专利名称：光致变色复合塑料光学特性镜片或半成品坯件的制作方法
技术领域：
本发明涉及含光致变色添加剂的光致变色复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件。
背景技术：
在镜片生产，特别是眼镜片的生产中，由于塑料的重量轻且经久耐用而常被采用。塑料镜片还可提供比较经济的视力矫正。生产各种处方的塑料镜片的方法是众所周知的。
本文所指的“塑料”镜片是由光学特性的树脂材料塑造的。用于塑料镜片的标准工业材料包括含有二甘醇二(碳酸烯丙酯)的混合物。其他可望作为光学特性树脂的材料是双酚A聚碳酸酯。
光致变色添加剂典型地由一些技术提供，这些技术需要例如在预定的高温下将塑料镜片浸渍在含有溶于有机溶剂的光致变色材料的热溶液中，并保持一定的时间，该溶剂例如为甲醇、环己烷和甲基乙基酮。然而，采用这类技术，不能给许多镜片材料提供光致变色添加剂。例如，PPG Industries出售的CR-39就不能与上述技术联系在一起使用。而只有相对很少的几种可形成低交联度软性材料的原料才可以使用，这种最普通的树脂是PPG Industries出售的CR-307。
更重要的是，上述用于给塑料镜片提供光致变色添加剂的技术既昂贵又耗时。这类方法的不利之处在于，必须购买、贮存和妥善处置大量的有害材料；必须为贮运装置大量投资，而且还必须在光致变色材料加工者与生产镜片的小厂家(无力担负用现行技术提供光致变色添加剂所需的大量资金)之间往返运送镜片。
因此，镜片制造领域目前需要一种工艺，能使生产镜片的小厂家快速而廉价地生产含光致变色添加剂的成品镜片。此外，还需要一种方法，其中，光致变色添加剂可与例如二甘醇二(碳酸烯丙酯)这样优越的光学特性树脂材料结合使用。
发明概述申请人提供了一种快速而廉价的方法，该方法可以用于将光致变色添加剂掺入包括二甘醇二(碳酸烯丙酯)在内的各种镜片材料中。
按照第一种优选实施方案，准备以下材料a)具有几何球形或非球形初凸面的塑料镜片预制件成品或半成品；b)具有模塑面的模具，该模塑面的至少一部分具有与塑料镜片预制件凸面基本吻合的轮廓；和c)未固化的树脂，该树脂经固化具有低的交联度，并可形成软性型片。备好这些材料后，将此未固化树脂、塑料镜片预制件和模具这样安放，使未固化树脂置于塑料镜片预制件凸面和模具的可模塑面之间。然后，将该未固化树脂组合物固化。最后，用光致变色材料浸渍该复合塑料镜片。
上述第一种优选实施方案可用于制造复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，它包括塑料镜片预制件和含光致变色材料的固化塑料连接部分。该固化塑料连接部分结合在塑料镜片预制件的凸面上。
按照第二种优选实施方案，准备以下材料a)具有几何球形或非球形初凸面的塑料镜片预制件成品或半成品；b)具有模塑面的模具，该模塑面的至少一部分具有与塑料镜片预制件凸面基本吻合的轮廓；和c)含光致变色添加剂的未固化树脂，该树脂经固化具有低交联度，并可形成软性型片。备好这些材料后，将此未固化树脂、塑料镜片预制件和模具这样安放，使未固化树脂置于塑料镜片预制件凸面和模具的模塑面之间。最后，将该未固化树脂组合物固化，形成结合在塑料镜片预制件凸面的固化塑料连接部分。
上述第二种优选实施方案可用于制造复合塑料光学特性镜片或半成品坯件，其中包括塑料镜片预制件和含光致变色材料的固化塑料连接部分。该固化塑料连接部分结合在塑料镜片预制件的凸面上。
