例12:浇铸含紫外光/可见光吸收剂的有色透镜
按照优选的实施方案,可聚合的混合物PRO-629(见前面对PRO-629组分的描述)、固色的颜料和光敏引发剂/共引发剂包按照下述方法制备。制备九份独立的储液。七份储液含固色颜料,一份储液含紫外光/可见光吸收化合物和一份储液含光引发剂。这些储液的每一份都经使其通过直径1英寸填充有大约30克碱性氧化铝的柱处理。可以认为,这个步骤减少了杂质并截获了存在于PRO-629各个添加剂中的酸性副产物。
对于下述每一种固色颜料,储液按照下述方法制备。所使用的颜料是Thermoplast Red 454、Thermoplast Blue P、Oil Soluble Blue II、Zapon Green 936、Zapon Brown 286、Zapon Brown 287和ThermoplastYellow 284。将1克每种这样的颜料溶解在499克HDDMA中。使每一种混合物都加热到大约50℃-60℃的范围差不多2小时。使混合物通过碱性氧化铝柱。而后氧化铝用200克HDDMA在大约50℃-60℃的温度洗涤,接着用300克PRO-629在大约50℃-60℃的温度洗涤。洗涤步骤确保,在氧化铝中截获的任意颜料被洗入储液。这就导致储液含0.1%的颜料、29.97%PRO-629和69.93%的HDDMA。
大约250克紫外光/可见光吸收剂储液,通过将5.0wt%Tinuvin 400溶解在PRO-629中来制备。使这个混合物通过碱性氧化铝柱。
大约500克光敏引发剂储液,通过将2.5wt%苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(CGI-819购自Ciba Additives)溶解在PRO-629中来制备。使这个混合物通过黑暗中的碱性氧化铝柱。
透镜成形组合物通过将685.3克PRO-629同10.48克2.5%的CGI-819光敏引发剂储液、5.3克NMDEA(N-甲基二乙醇胺,购自AldrichChemicals)、0.6克Tinuvin 400紫外光/可见光吸收剂储液、7克Thermoplast Red储液、58.3克Thermoplast Blue储液、55.5克OilSoluble Blue II储液、29.2克Zapon Green 936储液、68.1克ZaponBrown 286储液、38.9克Zapon Brown 287储液、41.3克ThermoplastYellow 104储液混合来制备。所得到的透镜成形组合物包含以下组分:材料
wt%双酚A双烯丙基碳酸酯 13.35%三丙二醇二丙烯酸酯 25.13%四乙二醇二丙烯酸酯 16.49%三甲氧基丙烷三丙烯酸 15.71%已二醇二甲基丙烯酸酯 28.75%Thermoplast Red 7.0ppmZapon Brown 286 68.1ppmZapon Brown 287 38.9ppmOil Soluble Blue II 55.5ppmThermoplast Blue 58.3ppmZapon Green 936 29.2ppmThermoplast Yellow 104 41.3ppmNMDEA 0.53%CGI-819 262ppmTinuvin 400 30ppm将直径80mm具有长距离曲率半径6.0屈光度平顶凹面玻璃模具洗净,像实施例10描述的那样涂敷。
将直径80mm曲率半径6.05屈光度的凸面玻璃模具洗净,像前面描述的相同方法涂敷,所不同的是,当组合物发送到模具上时,在模具中央没有涂层组合物料堆积。
而后给予凹面模具和凸面模具固化过的增强粘合力的涂层组合物。由于这样的涂层,玻璃模具的浇铸表面和透镜成形组合物之间的粘合力增加,因而就减少了透镜从模具上过早脱落的可能性。该涂层进一步提供了抗划伤、抗化学品能力,并改善了成品透镜的美观性。
而后将凹面模具和凸面模具组装并置于实施例10中描述的透镜固化装置中。
接着将活化光滤光片置于后模具的上方。该滤光片直径大约是80mm,与模具直径相同。它具有平面结构,厚度3.1mm。这个滤光片透射大约30%的来自光源的入射活化光,是用带有XRL-340B检测头的IL 1400辐射仪测定的。滤光片取自以前已生产的一组滤光片。这些滤光片的制造在实施例10进行过讨论。
而后将已放置有透镜成形组合物的模具/垫圈组合体,用六次连续的总剂量大约为1725mJ/cm2的活化光辐照,该剂量值是用带有XRL-340B检测头的IL-1400辐射仪,在光源与模腔表面间不存在滤光片或其他任何干涉介质的该空腔表面测定的。接着在平台上翻转模具/垫圈组合体,使前模具面朝向。整个组合体再曝光六次以上总剂量大约为1725mJ/cm2的活化光。从固化室移出模具/垫圈组合体,从组合体上移出垫圈,将组合体放在一个支架的垂直方向,使前模具和后模具的非浇铸面在室温空气下暴露大约10分钟。这时,使组合体返回固化室,并接受指向后模具的总剂量为600mJ/cm2的四次曝光和指向前模具的总剂量为600mJ/cm2的四次曝光。
像试验10描述的那样,使透镜从模具组合体上移开并进行后固化。
所得到的透镜直径大约为74mm,中心厚度2.7mm,远距离聚焦率为+0.06屈光度。所得到透镜是暗绿/灰色的,可用作太阳镜。透镜清新,无像差。该平透镜对可见光的透射率大约是10%。当用HewlettPackard Meodel 8453 UV-Vis分光光度计观测时,在波长低于650nm时,该透镜实际上不透射光。
这个实施例的太阳镜透镜,是利用活化光固化的,尽管透镜成形组合物包含紫外光/可见光吸收化合物。由于这些固色颜料能很强地吸收活化光,所以活化光不能穿透透镜成形组合物的深处。但是,该透镜成形组合物含有与光敏引发剂在一起的共引发剂,这有助于促进整体透镜成形组合物的固化。因此这个实施例表明,含有紫外光/可见光吸收固色颜料的透镜,可以利用包括紫外光/可见光在内的活化光固化,以引发包含光敏引发剂/共引发剂体系的透镜成形组合物的聚合。实施例13:改变光致变色透镜的活化颜色
按照优选的实施方案,可聚合的混合物PRO-629(见前面对PRO-629组分的描述)、固色的颜料、光敏引发剂/共引发剂和两种光致变色化合物按照实施例12中描述的相同方法制备。
所得到的透镜成形组合物包含PRO-629和以下组分:材料
数量IRG-184 80ppmIRG819 280ppmCN-384 1.0%CN-386 1.0%Thermoplast Blue 0.67ppmThermoplast Red 0.04ppmReversacol Sea Green 300ppmReversacol Berry Red 600ppm
在透镜成形组合物制备后,将各种光试验剂加入到上述透镜成形组合物中。而后将改进的透镜成形组合物置于模腔内,像实施例12中描述的那样制备。
样品 | 效应物 | 量 | 效应物紫外线吸收 | 活化颜色 |
S9 | 无 | ----- | ----- | 灰色 |
S10 | MEHQ | 350ppm | 294-317nm | 褐色 |
S11 | Tinuvin 400 | 1130ppm | 295-390nm | 浅绿色 |
S12 | ITX | 500ppm | 280-415nm | 黄绿色 |
S13 | IRG-369 | 300ppm | 290-390nm | 绿色 |
表8
模具组合体的两面用两种剂量的光合光(例如波长大约在380nm以上的光)辐照。第一种剂量辐射20-40秒之间。后一种剂量辐照大约5分钟。将所得到的透镜脱模,在后固化装置中用另外的光合光处理。使所生成的透镜曝光于阳光下,观察透镜的活化颜色。表8概括了用MEHQ、Tinuvin 400、ITX和IRG-390作为光效应物的结果。S9代表不加任何光效应物所生成的透镜。
