专利名称：制造光敏塑料透镜的方法
技术领域：
本发明涉及一种光敏塑料透镜。特别地，本发明涉及一种通过微波加热制造光敏透镜的快速和有效的方法。
光敏材料在自显照相、剂量测定、光信号处理、数据显示、装饰、辐射强度控制等领域有许多潜在的应用。应用最广泛和成功地大批量生产的光敏材料技术用于防止阳光和控制阳光强度的护目镜。目前，光敏护目透镜大都用玻璃加卤化银制成。然而，由螺噁嗪(spirooxazime)光敏化合物制成的光敏塑料透镜已经造成了一些伤害。
螺噁嗪化合物是天然具有极好光耐久性的光敏化合物族中的一种。它们是用于制造护目镜(包括眼科透镜和墨镜)较好的光敏化合物。这是由于在未激活状态(即无激活紫外光)时它们的抗光疲劳性和它们的无色色调。
现在已知许多种给材料赋于光敏特性的方法。通常使用的方法包括染色、浇注、涂覆和注模。操作方法在很大程度上取决于基片材料。例如，螺噁嗪对某些化合物质如聚合引发剂和氧化剂敏感，并且在高温下(例如在注模温度下)不稳定。
护目镜通常使用的塑料包括多甲基丙烯酸酯(PMMA)、醋酸-丁酸纤维素(CAB)、聚碳酸酯以及醋酸-丙酸纤维素(CAP)和重二甘醇(烯丙碳酸酯)(CR-39)。前面四种是热塑性塑料，而CR-39是热固性塑料。因热敏处理的方法取决于透镜基片的特性，所以一些适用于热塑性塑料的方法不可以用于热固性塑料。例如，不能把光敏颜料混入CR-39单基物中以谋求连同该单体物一起聚合获得一种具有均匀散布的颜料的产品，因为聚合物催化剂会破坏颜料。
染色通常是在高度沸腾的有机溶剂浴中进行的。这种溶剂一般使用酒精、甘醇、芳香烃或链烃。把热固性塑料浸入溶剂中，该溶剂一般包含1%到10%的光敏颜料。颜料浴维持在90℃到120℃范围内，浸泡时间一般为1到7个小时。这将确保足够量的颜料扩散到透镜表面上提供足够的光敏寿命。在染色浴中颜料的热稳定性是一个主要问题，因为成本与高颜料浓度和长染色时间有关。
另外两个把光敏颜料涂覆到透镜表面的已知工艺包括液态蒸汽转换和固态转换。在液态蒸汽转换时，透镜在光敏颜料蒸汽中加热。在固态转换时，光敏颜料和膜形成树脂在溶剂中溶解。通过通常使用的技术例如浸渍、旋涂或喷涂技术将得到溶液涂覆在透镜表面上。把经涂覆的透镜加热到低于颜料熔点的高温，维持足够长的时间，使颜料从树脂膜扩散到透镜基片上。一般地，加热温度根据透镜的硬度在110℃和150℃范围内维持几分钟到几小时。在热处理之后，除去树脂膜。这两个光敏工艺的加热源是传统的加热炉。
用传统的炉子加热是简便的方法，但经济效益不好，尤其对于硬的塑化透镜。为了使足够量的颜料转换到透镜上，需要几个小时的加热时间。
本发明的制造光敏塑料透镜的方法克服或者缓解了已有技术中的上面所讨论过的和其它的问题和缺陷。按照本发明，通过微波加热在高温下维持预定的时间把光敏特性赋予塑料透镜(例如用光敏颜料溶液对透镜表面进行染色)。
按照本发明，与用于已有技术的传统的加热方法相比微波加热大大地减少了加热时间。因此，微波加热效率高，是成本低的制造光敏塑料透镜的方法。
从下面详细的描述，该技术领域的那些普通技术人员将理解和明白上面讨论的本发明的特征和优点以及其它特征和优点。
现在是制造光敏塑料透镜的新颖的方法。塑料透镜包含任何光学品位的塑料材料，例如多甲基丙烯酸酯(PMMA)、醋酸-丁酸纤维素(CAB)、聚碳酸酯、醋酸-丙酸纤维素(CAP)或者重二甘醇(烯丙碳酸酯)(CR-39)。前四种是热塑性塑料，CR-39是热固性塑料。其它的折射率大于CR-39的塑料材料也已被开发用于护目镜。例如用PPG制造的CR-400S和用MitsuiToatsu制造的MR-6。
如在已有技术中所注明的，螺噁嗪光敏化合物用于光敏塑料透镜，本发明也考虑用这种材料。螺噁嗪化合物是天然具有极好光耐久性的光敏化合物族中的一种。它们是用于制造护目镜(包括眼科透镜和墨镜)较好的光敏化合物。这是由于在未激活状态(即无激活紫外光)时它们的抗光疲劳性和它们的无色色调。典型的光敏化合物螺噁嗪族可分成几个子类，它们是螺二氢吲哚吩噁嗪(MISO)、螺二氢吲哚吡啶并苯并噁嗪(QISO)、螺二氢吲哚苯并噁嗪(BISO)和螺二氢吲哚蒽基噁嗪(AISO)。