按照本发明的第三种实施方案，准备以下材料a)具有几何球形或非球形凸面的塑料镜片预制件成品或半成品；b)具有模塑面的模具，该模塑面的至少一部分具有与塑料镜片预制件凸面基本吻合的轮廓；c)含光致变色添加剂的第一种未固化树脂，该树脂经固化具有低交联度，并形成软性型片；和d)第二种未固化树脂，该树脂经固化具有较高交联度，并形成高度耐划伤性的型片，第二种未固化树脂基本不含光致变色添加剂，其粘度比第一种可固化树脂低。备好这些材料后，在模具的模塑面上涂覆一层上述第一种未固化树脂，并固化成凝胶状，形成涂覆了的模具。然后，将第二种未固化树脂、塑料镜片预制件和涂覆了的模具这样安放，使第二种未固化树脂置于塑料镜片预制件凸面和涂覆了的模具上的第一种树脂之间。最后，进行固化步骤，形成固化塑料连接部分，它结合在塑料镜片预制件凸面上，于是在其外表面上具有一层薄光致变色层。
上述第三种优选实施方案可用于制造复合塑料光学特性的镜片，该镜片包括塑料镜片预制件、高交联度的第一固化塑料连接部分和低交联度的第二固化塑料连接部分，且含有光致变色材料，并被装配成基本均匀的非处方层。第一固化塑料连接部分结合在塑料镜片预制件的凸面上。第二固化塑料连接部分结合在第一固化塑料连结部分上。
按照第四种优选实施方案，准备以下材料a)具有几何球形或非球形凸面的塑料镜片预制件成品或半成品；b)第一种未固化树脂，该树脂经固化具有低交联度，并形成软性型片，第一种未固化树脂含有光致变色添加剂；c)第二种未固化树脂，该树脂经固化具有较高交联度，并形成高度耐划伤性型片，第二种未固化树脂基本不含光致变色添加剂，其粘度比第一种可固化树脂组合物低；和d)具有模塑面的模具，该模塑面的至少一部分具有与塑料镜片预制件凸面基本吻合的轮廓。一旦备好这些材料，可将第二种未固化树脂、涂覆了的塑料镜片预制件和模具这样安放，使第二种未固化树脂置于塑料镜片预制件凸面和模具的模塑面之间。然后，将第二种未固化树脂固化成凝胶状。随后，将上述最初的塑料镜片预制件从模具中取出，将已固化成凝胶状的第二种树脂留在模具上，以形成一种涂覆了的模具。然后，将上述第一种未固化树脂、塑料镜片预制件和涂覆了的模具这样安放，使第一种未固化树脂以非处方的薄层置于塑料镜片预制件的凸面和涂覆了的模具中的第二种树脂之间。最后，进行固化步骤。
上述第四种优选实施方案可用于制造复合塑料光学特性的镜片，该镜片包括塑料镜片预制件、高交联度的第一固化塑料连接部分和低交联度的第二固化塑料连接部分，且含有光致变色材料，并被装配成基本均匀的非处方层。第二固化塑料连接部分结合在塑料镜片预制件的凸面上。第一固化塑料连接部分结合在第二固化塑料连结部分上。
上述各方法的优点在于，制造镜片的小厂家可以快速而容易地生产含光致变色添加剂的复合镜片。
上述各方法的优点还在于，它可用于使光致变色添加剂与例如二甘醇二(碳酸烯丙酯)这样优越的光学特性树脂材料相结合。
本发明方法的其他优点以及由这类方法制造的镜片，通过下面的某些实施方案的详述就会明显地看出。
附图简述为图解说明，将各组件的相应厚度在图中放大。
按照本发明的一个实施方案，
图1A是包括模具、铸塑树脂和单焦镜片组件的截面图。
按照本发明，图1B是包括模具、涂覆了的单焦镜片和铸塑树脂组件的截面图。
按照本发明的一个实施方案，图2是包括模具、铸塑树脂和单焦镜片组件的截面图。
按照本发明的一个实施方案，图3A是包括模具、铸塑树脂和单焦镜片组件的截面图。
按照本发明，图3B是涂覆了的模具截面图。
按照本发明，图3C是包括涂覆了的模具、单焦镜片和铸塑树脂组件的截面图。
按照本发明，图4A是包括用成层树脂涂覆了的模具的组件的截面图。
按照本发明，图4B和图5B是包括涂覆了的模具、铸塑树脂和镜片预制件组件的截面图。