在所生成的透镜曝光于阳光后,观察了所生成透镜的活化颜色。光效应物的存在对透镜的颜色可能产生重要的影响。应注意到,这种颜色的变化在不改变光致变色化合物(即Beerry Red和Sea Green)相对比率的情况下也可以得到。在低紫外光区域具有吸收作用的MEHQ倾向使透镜的颜色向红色转变,这就造成当透镜曝光于阳光时,它显示褐色。吸收剂Tinuvin 400、ITX和IRG-390都倾向于产生各种绿色调的透镜。由于这些化合物具有广泛的光致变色的活化光吸收范围,所以它们可以影响两种光致变色化合物的光致变色活性。
上述这些实施例,代表透镜的活化颜色如何通过加入光效应物到透镜成形组合物中可以改变的具体实施例。通过用其他光效应物进行类似的研究,无需改变光致变色化合物的性质,透镜的活化颜色就可调整为各种不同的颜色(例如红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝或紫罗兰色)。进一步的改进
在一个实施方案中,透镜成形组合物可被固化成各种不同的透镜。该透镜成形组合物包括包含多醚多烯官能化单体的芳香族化合物、使单体固化起动的共引发剂组合物和随活化光曝光而活化共引发剂组合物的光敏引发剂。该透镜成形组合物可包含其他组分,如紫外光吸收剂和光致变色化合物。利用该透镜成形组合物固化的透镜,包括但不限于球面、非球面单视透镜、平面双焦点透镜和不对称渐进透镜。
一种透镜成形组合物,这里称作OMB-99,是包含下述单体的混合物。OMB-99混合物市场上以“OMB-99 Clear Monomer”购自OpticalDynamics Corporation,Louisville Kentucky。
OMB-99
98.25% 乙氧基化的双酚A二甲基丙烯酸酯(CD-540)
0.75% 双功能反应性胺共引发剂(CN-384)
0.75% 单功能反应性胺共引发剂(CN-386)
0.15% 苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物(Irgacure-819)
0.10% 2-(2H-苯并三唑-2-基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚
0.87ppm Thermoplast Blue 684
0.05ppm Thermoplast Red LB 454
另一种透镜成形组合物,这里称作Phases II,是包含下述单体的混合物。光致变色化合物的存在使得Phases II组合物可用于生成光致变色透镜。Phases II97.09% 乙氧基化的双酚A二甲基丙烯酸酯(CD-540)1.4% 双功能反应性胺共引发剂(CN-384)1.4% 单功能反应性胺共引发剂(CN-386)0.09% 苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物(Irgacure-819)0.9ppm Thermoplast Red LB 45450ppm Variacrol Blue D73.5ppm Variacrol Yellow145ppm Berry Red29ppm Palatinate Purple55.5ppm Corn Yellow62ppm Sea Green85ppm Plum Red
Phases II混合物市场上以“PHASES II Monomer”购自OpticalDynamics Corporation,Louisville Kentucky。
包括含芳香基的多醚多烯官能化单体、共引发剂组合物和光敏引发剂的透镜成形组合物可用来生产各种质量要求的眼镜片,包括具有球面放大率从大约+4.0屈光度到大约-6.0屈光度范围的眼镜透镜。由这种透镜成形组合物生成的透镜,基本上无变形、无破裂、无花纹、无条痕,使该透镜成形组合物曝光于活化光和热30分钟以下时,只产生微不足道的黄色。该透镜成形组合物的优点在于,它增加对模具的粘合力。这就减少了所生成的透镜从模具过早脱落的发生率。另外,粘合力助剂的使用不再是必须的,这一般是用于模具上,以避免过早脱落。
增加透镜成形组合物对模具的粘合力,可使透镜成形组合物在较高的温度固化。一般地说,为避免镜片过早脱模,必须控制透镜成形组合物的温度。透镜成形组合物在固化时收缩,就可能过早出现脱模。收缩一般出现在透镜成形组合物在固化期间迅速加热时。包括含芳香基的多醚多烯官能化单体、共引发剂组合物和光敏引发剂的透镜成形组合物可以减少过早脱模的发生。这种透镜成形组合物增加的粘合力,允许使用较高的固化温度,而不增加过早脱模的发生。还可以认为,这种透镜成形组合物在固化时表现出较低的收缩率,这进一步减少了过早脱模的可能性。
在较高温度固化的优点在于,可以生成高交联度的眼镜镜片。眼镜镜片的交联度一般同固化温度有关。透镜成形组合物在相对低温下固化将导致比在高温下固化的透镜有较低的交联度。具有较高交联度的透镜一般大体均匀地吸收染色的染料而不会使镜片弄脏或出现条纹。具有高交联度的镜片还具有较低的柔性。
透镜的生成包括:1)准备模具组合体;2)用透镜成形组合物填充模具组合体;3)固化透镜;4)后固化透镜;5)退火透镜。在透镜使用前可选择性地涂敷。透镜的生成可利用上述塑料镜片固化装置来完成。
模具组合体的准备包括为所希望的质量要求和镜片类型选择适宜的前模具和后模具,清洗模具,装配模具形成模具组合体。镜片的处方决定着使用什么样的前模具、后模具和垫圈组成模具组合体。在一个实施方案中,可使用包含有所有可能的镜片处方的表,使用户确定适宜的模具和垫圈。这样的表可能包括数千个条目,从而使适宜模具和垫圈的确定相当费时。
在优选的实施方案中,塑料镜片固化装置10(见图1)的控制器50,在处方输入其内时,将显示适宜前模具、后模具和垫圈的确认标记。该控制器将提醒用户进入1)单体类型;2)透镜类型;3)球面放大率;4)柱面放大率;5)轴;6)附加放大率;和7)透镜的位置(即左透镜或右透镜)。一旦这些信息输入,计算机将确定使用准确的前模具、后模具和垫圈。计算机还允许用户保存和撤销处方数据。
图40给出了控制器50的前控制板示样。控制器包括输出装置610和至少一个输入装置。各种输入装置均可使用。某些输入装置包括压敏装置(如按扭)、移动式数据输入装置(如可旋转的旋扭、遥控式、滚球式或移动式开关)、声音数据输入装置(如麦克风)、光笔或连接到控制器上的计算机。优选的输入装置包括按扭630、640、650和660以及选择性旋扭620。显示控制板优先显示控制器数据要求和响应。LCD输出装置可以是阴极射线管、控制板或激光显示屏。
当开始起动时,控制器优先显示主菜单,即图40中描绘的主菜单。如果主菜单不显示,用户可通过按按扭650进入主菜单,这可以标示出主菜单。随着主菜单按扭650的启动,控制器将使主菜单屏显示出来。如图40描绘的那样,显示屏在打开的主菜单上提供一些初步的任选项。这些任选项包括1)NEW Rx;2)EDIT Rex;和3)VIEW Rx。主菜单还提供允许操作者进入机器状态信息和仪表装配主菜单的其他选项。滚动按扭630优选使用户通过移动在显示屏上指向适当选择的光标去寻求选项。选择旋扭620优选做成旋转式的,以选择显示屏上的选项。旋扭620做成允许进入这些选项。在一个实施方案中,选择旋扭620可被压下以使数据进入。也就是说,当适当的选择确定时,该旋扭可被按下以进入所选择的数据。在主菜单中,当光标612移动到适当选项时,通过压下选择旋扭620就可使选择确定下来。
选择NEW Rx菜单项将使显示屏变到处方输入菜单,在图41示出。处方输入菜单将优选使用户输入新镜片类型所固有的数据。缺省开始位置将是镜片单体选择框。一旦该区域强光照射,就旋转选择旋扭620,以便按照预定的选择进行选项。当适当的选择显示时,可按下选择旋扭以进入该选择。该选择的进入就使光标移到目录的下一项。另外,用户可利用滚动按扭630选择要进入的下一项。