按照本发明，通过在光敏材料溶液中对透镜染色赋予透镜光敏特性。把透镜浸入光敏颜料溶液中，然后加热一预定时间。加热之后，可以把透镜留在已加热的光敏颜料溶液中浸泡。然后取出透镜用溶液清洗。
加热处理步骤由微波加热完成。已发现与已有技术的方法相比，微波加热效率很高、成本低。已有技术中热处理步骤是由传统加热方法完成的。使用传统炉子进行热处理需要110℃到150℃(对于CR-39透镜)范围内的加热温度根据透镜硬度维持几分钟到几小时。用传统的炉子加热是一种简便方法，但成本高尤其对于高硬度的塑化透镜。为把足够量的颜料转换到透镜上，需要几个小时的加热时间。按照本发明，从下面提供的例子中可以看出，微波加热大大减少了加热时间。
用于下面例子中的透镜是直径为76mm的高硬化的AoliteCR-39平面透镜(美国光学公司制造，为本发明的受让人)。已用的光敏颜料是1，3，3，4，5和1，3，3，5，6-5甲基-9′-甲氧基NISO异构体混合物的一种混合物。进而，为确定转换到透镜基片上的颜料的数量，在光敏处理之前和之后测量透镜在360mm的吸收率。
例子1在第一个已有技术的例子中，把1.2kg的丙烯乙二醇加入1.5升的玻璃烧杯中。用电炉把溶剂加热到115℃。把24克光敏颜料加入溶剂中。用两个Aolite透镜，把一个透镜浸入颜料浴中1小时，另一个浸2小时。在360nm上，处理之前和之后的吸收率变化，对于第一个透镜(即处理1小时)为0.18，对于第二个透镜(即处理2小时)为0.25。
例子2在第二个已有技术的例子中，在一个金属器皿中制备2%的颜料浴溶液，用电炉加热到152℃。通过把两个Aolite透镜浸入颜料浴中1小时对它们进行染色。颜料吸收以在360nm上的吸收率变化来衡量两个透镜都为0.46。
例子3在按照本发明的第一个例子中，把一个盛有500g丙烯乙二醇和10g光敏颜料的1升玻璃烧杯连同其内的透镜置于微波炉中(例如，金星800W型)，加热6分钟。然后把透镜浸在已加热的溶液中15分钟。再取出透镜用丙酮清洗。加热之后的溶液温度为167℃，透镜在360nm上的吸收率变化为0.37。
例子4在按照本发明和第二个例子中，把5克多的颜料加入例子3的溶液中制成3%的颜料溶液。通过把透镜浸入溶液中对其进行染色，用微波炉对其内有该透镜的溶液加热6分钟。然后把透镜在已加热的溶液中浸泡15分钟。再取出透镜用丙酮清洗。透镜在360nm上的吸收率变化为0.60。
本发明的方法在大大地减小了时间的情况下获得与已有技术的方法相类似的结果。这一点可以通过把已有技术的例子1和2所需的时间与按照本发明的例子3和4相比明显地看出。
尽管赋予透镜光敏特性的最好方法是染色，但其它已知的方法如浇注、涂覆和注模如可以应用。操作的方法取决于所用的透镜的材料。例如，螺噁嗪颜料对某些化学物质如聚合触发剂和氧化剂敏感，并且在高温下不稳定(例如在注模温度下)。而且，一些适用于热塑性塑料的方法不可以用于热固性塑料。例如，不能把光敏颜料混入CR-39单体连同单体物一起聚合获得颜料均匀散布的产品，因为聚合催化剂会破坏颜料。
另一方面，在本发明的方法中，可以使用前面提到的把光敏颜料涂覆到透镜表面的固态转换工艺。在固态转换时，把光敏颜料和膜形成树脂溶解在溶剂中。通过通常使用的技术例如浸渍、旋涂或喷涂技术将得到的溶液涂覆在透镜表面上。然后把经涂覆的透镜加热到低于颜料熔点的高温维持足够长的时间，使颜料从树脂膜扩散到透镜基片上。
尽管上面已对最佳实施例作出了描述，但对其可以作出各种变化和替换而不脱离本发明的精神和范围。因此，可以理解通过举例描述的本发明不受此限制。
权利要求