发明详述下文介绍一种制造光致变色镜片成品和光致变色镜片半成品坯件的方法，该光致变色镜片可以是几何球形或非球形，其光学特性可以是单焦距、双焦距、多焦距或连续变焦；该光致变色镜片半成品坯件凹面的几何球形并无限制。上述方法应用如下器材一个具有模塑面的模具；一种或多种可固化树脂组合物和塑料镜片预制件成品或半成品。
按照本发明，典型的模具材料包括玻璃的模具(例如由冕牌玻璃制成)和金属的模具(例如由电铸镍制成)。然而，实际上任何材料都可使用，只要该材料对未固化树脂组合物能提供适宜的浸润特性，在树脂组合物固化后能提供适宜的脱膜特性，并与所采用的具体固化方法协调。用于实施本发明的优选的模具材料是可透过320-400nm紫外光的玻璃或塑料。制造适宜的模具的装置以及将这类模具按本发明款式成型的方法在本领域中是众所周知的。
为具体应用而选择的特定镜片预制件材料将依赖若干因素，包括对相邻树脂层的粘附性、折光指数、采用的固化类型、耐划伤性、色差和耐冲击性等。该镜片预制件可以成品或半成品形式提供。
依照本申请，许多镜片预制件是可以采用的。用作镜片预制件的优选材料包括含下列组分的混合物二甘醇二(碳酸烯丙酯)(如VisionSciences，Monrovia，California作为“Mastercast 1”和“Mastercast 2”以及PPG Industries作为“CR-39”商品出售的二甘醇碳酸二烯丙酯；例如双酚A聚碳酸酯的聚碳酸酯；聚氨酯；包括由乙二醇马来酸酯形成的聚酯的聚酯类；丙烯酸酯；例如氰尿酸三烯丙酯、磷酸三烯丙酯、柠檬酸三烯丙酯和苯基膦酸二烯丙酯之类的烯丙酯；由苯乙烯的和乙烯基单体形成的聚合物；丙烯酸酯；甲基丙烯酸的甲酯、烯丙酯和丁酯；以及具有高折光指数的其他液体单体/聚合物材料。
更优选的材料包括双酚A聚碳酸酯；由氯、溴、苯氧基和烷氧基取代的酚类或萘酚类生成的聚碳酸酯和选自脂族和芳族丙烯酸酯单体、氨基甲酸酯单体、酯单体、苯乙烯单体、乙烯基单体和烯丙基单体中的一种或多种单体的聚合物。
在本发明的一些实施方案中，镜片预制件本身用一种或多种光致变色添加剂浸渍。由于许多制造镜片的厂家不具备浸渍镜片预制件的设备，又由于许多镜片预制件的材料不能用常规技术浸渍，因此这类镜片预制件以预浸形式特殊地购买。这种镜片可从American Optical，Silor，Sola，Rodenstock和其他镜片制造厂得到。
本文所指的“镜片预制件”是具有球形或非球形凸面的塑料单焦镜片成品或半成品，对其凸面几何形状无任何限制，文中称该凸面为铸塑面。如果制造本发明光致变色镜片所用的铸塑树脂或成层树脂是光化学聚合的，则优选镜片预制件可透过紫外线辐射。单焦镜片是在其凸面具有特定球形或非球形曲线的镜片，如果需要，在其凹面可有复曲面的或非复曲面的曲线。
在单焦镜片或半成品坯件凸面上的铸塑树脂层中，优选的可聚合树脂的表面能应与镜片或坯件铸塑面的表面能相匹配，以保证可聚合树脂浸润镜片或坯件表面，从而使树脂迅速在镜片或坯件表面扩展。结果，该树脂在镜片或坯件表面形成均匀层，并在固化完成时产生对镜片或坯件坚固而持久的结合。
本文所指的“铸塑树脂”是这样一种树脂，该树脂的表面能可使其迅速涂覆镜片预制件和模具表面(无论该表面是否用成层树脂涂覆)，同时，该树脂的粘度可使其在模具和镜片预制件之间的空隙中很容易地流动，并充满该空间。成层树脂的表面能也可使其迅速涂覆模具，但是，这种树脂的粘度远远高于铸塑树脂，以致该树脂能粘着在模具上，而其在几分钟内从模具纵面流失的趋势最小。