菜单的每一项都输入镜片处方的一个部分。镜片处方信息包括1)单体类型;2)透镜类型;3)透镜位置(即左透镜或右透镜);4)球面放大率;5)柱面放大率;6)轴;和7)附加放大率。单体选择可包括选择透明的或光致变色的透镜。透镜类型项允许在球面、非球面单视透镜、平面双焦点透镜和不对称渐进透镜之间选择。球面项将透镜的球面放大率输入。柱面项将柱面放大率输入。轴项将圆柱轴输入。附加项将多焦点处方的附加放大率输入。因为球面放大率、柱面放大率、圆柱轴和附加放大率对每只眼睛可能是不同的,因为模具和垫圈对于镜片的位置(即右透镜或左透镜)可能是特有的,所以控制器优选允许右透镜和左透镜分别输入。如果在任何一个输入范围内出现了错误,滚动按扭630允许用户把光标移向错误的输入以进行校正。
在与处方相关的数据输入后,控制器会提醒用户输入工件号(jobnumber),以储存处方类型。优选允许用户恢复处方类型,而不必重新输入这些数据。也可以通过控制器使用该工件,以控制透镜的固化条件。固化条件一般依透镜类型和处方而变化。通过使用控制器选取透镜处方和类型,控制器就可自动地确定固化条件,而无需再由用户输入。
在工件号保存后,显示屏将优选显示使用户为定做透镜而选择适宜的前模具、后模具和垫圈,如图42所描绘的那样。这个信息优选通过使用将输入的数据与适宜的镜片和垫圈相联系的存储数据库而获得。对处方信息也进行了总结,以便用户核对处方是否己正确进入。模具和垫圈信息可打印给用户。打印机可联到控制器上以便打印出这些数据。每一个模具和垫圈都有预定的识别标记。识别标记优选是字母数字序列。模具和垫圈的识别标记优选对应于模具工件程序库的字母数字序列。己经获得了模具和垫圈识别标记的用户可到该程序库中选择适宜的模具和垫圈。
控制器装配成能运行计算机软件程序,在输入了眼镜镜片的处方后,该程序将提供适宜的前模具、后模具和垫圈的识别标记。计算机程序包括大多数构成指令,以使控制器能收集处方信息,确定生成具有输入处方的透镜所需要的适宜的前模具、后模具和垫圈,显示适宜的前模具、后模具和垫圈的识别标记。在一个实施方案中,计算机程序可包括信息数据库。信息数据库可包括多维记录排列。每一个记录可包括对应于前模具、后模具和垫圈识别标记的数据信息。当处方数据进入时,计算机程序就去检查与进入的处方相对应的记录。这个记录的信息可传输给用户,使用选择适宜的前模具、后模具和垫圈。
在一个实施方案中,信息数据库可以是三维的记录排列。三维记录排列的部分实例示于表9。三维记录排列包括球面、柱面和附加的变量。三维排列记录包括一个识别标记目录。这个目录优选包括前模具(对左透镜或右透镜)、后模具和垫圈。当处方进入时,该程序就纳入了索取柱面、球面和附加信息的指令,并检查与这些信息相关的记录。该程序从记录中得到所希望的信息,并把这些信息传输给用户。例如,如果球面放大率是+1.00,圆柱放大率是-0.75,附加放大率是2.75的左透镜处方数据输入了,前模具识别标记将是FT-34,后模具识别标记将是TB-101,垫圈识别标记将是G25。这些数值将通过输出装置传输给用户。输出装置可包括显示屏和打印机。应该认识到,表9绘出的例子代表整个数据库的一小部分。球面放大率可从+4.0-4.0的范围以0.25屈光度增量变化,柱面放大率可从0.00-2.00屈光度的范围以0.25屈光度增量变化,附加放大率可从+1.00-+3.00的范围以0.25屈光度增量变化。
变量排列 | 识别标记 | |||||
球面 | 柱面 | 附加 | 前(右) | 前(左) | 后 | 垫圈 |
+1.00 | -0.75 | +1.25 | FT-21 | FT-22 | TB-101 | G25 |
+1.00 | -0.75 | +1.50 | FT-23 | FT-24 | TB-101 | G25 |
+1.00 | -0.75 | +1.75 | FT-25 | FT-26 | TB-101 | G25 |
+1.00 | -0.75 | +2.00 | FT-27 | FT-28 | TB-101 | G25 |
+1.00 | -0.75 | +2.25 | FT-29 | FT-30 | TB-101 | G25 |
+1.00 | -0.75 | +2.50 | FT-31 | FT-32 | TB-101 | G25 |
+1.00 | -0.75 | +2.75 | FT-33 | FT-34 | TB-101 | G25 |
+1.00 | -0.75 | +3.00 | FT-35 | FT-36 | TB-101 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +1.00 | FT-19 | FT-20 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +1.25 | FT-21 | FT-22 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +1.50 | FT-23 | FT-24 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +1.75 | FT-25 | FT-26 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +2.00 | FT-27 | FT-28 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +2.25 | FT-29 | FT-30 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +2.50 | FT-31 | FT-32 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +2.75 | FT-33 | FT-34 | TB-102 | G25 |
+0.75 | -0.75 | +3.00 | FT-35 | FT-36 | TB-102 | G25 |
0.50 | -0.75 | +1.00 | FT-19 | FT-20 | TB-103 | G25 |
0.50 | -0.75 | +1.25 | FT-21 | FT-22 | TB-103 | G25 |
表9
第二个信息数据库可包括与根据处方参数固化透镜成形组合物相关的信息。每个记录可包括与固化透明透镜(即非光致变色透镜)和光致变色透镜相关的信息。固化信息可包括滤光片信息、初始固化剂量信息、后固化时间和条件、退火时间。这个数据库的部分实例示于表10。固化条件一般取决于透镜的球面放大率、所生成透镜的类型(光致变色的或非光致变色的)、透镜是否染色。固化信息包括所使用的滤光片类型、初始剂量条件、后固化时间和退火时间。可使用具有50mm孔的滤光片(标记为“50mm”)或透明板滤光片(标记为“clear”)。初始剂量一般是几秒时间,辐照方式(例如顶和底,只是底)也可标明。后固化时间表示模具组合体在后固化装置中用活化光和热处理的时间。退火时间表示透镜从模具组合体移出后,脱模透镜用热处理的时间。虽然第二个数据库是作为独立的数据库描述的,但通过将透镜固化信息加入到适宜的记录中,该数据库可合并到模具和垫圈数据库中。
控制器还可用来控制塑料镜片固化装置各组件的工作。一系列的输入装置640可使该系统的各个组件工作。把输入装置设置成使透镜涂敷过程(640a)、固化过程(640b)、后固化过程(640c)和退火过程(640d)开始。
在一实施方案中,输入装置的活化要求屏幕出现与所形成的透镜类型相应的工件序号。最后使用的工件以默认值的条目出现。用户通过循环展示储存的工件改变所显示的工件。在显示出适当的工件之后,用户通过摁下选择键确认该工作。
透镜信息 | 固化信息 | |||||
球面 | 透镜类型 | 着色 | 滤光片 | 开始剂量 | 后固化时间 | 退火时间 |