1.一种制造光敏塑料透镜的工艺，包括下列步骤对光敏颜料溶液配料；把塑料透镜浸入所述光敏颜料溶液中；用微波对其内有塑料透镜的光敏颜料溶液加热一预定长时间；在过了一预定长时间后从已知加热的光敏颜料溶液中取出塑料透镜；和用溶剂清洗塑料透镜。
2.如权利要求1的工艺，其特征在于所述光敏颜料溶液包含螺噁嗪化合物。
3.如权利要求2的工艺，其特征在于所述螺噁嗪化合物包含螺二氢吲哚吩噁嗪、螺二氢吲哚并苯并噁嗪、螺二氢吲哚苯并噁嗪或螺二氢吲哚蒽基噁嗪。
4.如权利要求1的工艺，其特征在于所述微波加热步骤包含用微波炉进行微波加热。
5.如要利要求1的工艺，其特征在于所述塑料透镜包含热塑性塑料或热固性塑料。
6.如权利要求1的工艺，其特征在于所述塑料透镜包含多甲基丙烯酸酯(PMMA)、醋酸-丁酸纤维素(CAB)、聚碳酸酯、醋酸-丙酸纤维素(CAP)或重二甘醇(烯丙碳酸酯)(CR-39)。
7.如权利要求2的工艺，其特征在于所述光敏颜料溶液包括约为1%到2%的颜料。
8.一种制造光敏塑料透镜的工艺，包含下列步骤对光敏颜料溶液配料;把塑料透镜浸入所述光敏颜料溶液中;用微波对其内有塑料透镜的光敏颜料溶液加热一预定长时间;把塑料透镜放在已加热的光敏颜料溶液中浸一预定长时间;浸泡的预定时间过了之后从已加热的光敏颜料溶液中取出塑料透镜;如用溶剂清洗透镜。
9.如权利要求8的工艺，其特征在于所述光敏颜料溶液包含螺噁嗪化合物。
10.如权利要求9的工艺，其特征在于所述螺噁嗪化合物包含螺二氢吲哚噁嗪、螺二氢吲哚并苯并噁嗪、螺二氢吲哚苯并噁嗪或螺二氢吲哚蒽基噁嗪。
11.如权利要求8的工艺，其特征在于所述微波加热步骤包含用微波炉进行微波加热。
12.如权利要求8的工艺，其特征在于所述塑料透镜包含热塑性塑料或热固性塑料。
13.如权利要求8的工艺，其特征在于所述塑料透镜包含多甲基丙烯酸酯(PMMA)、醋酸-丁酸纤维素(CAB)、聚碳酸酯、醋酸-丙酸纤维素(CAP)或重二甘醇(烯丙碳酸酯)(CR-39)
14.如权利要求8的工艺，其特征在于所述光敏颜料溶液包括约为1%到10%的颜料。
15.一种制造光敏塑料透镜的工艺，包括下列步骤把光敏颜料溶液涂覆在塑料透镜上;用微波对已涂覆的塑料透镜加热一预定时间，由此把光敏颜料从树脂膜扩散到塑料透镜的表面;和除去树脂膜。
16.如权利要求15的工艺，其特征在于所述涂覆步骤包含把透镜浸入光敏颜料溶液中。
17.如权利要求15的工艺，其特征在于所述涂覆步骤包含用光敏颜料溶液旋涂到塑料透镜表面上。
18.如权利要求15的工艺，其特征在于所述涂覆步骤包含把光敏颜料溶液喷涂到塑料透镜的表面上。
19.如权利要求15的工艺，其特征在于所述塑料透镜包含热塑性塑料或热固性塑料。
20.如权利要求15的工艺，其特征在于所述塑料透镜包含多甲基丙烯酸酯(PMMA)、醋酸-丁酸纤维素(CAB)、聚碳酸酯、醋酸-丙酸纤维素(CAP)或重二甘醇(烯丙碳酸酯)(CR-39)
21.如权利要求15的工艺，其特征在于所述光敏颜料溶液包括所述光敏颜料和溶解在溶剂中的所述树脂。
22.如权利要求21的工艺，其特征在于所述光敏颜料溶液包含螺噁嗪化合物。
23.如权利要求22的工艺，其特征在于所述螺噁嗪化合物包含螺二氢吲哚吩噁嗪、螺二氢吲哚并苯并噁嗪、螺二氢吲哚苯并噁嗪或螺二氢吲哚蒽基噁嗪。
24.如权利要求21的工艺，其特征在于所述溶剂包含酒精、甘醇、芳香烃或链烃。
25.如权利要求15的工艺，其特征在于所述微波加热步骤包含用微波炉进行微波加热。
26.如权利要求15的工艺，其特征在于所述除去步骤包含用溶剂除去树脂膜。
全文摘要
本发明是一种制造光敏塑料透镜的方法。按照本发明的方法，通过微波加热一预定时间在高温下把光敏特性赋予塑料透镜，例如，用光敏颜料溶液对透镜表面进行染色。
文档编号G02C7/10GK1093813SQ9310438
公开日1994年10月19日 申请日期1993年4月13日 优先权日1992年9月11日
发明者诺里Y·C·查, 乔恩·哈格隆德 申请人:美国光学有限公司