例如，本发明成层树脂的优选粘度约为100-1000厘泊，更优选约为150-300厘泊。与之不同的是，本发明的铸塑树脂组合物的优选粘度约为10-50厘泊，更优选约为15-40厘泊，树脂的粘度可通过例如增加高分子量单体对低分子量单体的相对浓度而增加，反之亦然。改变粘度的其他方法包括添加增稠剂。
给定树脂混合物的表面能和该树脂与给定表面间的接触角有关，而该接触角又和该树脂与给定表面间的粘结度有关。配制树脂混合物的方法在本领域中是众所周知的，这些方法是使树脂达到一定的表面能(或表面张力)，以便该树脂可与例如疏水塑料单焦镜片，或与亲水的玻璃表面模具产生一定的接触角。例如，Polymer Handbook，J.Bandrup和E.H.Immergut Eds.，3rd Edition Wiley Interscience Publishers，1989(该文献公开的内容引入本文作为参考)提供了关于下列因素之间关系的详细资料，这些因素是表面张力、表面能、溶解度参数和包括那些本发明使用的可聚合单体有关的液体的极性/非极性特征。
例如，改变可聚合树脂相对于给定表面的接触角的典型方法，是改变树脂中带有不同疏水/亲水特性的两种单体的相对比例。通过添加较多疏水单体，该树脂与疏水表面的相互作用将更强烈，从而相对于该表面的接触角将减小。添加较多疏水单体也将引起该树脂与亲水表面的相互作用的强烈程度减小，从而相对于该表面的接触角将增大。相反，通过添加较多的亲水单体，该树脂与疏水表面的相互作用的强烈程度减小，因而相对于该表面的接触角将增大。添加较多亲水单体将引起该树脂与亲水表面的相互作用更强烈，从而相对于该表面的接触度将减小。
改变可聚合树脂与给定表面的接触角的另一个典型方法是添加不同量的例如十二烷基硫酸纳这样的表面活性剂。
采用上述方法，优选配制铸塑树脂组合物，使该铸塑树脂和镜片预制件之间的接触角约为20°-45°；该铸塑树脂和模具表面之间的接触角(如果建立这种接触)约为45-75°；该铸塑树脂与成层树脂之间的接触角(如果建立这种接触)约为0-40°。同样，优选配制成层树脂组合物(如果采用)，使成层树脂和模具表面之间的接触角约为40-75°。
本发明所使用的特殊树脂组合物将取决于若干因素，其中包括表面能、粘度、采用的固化类型、耐划伤性、色差、耐冲击性和折光指数等。
欲掺入光致变色添加剂的成层树脂和铸塑树脂的配方，优选经聚合具有低交联度，并形成软性型片，以便当固化后浸渍树脂层时，可以迅速将光致变色添加剂浸入，也使光致变色材料在暴露于阳光后可迅速由暗转明。这种明暗转换的速度对于光致变色镜片的性能和用户的认可很关键，这取决于掺入光致变色添加剂的型片的硬度。产生软性型片的低交联度树脂层一般不适宜作为光致变色镜片最外层，因为它们在日常使用中容易被划伤或损坏。因此，掺入光致变色添加剂的树脂层优选外涂一层硬质、耐划伤的最外层。生产镜片的方法也可这样设计，以使光致变色层置于耐划伤性的硬质处方层下面。用于配制铸塑树脂和成层树脂的单体和低聚物可分两组-A组和B组，A组优选作为硬质耐划伤的最外层，B组优选用于掺入光致变色添加剂。