+2.25 | 透明 | 否 | 50mm | 90秒顶部和底部 | 13分钟 | 7分钟 |
+2.25 | 透明 | 是 | 50mm | 90秒顶部和底部 | 15分钟 | 7分钟 |
+2.25 | 光致变色 | 否 | 50mm | 90秒顶部和底部 | 13分钟 | 7分钟 |
+2.00 | 透明 | 否 | 透明 | 7秒底部 | 13分钟 | 7分钟 |
+2.00 | 透明 | 是 | 透明 | 7秒底部 | 15分钟 | 7分钟 |
+2.00 | 光致变色 | 否 | 透明 | 15秒底部 | 13分钟 | 7分钟 |
表10
在确认了工作之后,该系统开始着手选择功能。同一输入设备的再一次激活(例如摁下按钮)可能会使该系统着手选择功能。例如,双击固化按钮可开始固化循环程序。完成功能选择之后,显示屏上会给用户显示出完成操作的提示资料。
主菜单还包括将选择的存储工作进行编辑,再回到主菜单屏幕,如图40所示,选择编辑菜单项目使交互式的屏幕显示类似于输入的屏幕显示。这使用户可以改变以前已有的工作处方。查阅菜单项目可使用户看到处方资料,以及由已有的存储工作中看到模具/垫圈的选择资料。
一旦获得了模具和垫圈的资料,就可以在模具和垫圈库中选择适当的模具和垫圈。将模具放入垫圈制成模具组合体。在把模具放入垫圈之前,优选清洁模具。在一实施方案中,模具可用异丙醇和水的混合物喷洒,并吹干。另外,还可以把它们装在旋转涂层单元上(例如图2所示的旋转涂层单元)旋转清洁。还可旋转模具,同时用例如诸如异丙醇、丙酮、水或其混合物的溶剂的蒸汽直接吹扫模具。在用清洁溶剂清洁模具后,在没有清洁溶剂的情况下,继续旋转模具使模具干燥。也可用无纤维的擦洗布擦干模具。
将清洁的模具装入垫圈构成模具组合体。优选把前模先放入垫圈。就单视的处方而言,前模没有作任何特别的调整。对平-顶双聚焦或渐进的前模,优选将模按照垫圈上的调节标记调节。在把前模放入垫圈之后,立刻将后模放在垫圈上。如果处方要求柱面放大,后模必须相对于前模进行调节,如果处方是球形的(例如没有柱面放大的透镜),则后模不需要做任何调节就可以放进垫圈。在将模具组合体组装好之后就可以准备填充。
透镜成形组合物一般可在100°F以下储存。但是在此温度下,透镜成形组合物可能比较粘稠。溶液的粘度可能会造成向模腔填充的困难,在透镜成形组合物中造成气泡。在透镜成形组合物中气泡的压力可能会造成固化后的眼镜片有缺陷。为了降低溶液的粘度,并因此减少向模腔填充时所产生的气泡,在向模腔填充之前先将透镜成形组合物加热。在一实施方案中,可将透镜成形组合物在向模腔填充前加热至大约70°F至大约220°F的温度,优选为大约130°F至大约170°F。优选在向模腔填充之前将透镜成形组合物加热至大约150°F。
透镜成形组合物可用电加热器、红外加热系统、热空气系统、热水系统或微波加热系统加热。优选透镜成形组合物用填充系统加热,如图43所示。填充系统包括用于固定透镜成形组合物的主体1500,与主体结合在一起的加热系统1510,以及把加热后的透镜成形组合物由主体转移至模具组合体的导管1520。
主体1500优选用不锈钢制成。该主体优选包括底部1502,和由底部向上延伸的侧壁1504。优选主体1500的顶部是打开的,以便能够将透镜成形组合物引入该主体。该主体还可以包括盖子(如图50所示),在把透镜成形组合物加入之后,可用它盖在顶部。
优选把加热系统1510与主体结合在一起。优选把加热系统设置成将透镜成形组合物加热至大约80°F至220°F。优选使用电阻加热器加热透镜成形组合物。也可使用其它加热器如热空气系统、热水系统和红外加热系统。
优选把加热系统装在主体内,如图43所示。在一实施方案中,主体被分为主室1506和加热系统室1508。优选把透镜成形组合物放在主室1506内,而加热系统1510优选被放置于加热系统室1508之内。优选用加热系统室1508将加热系统1510与主室1506分开,这样就可防止透镜成形组合物与加热系统接触。加热系统所达到的温度一般会大大高于所要求的温度。如果加热系统1510可以和透镜成形组合物接触,加热系统较高的温会导致接触到的透镜成形组合物部分聚合。将加热系统1510与透镜成形组合物分开可避免部分聚合。为了进一步地防止部分聚合,优选使加热系统与主室的底表面绝缘。绝缘材料放在加热系统和主室底部之间。另外,在加热系统和主室底部之间会形成空气带,它可防止主室底部过热。
将温度调节装置1530放在室内,优选使其与透镜成形组合物接触。优选用温度调节装置1530控制透镜成形组合物的温度。控制器1540可与温度调节装置1530和加热系统1510结合在一起。优选用控制器1540控制透镜成形组合物的温度,并控制加热系统1510以使透镜成形组合物是预定的温度。例如,透镜成形组合物变冷时,控制器可激活加热系统1510,加热透镜成形组合物使其回到预定的温度。控制器1540可以是一台计算机,可编程序逻辑控制器,或任何其他本领域已知的控制系统。这些系统可包括比例-积分(“PI”)控制器或比例-积分-微分(“PID”)控制器。
优选导管1520与主体结合在一起,用于将透镜成形组合物传输出主体。优选导管1520包括入口1522和出口1524。优选透镜成形组合物由主体通过入口1522进入导管1520,通过导管,并由出口1524离开导管。导管1520基本上是可弯曲的。可弯曲的导管使导管的出口与模具组合体的填充端口并列。
本文中导管的内径(inner width)1526被定义为导管侧壁所限定的内空间的宽度。在一实施方案中,内径1526在导管长度的范围之内变化。优选的,内径1526较宽处基本上接近于主体1510,窄处基本上接近于出口1524。内径1526变窄会使生成透镜的溶液储存于导管1520中,并在流出之前保持温热。优选接近主体1510的部分导管比接近出口1524的部分导管更宽。导管较宽的部分使得与主体内的透镜成形组合物可更好的热交换。导管较窄的部分使透镜成形组合物通过导管时,可以更好地控制透镜成形组合物的流速。
伸长组件1550优选位于导管出口附近。优选伸长组件1550可在导管之内活动。在伸长组件1550处于关闭位置时,优选伸长组件1550阻止透镜成形组合物通过导管流出。当伸长组件1550处于打开的位置时,透镜成形组合物可通过导管流出。优选伸长组件1550由化学惰性的塑料(例如聚乙醛塑料,如DELRIN)包覆的不锈钢构成。使用塑料涂层使伸长组件和导管之间安装的不适应性减小。
如图44所示,伸长组件1550处于关闭位置。伸长组件1550的导向优选垂直于导管的纵向轴,如图44所示。优选伸长组件1550放置于通过导管延长的管道1552之中。在关闭位置时,伸长组件1550可延长至导管接近出口1524的外表面。优选的,在处于关闭位置时,伸长组件1550通过导管1520延长至接近出口1524。设定伸长组件1550,这样就可以通过导管的外表面延长,以阻止残留的透镜成形组合物堵塞在出口附近。由于伸长组件1550向出口方向延长,优选把管道1552中存在的任何透镜成形组合物加力挤出,使管道中基本没有透镜成形组合物。通过由导管出口表面和伸长组件除去过量的透镜成形组合物,而使出口被处理干净。
如图45和图46所示,在开口状态时,伸长组件1550离开了出口。伸长组件的末端通过导管内表面1554部分移动,使透镜成形组合物通过导管流向管道1552。调整导管的位置使其能够控制透镜成形组合物通过导管的流动。例如,如图45所示,虽然伸长组件处于开口状态,仍然部分地封闭了导管,因此部分地阻断了透镜成形组合物通过导管的流动。使伸长组件进一步地移开出口,透镜成形组合物的流速就会增加。如图46所示,当伸长组件不再挡住导管时,透镜成形组合物的流速可以达到最大值。