A组单体和低聚物优选包括单、双、三、四和五官能的丙烯酸酯，例如Sartomer或Polysciences出售的由二或三羟甲基烷烃或季戊四醇衍生的烷氧基化的丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；乙烯基单体，如苯乙烯；烯丙基单体，如PPG Industries出售的HIRI、CR-93和CR-307；以丙烯酸基团封端的环氧化物、氨基甲酸酯类或酯类；热聚引发剂，包括过氧化物和例如DuPont出售的偶氮异丁腈(AIBN)之类的偶氮烷烃；光化学引发剂，包括苯乙酮和二苯甲酮衍生物，如Ciba Geigy出售的Irgacure 184和Irgacure 500或Radcure Corporation出售的Durcure1173；增稠剂，如粉状二氧化硅或例如PPG Industries出售的聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸烯丙酯的共聚物的低分子量聚合物；以及表面能控制剂例如能形成两性离子类的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
B组包括A组中列举的所有组分，其限制因素是可聚合组分的官能度均不大于2。
上述树脂组合物和镜片预制件优选其折光指数约为1.49-1.66，且该树脂组合物和镜片预制件的折光指数约在0.05单位范围内相互吻合。
优选用作铸塑树脂和成层树脂的可固化光学特性树脂组合物包含(1)碳酸二烯丙酯，和(2)甲基丙烯酸酯、多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯与多官能的丙烯酸酯的混合物。
优选用于上述树脂组合物的碳酸二烯丙酯包括二甘醇碳酸二烯丙酯、双酚A碳酸二烯丙酯(PPG Industries作为“CR-39”出售)，和双酚A碳酸二烯丙酯(PPG Industries作为HIRI出售)，更优选的是CR-39。
优选的丙烯酸酯包括多官能的丙烯酸酯，其中包括如二甘醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯之类的二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、四丙烯酸酯和五丙烯酸酯。这些材料可以例如Sartomer的厂家获得。
优选的甲基丙烯酸酯是双酚A甲基丙烯酸酯，例如Sartomer的厂家有售。
本发明的铸塑树脂和成层树脂组合物也优选包括热引发剂(如PPG作为IPP出售的过氧二碳酸二异丙酯)、紫外线引发剂(如Ciba Geigy作为Irgacure 182和Durcure 1173出售的2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮或1-羟基环己基苯甲酮，或二者兼用)。优选用于实施本发明的光引发剂、特别是Durcure 1173。
依照特定实施方案，无论铸塑树脂或成层树脂组合物均可含有光致变色添加剂，优选的光致变色添加剂包括吡喃类和噁唑类。
按照一个优选实施方案，该成层树脂组合物含约0.01-20％(重量)的光致变色添加剂；约0.5-8％(重量)的光引发剂；约25-85％(重量)的碳酸二烯丙酯和约25-75％(重量)的单官能的或双官能的丙烯酸酯，其分子量范围要求能达到适宜的总粘度，例如，更优选的粘度为约150-300厘泊。该成层树脂组合物更优选含有约0.1-5％(重量)的光致变色添加剂；约2-4％(重量)的光引发剂；约25-50％(重量)的碳酸二烯丙酯；而其余部分为双官能的丙烯酸酯，例如以丙烯酸基团封端的氨基甲酸酯的低聚物。
同样，优选的铸塑树脂组合物包含约0.5-8％(重量)的光引发剂；约25-85％(重量)的碳酸二烯丙酯和25-75％的甲基丙烯酸酯、多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯和多官能的丙烯酸酯的混合物。更优选铸塑树脂组合物含有约1-4％(重量)的光引发剂；约50-80％(重量)的碳酸二烯丙酯和25-75％的甲基丙烯酸酯、多官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯和一种多官能的丙烯酸酯的混合物。