伸长组件1550与可移动的组件1560的相互作用使伸长组件处于开或关的状态。可移动的组件1560优选包括在可移动组件中形成的凹槽1562。优选凹槽1562由可移动组件1560的底部延长到可移动组件的上表面。优选凹槽1562通过可移动的组件1560部分的延长,在到达可移动的组件的上表面时停止。由可移动的组件1560的底表面到凹槽顶部的距离被称为凹槽的高度。凹槽1562的高度优选沿着凹槽的长度变化。优选凹槽的高度有最小值和最大值。优选凹槽内表面是锥形的,这样,凹槽的高度是由最小值逐渐增加到最大值。锥形的内表面可以是线性的锥形,或是非线性的锥形(即成曲线形的)。
优选可移动的组件1560与伸长组件1550结合在一起,以控制伸长组件在导管中的位置。优选伸长组件1550延长至可移动的组件1560的凹槽1562,如图44-46所示。弹性组件1564可与伸长组件1550结合在一起,以便对伸长组件施加力量。有弹性组件1564施加的力量优选加在伸长组件1550,并作用于凹槽1562。弹性组件1564优选位于导管内所形成的管道1552之内。优选弹性组件是一个弹簧。优选伸长组件1550包括位于伸长组件第一端附近的环形组件1554,伸长组件的第一端位于出口1524的末端。优选环形组件1554与弹性组件1564结合在一起。优选弹性组件1564给环形组件1554施加力量。优选施加于环形组件1554的力可启动环形组件,并到伸长组件1550,就可使管道1552离开导管出口1524,并进入可移动的组件的凹槽1562。可移动的组件1560防止伸长组件1550不会通过导管加力。
在一个实施方案中,可移动元件1560是基本圆形的旋钮,如图47和48所示。图47表示旋钮1560的剖视图。旋钮1560用于旋转这样旋钮的引起伸长组件1550从关闭位置移动到开启位置,或从开启位置移动到关闭位置。旋钮1560包括在旋钮中形成的环形凹槽1562。凹槽1562优选是锥形的,这样凹槽的高度沿凹槽变化。凹槽可以仅通过旋钮1560的部分延伸。例如,凹槽1562可以是半圆形凹槽,末端在可移动元件1560的中点处。凹槽1562的末端可用于防止旋钮的倾覆。
旋钮1560的中心可包括用于把握将旋钮联结到导管上的安装销的压痕1568。参见图44,可移动元件优选通过销1570联结到导管上。销包括下端部分1572和上端部分1554。下端部分1552可以是有螺纹的以将销联结到导管上。上端部分1554基本是非螺纹的。上部分1554优选作为旋钮1560围绕其旋转的中心点。在一个实施方案中,销1554可以是弹簧垫圈。弹簧垫圈允许旋钮容易旋转,同时对旋钮提供少量的张力。
参见图44-46,循序地表示了伸长组件1550从关闭位置到开启位置的移动。图44表示处于关闭位置的系统。布置伸长组件1550使它完全封闭导管。为将伸长组件1550移动到开启位置,旋钮1560可以旋转。当旋钮旋转时伸长组件1550优选处于凹槽1562中。当凹槽1562的高度增加时伸长组件1550会进一步从出口1524移开。当旋动旋钮1560,所弹性组件1564将继续迫使伸长组件1550抵合在凹槽1562。当伸长组件1550达到中间位置时,如图45所示,透镜成形组合物开始从导管1520和出口1524流动。如果旋钮1560进一步旋转,伸长组件1550会从出口1524进一步移动开。如图46所示,伸长组件1550可以完全移出用于透镜成形组合物的流路。
为达到对通过出口流量的合适控制,凹槽的高度可以变化。如图49所示,凹槽可以在多于一个角处是锥形的。图49表示凹槽改正的横截面视图。应当理解尽管以线性方式表示,凹槽事实上是半圆的形状。在第一部分1580由于凹槽的高度最小而使伸长组件1550强制进入关闭位置。旋转旋钮会使旋钮到达中间位置1584。在此中间位置1584,透镜成形组合物可开始通过导管流动。旋钮的进一步旋转可使旋钮到达第二位置1588其中伸长组件处于完全开启位置。
凹槽可以分成两部分。第一部分从第一位置1580延伸到中间位置1584。第二部分从中间位置1584延伸到第二位置1588。优选凹槽的第一部分基本具有比凹槽的第二部分大的斜率。陡峭锥形的第一部分允许伸长组件快速地移动到开启位置。在达到中间位置1584之后,凹槽变细到更小的程度。这样,可以精细地调节伸长组件在导管中的位置以达到所需的流量。
填充系统的主体可引入到平台1590上。平台可包括用于模具结合体的容器1592,如图50所示。填充系统的主体1510可以位于平台1590上。立式支柱也可以连接到平台上。填充系统的主体可以从平台移动以允许主体的填充和清洁。平台1590也可以包括用于覆盖主体顶部的罩1596。模具组合体容器1592优选在平台上形成。模具组合体容器1592用于保持模具组合体在相对于导管的优选位置。在填充期间模具组合体容器可固定模具组合体。在一个实施方案中,平台可以安装在桌子或工作台上。优选平台用于装载塑料透镜固化装置(如图1的装置)部分。优选,填充系统安装在塑料透镜固化装置10的后固化单元50部分。
为填充模具组合体,模具组合体放置在模具组合体容器上和固定位置。单体溶液优选引入到填充站的主体中并加热到约150°F的温度。优选单体溶液贮存在贮槽中一定时间可允许在主体的填充过程中形成的空气泡散失。典型地,使用前允许单体沉降约1小时到约16小时。
模具组合体可包括夹紧系统以固定模具组合体。在模具组合体定位之后,使模具填充站的导管和模具组合体的填充端口成直线。现在透镜成形组合物通过导管流动到模具组合体。可以调节可移动元件1560以控制单体的流量。
在填充模具组合体之后,使用无绒布抹布除去可溢出在模具表面上的任何单体。可以通过使用微孔真空单元除去可能在填充端口附近的过量单体。可以检查模具组合体以保证模腔填充有单体。也检查模具组合体以保证在模腔中没有空气泡。可以通过旋转模具组合体,这样空气泡上升到组合体的顶部而除去模腔中的任何空气泡。
在以单体填充和检查模具组合体之后,将模具组合体转移到透镜固化单元。可以使用如上述透镜固化单元30(见图1)的透镜固化单元。透镜成形组合物的固化条件可依赖于要形成透镜的类型和要使用的透镜成形组合物的类型。使用包括包含芳香基的多醚多烯官能化单体,共引发剂组合物和光敏引发剂(如,OMB-99和Phase II组合物)的透镜成形组合物,使用相似的透镜固化条件可形成许多透镜。表11总结了固化大多数类型透镜的透镜固化条件。
在一个实施方案中,可以通过包括将热和活化光施加到透镜成形组合物上的程序而完成透镜成形组合物的固化。最初,将活化光射向至少一个模具元件。将活化光导引足够的时间以引发透镜成形组合物的固化。优选,活化光指向至少一个模具元件小于约2分钟的时间。在一个实施方案中,活化光作用于至少一个模具组件少于约100秒。在具体实施方案中,活化光作用于至少一个模具组件少于约30秒。在一些实施方案中,活化光照射至少一个模具元件小于约25秒的时间。在一些实施方案中,活化光照射至少一个模具元件小于约10秒的时间。优选在透镜成形组合物完全固化之前停止活化光。
在引发固化之后,可将模具组合体转移到后固化单元。在后固化单元中优选以另外的活化光和热处理模具组合体以进一步固化透镜成形组合物。在后固化过程期间可以从顶部,底部,或从同时顶部和底部施加活化光。在引发固化后透镜可显示黄色。相信黄色是由光敏引发剂产生的。当透镜成形组合物固化时,当光敏引发剂耗尽时黄色逐渐消失。优选,在后固化单元中优选处理模具组合体足够的时间以从形成的眼镜片中基本除去黄色。模具组合体可以在后固化单元中处理最多约15分钟,优选在约10分钟到15分钟的时间。在后固化单元处理透镜之后,将形成的眼镜片脱模和放回到后固化单元中。
透镜信息 | 固化信息 | |||||
球面 | 透镜类型 | 染色的 | 滤光片 | 初始剂量 | 后固化时间 | 退火时间 |
+4.00到+2.25 | 透明 | 否 | 50mm | 90秒,后面和前面 | 13分钟 | 7分钟 |
+4.00到+2.25 | 透明 | 是 | 50mm | 90秒,后面和前面 | 15分钟 | 7分钟 |
+4.00到+2.25 | 光 | 50mm | 90秒,后面和前面 | 13分钟 | 7分钟 | |
+2.00到-4.00 | 透明 | 否 | 透明板 | 7秒,前面 | 13分钟 | 7分钟 |
+2.00到-4.00 | 透明 | 是 | 透明板 | 7秒,前面 | 15分钟 | 7分钟 |
+2.00到平的 | 光 | 透明板 | 15秒,前面 | 13分钟 | 7分钟 | |
-0.25到-4.00 | 光 | 透明板 | 20秒,后面,w/7秒。前面开始@经过13秒的时间 | 13分钟 | 7分钟 |
表11
在一些情况下,可能必须将透镜进行退火过程。当将通过活化光固化的透镜从模具组合体中取出时,透镜可能处于有应力的状态。相信通过将透镜进行退火处理以减轻在固化期间形成的内部应力而使透镜的放大率更快地达到最终的静止放大率。相信退火处理可降低透镜中的应力,这样将透镜的放大率改变到所需的最终静止放大率。优选,退火处理包括在约200°F(93℃)到约225°F(107℃)之间的温度下将透镜加热最多约10分钟的时间。加热可在活化光存在或不存在的情况下进行。
使用包括包含芳香基的多醚多烯官能化单体,共引发剂组合物和光敏引发剂(如,OMB-99和Phase II组合物)的透镜成形组合物比其它透镜成形组合物允许更简单的固化条件。尽管可以使用脉冲活化光固化程序以固化透镜,也可以使用连续活化光程序,如表11中所述。连续活化光的使用允许简化透镜固化设备。例如,如果使用连续活化光,而不是脉冲光,不再需要用于产生光脉冲的设备。这样,可以降低透镜固化装置的成本。同样这样的透镜成形组合物的使用也允许更普通的固化工艺的使用。如表11所示,可以使用七种不同的工艺以固化许多透镜。这样极大地简化了透镜固化单元的编程和操作。
此外,在固化期间使用包括包含芳香基的多醚多烯官能化单体,共引发剂组合物和光敏引发剂(如,OMB-99和Phase II组合物)的透镜成形组合物可减轻对于冷却透镜成形组合物的需要。由于冷却风扇,或其它冷却系统可能不再需要,这样可进一步简化程序。这样,通过除去模具装置冷却系统而进一步简化透镜固化装置。
表11表示对于许多透镜的优选固化条件。球面栏表示透镜的球面放大率。单体类型是透明的(即非光致变色的)或光致变色的之一。注意透镜类型(如球面单视觉,非球面单视觉透镜,平顶双焦点透镜或进行性多焦点透镜)并不需要显著变更透镜固化条件。染色的表示形成的眼镜片是否会在染料浴中浸泡。
根据处方信息可以确定透镜固化条件。有四个可设定的变量。光滤光片的类型表示在固化单元和后固化单元中放置在灯和模具组合体之间的滤光片。初始剂量表示在固化单元中活化光施加到透镜成形组合物中的时间。辐射模式(如仅辐射前模具,仅辐射后模具,或辐射两个模具)也依赖于要形成的透镜。在施加初始剂量之后将模具组合体转移到后固化单元其中以活化光和热对它进行处理。表中列出了用于后固化室中的优选时间。在后固化室的处理之后从模具组合体中取出形成的眼镜片。透镜可能要经受退火过程,对于所列的时间,其中在有活化光存在或不存在的情况下加热透镜。应当注意所有引用的透镜固化过程优选在没有模具装置的任何冷却情况下进行。
为进一步说明此程序,详细描述用于生产具有+3.00的球面放大率的透明,非染色的透镜的方法。以非光致变色单体溶液(如OMB-99组合物)填充模具组合体。优选通过控制器50控制透镜成形组合物的固化。如图40所示,控制器50包括许多允许操作人员开始塑料透镜固化装置10的各种元件的使用的输入设备。在一个实施方案中,按钮640可用于控制涂敷过程(640a),固化过程(640b),后固化过程(640c),和退火过程(640d)的操作。在模具组合体放入透镜固化单元之后,可以按压固化过程按钮640b以设定固化条件。在一个实施方案中,如上所述操作人员已经预装入处方信息并保存信息。按压固化按旋钮可引起控制器提示用户输入和保存的处方信息相应的参考码。控制器优选用于分析处方信息和设置合适的初始剂量条件。
在确定合适的透镜成形条件之后,控制器可通知用户要使用的滤光片类型。控制器可暂停以允许在透镜固化单元中安装适当的滤光片。典型地,对于初始固化过程可以使用两种类型的滤光片。滤光片优选用于分配光,这样将加到模具元件上的活化光相对于透镜的处方合适地分配。透明板可由聚碳酸酯或玻璃组成。50mm滤光片表示包括位于滤光片中心位置的50mm缝隙的滤光片。当滤光片放在固化单元中时50mm缝隙优选和模具组合体成直线。优选,使用两个滤光片,第一个放置在顶灯和模具组合体之间,第二个放置在底灯和模具组合之间。
在放置滤光片之后,用户可指示控制器滤光片已就位。或者,控制器可包括位于透镜固化单元中当滤光片放在固化单元中时通知控制器的传感器。在滤光片放置在固化单元中之后,控制器可提示用户以保证在开始固化过程之前模具组合体位于固化单元中。当滤光片和模具就位时,可以通过控制器开始初始剂量。对于具有+3.00球面放大率的透明的,非染色的透镜初始剂量将是施加到前模具和后模具两者上的90秒的活化光。50mm滤光片优选位于顶灯和底灯之间。
在初始固化完成之后,将模具组合体转移到后固化单元。初始固化过程的完成可引起控制器使操作人员意识到过程已经完成。报警可消失以指示过程已经完成。为开始后固化过程,可以按压后固化按钮640c。按压后固化按旋钮可引起控制器提示用户输入和保存的处方信息相应的参考码。控制器优选用于分析处方信息和设置合适的后固化条件。对于具有+3.00球面放大率的透明的,非染色的透镜后固化条件会包括在加热的后固化单元中将活化光射向模具组合体13分钟。在后固化过程期间优选将后固化单元加热到约200°F到约225°F的温度。
在后固化过程完成之后,拆开模具组合体和从模具组件中取出形成的透镜。固化过程的完成可引起控制器使操作人员意识到过程已经完成。报警可消失以指示过程已经完成。在从后固化单元中取出模具之后,取出垫片和将模具放入到脱模溶液中。脱模溶液可从OpticalDynamics Corporation以“Q-Soak溶液”买到。脱模溶液可使透镜和模具分离。脱模溶液也有助于随后对模具的清洁。在透镜脱模之后,优选使用异丙醇和水的溶液清洁透镜的灰尘粒子。
在一些情况下需要将形成的透镜进行退火过程。为开始后退火过程,可以按压退火按钮640d。按压退火按钮将设定用于退火过程的条件。对于具有+3.00球面放大率的透明的,非染色的透镜退火条件将包括在没有活化光存在的情况下将透镜在后固化单元中加热约7分钟。在退火过程期间优选将后固化单元加热到约200°F到约225°F的温度。
在一个实施方案中,后固化单元的抽屉包括前排的模具组合体容器和后排的透镜容器。对于后固化过程,模具组合体优选放置在前排。当关闭后固化抽屉时优选将前排定向在后固化灯下。对于退火过程透镜优选放在后固化抽屉的后排。后排可以和灯不处于一直线上,这样较少或没有活化光到达后排。
在退火过程之后,可在涂料单元中以耐划痕硬涂料涂敷透镜。也可以通过放在染色浴中而使透镜染色。相信透镜的染色受到透镜的交联密度的影响。典型地,具有相对高交联密度的透镜显示对于染料的更均匀的吸收。通过高度交联的透镜而典型地使如透镜的有斑点和有斑纹的问题最小化。典型地通过透镜固化的温度控制透镜的交联密度。在相对高温度下固化的透镜典型地显示基本比低温固化透镜更大的交联密度。固化时间也可以影响透镜的硬度。一般在后固化单元中处理透镜较长的时间会产生具有比短时间处理的透镜更大的交联密度的透镜。这样,为生产将会随后在染色浴中处理的透镜,在后固化单元中以比用于生产非染色透镜时间更长的时间以热和活化光处理透镜成形组合物。如表11所示,在后固化单元中处理非染色透明透镜约13分钟。对于随后要染色的透明透镜,将后固化时间延长到约15分钟,以生产具有相对高交联密度的透镜。