按照图1A到5B所采用的原理，可由本发明的模具、树脂和镜片预制件构成无数种镜片结构，包括几何球形或非球形单焦距、双焦距、多焦距或连续变焦的镜片。同样清楚的是，采用本发明的方法，可将上述树脂部分涂覆在镜片前表面、镜片后表面或其两面上。此外，凸面或凹面都能加以处理。
现在参看图1A，将包括B组中含光致变色添加剂铸塑树脂的非处方光致变色载体层10置于单焦模具12和单焦镜片11之间。塑模13的凹面曲率优选与单焦镜片11的凸面曲率相吻合，以使光致变色载体层10的厚度基本均匀。此外，该光致变色载体层10优选较薄(约为0.025-1.0mm)，以便促进快速固化，并减少在所得的镜片成品中产生应力和畸变的可能性。该载体层10随后固化。
现在参看图1B，将A组中基本不含光致变色添加剂的铸塑树脂以载体层13的形式置于一单焦模具14和图1A中带有非处方光致变色载体层10的单焦镜片11之面。单焦模具14凹面的曲率优选与载体层10凸面的曲率相吻合，以使载体层13的厚度基本均匀。该载体层10优选较薄(约为0.025-1.0mm)，以便促进快速固化，并减少在所得的镜片成品中产生应力和畸度的可能性。然后将载体层13固化，形成光致变色材料可快速转换的镜片，同时，该镜片可显示出良好的耐划伤性。
现在参看图2，一个带有空腔25的双焦距模具22，一个单焦镜片21和B组中一种基本不含光致本变色添加剂的树脂如此放置，使在模具22和镜片21之间形成带有相邻载体层20的双焦距部分23。然后，将该B组树脂固化。随后用光致变色添加剂浸渍该固化树脂，生成光致变色材料可快速转换的光致变色镜片。可用下述方法完成光致变色添加剂的浸渍将镜片浸入光致变色添加剂溶液中，持续一定时间，或在镜片凸面旋转涂覆光致变色添加剂溶液，随后加热除去溶剂，从而使涂覆了的镜片退火。如果需要，可用A组树脂涂覆镜片，然后固化，以增强其耐划伤性。
图3A说明，将带有空腔35的双焦距模具32、单焦镜片31和A组中基本上不含光致变色添加剂的树脂如此放置，使在模具32和镜片31之间形成带有相邻载体层30的双焦距部分33。
然后，将A组树脂固化成凝胶状，移去镜片31，留下固化成凝胶状的树脂34，形成如图3B所示涂覆了的模具36。
现在参看图3C，将图3B中涂覆了的模具、B组中含光致变色添加剂的铸塑树脂和单焦镜片31如此放置，使在单焦镜片31和用固化成凝胶状的树脂34涂覆的双焦距模具32之间形成载体层37。由于单焦镜片31曾用于产生涂覆了的模具，因此，该涂覆了的模具的凹面曲率与单焦镜片31凸面曲率相吻合。载体层37优选较薄(约为0.025-1.0mm)，以便促进快速固化，并减少在所得的镜片成品中产生应力和畸变的可能性。然后，将载体层37和固化成凝胶状的树脂34充分固化，以形成光致变色材料可快速转换的镜片，该镜片同时也展示出良好的耐划伤性。
在图4A、4B、5A和5B所示实施方案中，将含光致变色添加剂的成层树脂组合物涂覆模具的表面，并部分固化成凝胶状，以便阻止其流动，并保持涂层稳定。然后，将基本上不含光致变色添加剂的铸塑树脂组合物置于该涂覆了的模具和镜片预制件之间。
现在参看图4A，将B组中含光致变色添加剂的成层树脂组合物作为非处方薄涂层48涂覆在模具43的模塑面上。该薄涂层48优选厚度为约0.2-0.3mm(200-300μm)。然后，采用例如猝发的紫外线辐射，将该薄涂层48固化成凝胶状。