也可以使用上述程序完成平顶双焦点透镜的形成。以活化光固化平顶双焦点眼镜片的一个典型问题是过早释放。平顶双光眼镜包括远视力矫正区和近视力矫正区。远视力矫正区是允许用户看远处物体更清楚的透镜部分。近视力矫正区是允许用户看附近物体更清楚的区域。近视力矫正区的特征在于有从眼镜片的外表面伸出的半圆形突出物。如图53所示,确定近视力矫正区1610的模腔部分基本比确定远视力矫正区1620的模腔部分厚。将活化光射向模具元件引起透镜成形组合物聚合的发生。相信透镜成形组合物的聚合在被辐射模具的铸造表面开始和通过模腔进行到相反的模具上。例如,照射前模具1630使聚合在前模具1632的铸造表面开始并进行到后模具1640上。当聚合反应进行时,透镜成形组合物从液体状态转变成凝胶状态。这样,在以活化光照射前模具1632之后不久,邻近前模具1632铸造面的透镜成形组合物的部分会变得凝胶化同时邻近后模具元件1640的透镜成形组合物的部分将基本保持为液体。如果从后模具1640开始聚合,在邻近前模具元件1610(在此称作“近视力矫正区的前部分”)铸造表面的近视力矫正区域中的透镜成形组合物凝胶化之前在整个远视力矫正区1620中的透镜成形组合物基本凝胶化。相信当在远视力矫正区1620已经基本凝胶化之后在近视力矫正区域1610的前部分中的透镜成形组合物凝胶化时,产生的应变可引起透镜的过早释放。
为降低平顶双焦点透镜中过早释放的发生,优选在邻近后模具元件1640的远视力矫正区域中的透镜成形组合物部分基本凝胶化之前引发在近视力矫正区域1610的前部分中的透镜成形组合物的聚合。优选,可以通过在以活化光照射后模具1640之前以活化光照射前模具1630而达到此目的。这样引起在邻近前模具1630处开始聚合反应并向后模具1640进行。相信以此方式的辐射引起在邻近后模具元件1640的透镜成形组合物变得凝胶化之前,在近视力矫正区域1610的前部分中的透镜成形组合物开始凝胶化。在聚合过程被引发后,活化光可射向任一个模具或两个模具上以完成透镜成形组合物的聚合。对于生产平顶双焦点透镜的随后的后固化和退火步骤和以上所述基本相同。
或者,如果在透镜成形合物的凝胶化从后模具元件1640延伸到前模具元件1630之前,近视力矫正区域1610的前部分凝胶化也可以降低过早释放的发生。在此实施方案中,可以通过后模具1640的辐射而引发透镜成形组合物的聚合。这样会引起在邻近后模具1640处开始聚合反应并向前模具1630发展。为降低过早释放的发生,在远视力矫正区域1620中的透镜成形组合物的凝胶化到达前模具之前以活化光照射前模具1630。在近视力矫正区域1610的前部分中引发聚合之后,活化光可射向任一模具或两个模具以使透镜成形组合物的聚合完全。对于生产平顶双焦点透镜的随后的后固化和退火步骤和以上所述基本相同。
在另一个实施方案中,可以使用单一固化单元进行初始固化过程,后固化过程,和退火过程。透镜固化单元如图51和52所示。固化单元1230可包括上光源1214,透镜抽屉组件1216和低光源1218。透镜抽屉组件1216优选包括模具组合体容器1220(见图52),更优选至少两个模具组合体容器1220。每个模具组合体容器1220优选用于容纳一对模具元件,它和垫片一起形成模具组合体。透镜抽屉组件优选包括透镜容器1221(见图52),更优选至少两个透镜容器1221。透镜抽屉组件1216优选滑动地安装在导轨1217上。使用时模具组合体和/或透镜可放入模具组合体容器1220或透镜抽屉1221中同时透镜抽屉处于开启位置(即,当门从透镜固化单元的前部延伸时)。在模具组合体已经装入模具容器1220之后门可以滑动到关闭位置,使模具组合体直接在上光源1214之下而在下光源1218之上。透镜抽屉和放置在透镜抽屉上的透镜可以不直接定向在上光源和下光源之下。如图52所示,光源1214和1218优选经过固化单元的前部分延伸,同时没有灯放置在固化单元的后部分。当透镜抽屉组件滑动回固化单元时,模具组合体容器定向在灯下,同时透镜容器1221定向在后部分其中没有灯存在。通过以此方式定向容器可以在同一单元中进行包括光和热的固化过程(如后固化过程),和可包括施加热和光之一或仅施加热的退火过程。
光源1214和1218优选产生活化光。光源1214和1218可由合适的夹具1242支撑并电连接到夹具1242上。灯1214可产生紫外光,光合光,可见光,和/或红外光中的任一种。灯的选择优选基于透镜成形组合物中使用的单体光敏引发剂体系。在一个实施方案中,可从荧光灯产生活化光。荧光灯优选在380到490nm区域具有强的发射光谱。发射具有所需波长的活化光的荧光灯通常从Philips以TLD-15W/03型号买到。在另一个实施方案中,灯可以是紫外灯。
在一个实施方案中,上光滤光片1254可位于上光源1214和透镜抽屉组件1216之间,如图51所示。下光滤光片1256可位于下光源1218和透镜抽屉组件1216之间。合适光达滤器的例子前面已经描述过。光滤光片用于产生关于眼镜片处方的光的合适分布。光滤光片也可隔离灯和固化室。在后固化和退火过程期间优选将腔室加热到约200°F到约225°F的温度。这样的温度对灯具有有害的影响如缩短灯的使用寿命和改变产生的光强度。光滤光片1254和1256,当安装在导向装置1217上时,会形成部分隔离灯和腔室的加热部分的内腔室。以此方式,灯的温度可保持在有用的工作温度之内。
或者,可以在固化室中设置热阻隔层1260。热阻隔层优选隔离灯和固化室,同时允许由灯产生的活化光通过到达腔室。在一个实施方案中,热阻隔层可包括位于光源和模具组合体之间的玻璃的硼硅酸盐板(如PYREX玻璃)。优选一对硼硅酸盐玻璃板1264和1262和在板之间的干涉空气缝隙1263一起作为热阻隔层。硼硅酸盐玻璃的使用允许活化辐射从光源到灯通过而没有使强度显著降低。
和热阻隔层1260和1254一起,不透明板1270可以放置在光源和模具组合体之间。不透明板对活化光基本是不透明的。缝隙优选位于不透明板上以允许光经过板到达模具组合体上。
为使后固化和退火过程进行,加热系统1250优选位于固化单元中,如图52所示。加热系统可以是电阻加热系统,热空气系统,或红外加热系统。加热系统1250可以沿固化室的后侧定向。加热系统1250优选位于两个滤光片之间的位置,这样加热系统和灯1214和1218部分隔离。优选,加热系统用于将固化室加热到约200°F到约225°F的温度。
将可允许从两侧辐射模具组合体的加热系统的引入到系统中使得许多上述操作可以在单一固化单元中进行。在固化室的前部分使用灯,同时使固化室的后部分基本没有灯,使得活化光固化步骤和退火步骤在相同单元中同时进行。这样表11中所述的固化条件可以在单一单元中进行,而不是如上所述在两个单元中进行。
在另一个实施方案中,可以改进生产透镜的方法,这样进行所有的初始固化过程同时将热施加到透镜成形组合物上。表12表示可用于固化透镜成形组合物的其它固化条件。
透镜信息 | 固化信息 | ||||
球面 | 透镜类型 | 染色的 | 滤光片 | 固化条件 | 退火时间 |
+4.00到+2.25 | 透明 | 否 | 50mm | 90秒,后面和前面,13分钟,后面温度225°F | 7分钟 |
+4.00到+2.25 | 透明 | 是 | 50mm | 90秒,后面和前面,15分钟,前面,温度225°F | 7分钟 |
+4.00到+2.25 | 光 | 50mm | 90秒,后面和前面,13分钟,前面温度225°F | 7分钟 | |
+2.00到-4.00 | 透明 | 否 | 透明板 | 7秒,前面,13分钟,后面温度225°F | 7分钟 |
+2.00到-4.00 | 透明 | 是 | 透明板 | 7秒,前面,15分钟,后面温度225°F | 7分钟 |
+2.00到平的 | 光 | 透明板 | 15秒,前面,13分钟,后面温度225°F | 7分钟 | |
-0.25到-4.00 | 光 | 透明板 | 20秒,后面,w/7秒。前面开始@经过13秒的时间,13分钟,后面,温度225°F | 7分钟 |
表12
在以合适的单体溶液填充模具组合体之后,将模具组合体放入固化单元的抽屉的模具组合体容器中。将抽屉滑动回固化单元。可以在将模具组合体放入固化单元之前将固化单元加热到约225°F的温度。固化条件包括将活化光施加到一个或两个模具组件上而基本同时地将热施加到模具组合体上。如表12所示,光固化条件和前述条件相似。然而,已经将初始剂量和后固化过程结合成单一过程。这样,对于具有+1.50球面放大率的光致变色透镜,将模具组合体放入固化单元中和以活化光从单元的底部照射约15秒。固化单元优选是在约225°F的温度同时施加活化光。在15秒之后,关闭底部光并以来自顶部灯的活化光处理模具组合体约13分钟。以活化光进行的此随后处理也在约225°F的固化室温度下进行。在13分钟过去后,可以关闭灯,从模具中取出透镜和开始退火过程。
可以在固化过程进行的相同单元中进行退火过程。脱模的透镜优选放入固化单元抽屉的透镜容器中。当透镜放入固化单元中时,固化单元优选在约225°F的温度。优选,透镜容器远离灯放置,这样当灯开启时少量活化光到达透镜。这样允许退火过程在固化过程进行的相同时间和在相同的固化单元中进行。已经以加热和光的混合作用而形成的透镜典型地显示比仅以光固化和热固化的透镜具有更大的交联密度。
应当理解,上述改进可以和前述的实施方案中的任何特征结合使用。
考虑到本说明书本发明各个方面的进一步改进和另外的实施方案对于本领域技术人员是显然的。因此,本说明书仅作说明性用途和指导本领域技术人员执行本发明的一般方式。应当理解在此描述的显示的发明形式作为目前优选的实施方案。在了解本发明说明书的益处之后,对于在此说明和描述的要素和材料的替换,可以是相反的组件和过程,和某些可以单独使用的发明特征,所有对于本领域技术人员都是显然的。在不离开由以下权利要求所描述的本发明精神和范围的情况下可以进行在此描述的要素的变化。
Claims (29)
1.一种用于制备塑料眼镜片的方法,该方法包括:
将液体透镜成形组合物放入模具组合体的模腔中,其中模具组合体包括前模具组件和后模具组件,透镜成形组合物包括:
包括含芳香基的多醚多烯官能化单体的单体组合物;
共引发剂组合物,使用时用于活化单体组合物的固化以形成眼镜片,共引发剂组合物包括胺;
光敏引发剂,用于活化共引发剂组合物,以便在使用时响应活化光曝光;
将活化光作用于至少一个模具组件以引发透镜成形组合物的固化;和
在引发透镜的固化以形成眼镜片之后将活化光和热作用于至少一个模具组件。
2.权利要求1的方法,其中含芳香基的多烯多醚官能化单体包括包含至少一个选自丙烯酰基或甲基丙烯酰基的基团的乙氧基化的双酚A。
3.权利要求1的方法,其中共引发剂组合物包括丙烯酰胺。
4.权利要求3的方法,其中共引发剂组合物含有丙烯酰胺,该丙烯酰胺包括单丙烯酸酯化胺、二丙烯酸酯化胺的丙烯酰胺,或它们的混合物。
5.权利要求1的方法,其中透镜成形组合物进一步包括活化光吸收化合物。
6.权利要求1的方法,其中透镜成形组合物进一步包括光致变色化合物。
7.权利要求1的方法,其中透镜成形组合物进一步包括用于使用时抑制至少一部分紫外光透过眼镜片的紫外吸收化合物。
8.权利要求1的方法,其中通过将活化光作用于至少一个模具组件,时间小于100秒,从而引发透镜成形组合物的固化。
9.权利要求8的方法,其中通过将活化光作用于至少一个模具组件,时间小于30秒,从而引发透镜成形组合物的固化。
10.权利要求1的方法,其中通过将活化光作用于两个模具组件而引发透镜成形组合物的固化。
11.权利要求1的方法,其中通过将活化光作用于底部模具组件而引发透镜成形组合物的固化。
12.权利要求1的方法,其中以活化光和热对透镜成形组合物的处理包括将活化光作用于至少一个模具组件和将热施加到模具组件上至多约15分钟的时间。
13.权利要求1的方法,进一步包括在将活化光和热作用于至少一个模具组件后,在没有活化光的情况下将热施加到透镜上。
14.权利要求1的方法,进一步包括在将透镜成形组合物放入模腔之前加热透镜成形组合物。
15.权利要求1的方法,进一步包括从模腔中取出眼镜片和在眼镜片的前表面上施加一耐磨涂层。
16.权利要求1的方法,进一步包括从模腔中取出眼镜片和将眼镜片染色。
17.权利要求1的方法,其中在引发固化后透镜成形组合物呈黄色,和将活化光和热作用于透镜直到透镜成形组合物基本没有黄色。
18.权利要求1的方法,其中眼镜片是非球面单视透镜。
19.权利要求1的方法,其中眼镜片是平-顶双焦点透镜。
20.权利要求1的方法,其中眼镜片是渐进多焦点透镜。
21.权利要求1的方法,其中在固化室中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,和其中在后固化室中引发固化后将活化光和热作用于至少一个模具组件,和进一步包括在固化室中引发固化后将模具组合体转移到后固化室中。
22.权利要求1的方法,其中在不冷却模具组合体的情况下将活化光作用于至少一个模具组件。
23.权利要求19的方法,其中眼镜片是平顶双焦点透镜,并且其中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,包括在将活化光作用于后模具组件之前将活化光作用于前模具组件。
24.权利要求19的方法,其中眼镜片是平顶双焦点透镜,并且其中平-顶双焦点透镜包括近视力矫正区和远视力矫正区,和其中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,包括在将活化光作用于前模具组件之前将活化光作用于后模具组件,和进一步包括在邻近前模具组件的远视力矫正区中的透镜成形组合物基本凝胶化之前将活化光作用于前模具组件。
25.权利要求1的方法,其中眼镜片是非光致变色透镜,和其中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,包括将活化光作用于两个模具组件,时间小于约2分钟,和其中将活化光和热作用于至少一个模具组件,包括将活化光作用于后模具组件,同时将模具组合体在约200°F(93℃)到约225°F(107℃)之间的温度下最多加热约15分钟。
26.权利要求1的方法,其中眼镜片是非光致变色透镜,和其中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,包括将活化光作用于前模具组件,时间小于约10秒,和其中将活化光和热作用于至少一个模具组件,包括将活化光作用于后模具组件,同时将模具组合体在约200°F(93℃)到约225°F(107℃)之间的温度下最多加热约15分钟。
27.权利要求1的方法,其中眼镜片是光致变色透镜,和其中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,包括将活化光作用于两个模具组件,时间小于约2分钟,和其中将活化光和热作用于至少一个模具组件,包括将活化光作用于后模具组件,同时将模具组合体在约200°F(93℃)到约225°F(107℃)之间的温度下最多加热约15分钟。
28.权利要求1的方法,其中眼镜片是光致变色透镜,和其中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,包括将活化光作用于前模具组件,时间小于约25秒,和其中将活化光和热作用于至少一个模具组件,包括将活化光作用于后模具组件,同时将模具组合体在约200°F(93℃)到约225°F(107℃)之间的温度下最多加热约15分钟。
29.权利要求1的方法,其中眼镜片是光致变色透镜,和其中将活化光作用于至少一个模具组件以引发固化,包括将第一活化光作用于后模具组件,时间小于约25秒,和进一步包括在开始第一活化光的作用之后将第二活化光作用于前模具组件,时间小于约10秒,和其中将活化光和热作用于至少一个模具组件,包括将活化光作用于后模具组件,同时将模具组合体在约200°F(93℃)到约225°F(107℃)之间的温度下最多加热约15分钟。
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