现在参看图4B，将A组或B组中基本不含光致变色添加剂的铸塑树脂组合物以一层46的形式置于镜片预制件41和上述凝胶状薄涂层48之间。如上所述，该层46优选为均匀薄层。
现在参看图5A，如要增加处方部分，例如双焦距部分，则可在模具53中设置一个空腔54。然后，可将B组中含光致变色添加剂的成层树脂组合物以薄涂层58的形式涂覆在包括空腔54的表面在内的模具53的模塑面上，然后，采用一种猝发的紫外线辐射，将非处方薄涂层58固化成凝胶状。
现在参看图5B，将带有薄涂层58的模具53、镜片预制件51和A组或B组中基本不含光致变色添加剂的铸塑树脂组合物如此安放，使该铸塑树脂组合物置于镜片预制件51和薄涂层58之间。结果，该铸塑树脂组合物呈非处方载体层56和处方部分52的形式。如上所述，该载体层56充分薄和充分均匀，以保证在临近双焦距部分52的区域内，载体层56不改变镜片预制件的距离处方。
结合图4A-5B讨论的实施方案可产生光致变色材料能快速转换的光致变色镜片。如需要，可用另外的A组树脂将该光致变色镜片涂覆，然后固化，以增强其耐划伤性。
虽然结合1A-5B展示的上述实施方案是用于有关单焦镜片成品的，但是应当理解，上述各种实施方案也能在例如单焦镜片半成品坯件方面实施。同样，虽然上述实施方案使用单焦模具或双焦模具，但是应当理解，这些模具可以是球形或非球形、可以是单焦距、双焦距、三焦距、多焦距和连续变焦等。
在其他实施方案中，为将铸塑表面转变为连续变焦镜片表面；为制造一种无缝多焦距、双焦距或三焦距镜片表面；或者在预制件为单焦镜片的情况下，在成品镜片中产生棱镜效果之类的目的，可以改变镜片预制件的表面。本发明的方法也可用于适当地调整镜片在多焦距或连续变焦距区域的光学中心。该方法也可用于与铸塑连续变焦镜片结合铸塑补偿基面下移棱镜(base-down prism)。在一些镜片设计中，必须进行调整，以调节所得成品镜片处方中的散光现象。美国专利5,219,497中描述了使本领域熟练人员能够实践上述实施方案的另外的细节。该专利公开的内容引入本文作为参改。
按照实施本发明的一种优选的实施方案，在组装模具和镜片预制件之前，将铸塑树脂放在模具上。
一旦上述镜片预制件、未固化铸塑树脂、凝胶状成层树脂(若有的话)和模具组装好，将该组件固化。在固化过程中，借助以下方法将模具和镜片预制件结合在一起借助沿镜片预制件和模具最外缘从外面夹紧；借助一种可将镜片预制件和模具连在一起的常规光学垫圈；借助在模具上面的镜片预制件的重力；借助在模具和镜片预制件之间非常薄的树脂材料膜(即载体层)产生的毛细管引力或借助这些方法的联合作用。
但是，本发明优选实施方案无须使用常规光学垫圈。这促使铸塑更通用、更灵活，也使这种铸塑方法比采用常规光学圈的传统铸塑方法明显节约。例如，在一些上述实施方案中，将铸塑树脂涂覆于模具中，而无须使用常规光学垫圈。然后，将镜片预制件放在该铸塑树脂上，该镜片的重量将铸塑树脂从模具中挤出，直至该镜片表面与模具被铸塑树脂薄载体层分开。通过该铸塑树脂层毛细管引力，通过重量和/或通过其它手段，将该模具和镜片预制件连在一起。这样，在不使用常规光学垫圈的情况下，除了模具限定的任何部分或其他光学表面之外，还可将材料的薄载体层铸塑在镜片预制件的表面上。
本发明的铸塑方法可包括，将一特定体积的可聚合树脂放入模具中，将狭带或其他柔韧的可压缩工具配置在模具的边缘(但不要扩大到完全包围模具边缘)，使其足以提供至少部分地支撑半成品坯件的重量。然后将半成品坯件放在模具中的树脂上，使其凸面与树脂接触，该坯件的重量使树脂向外扩展，并使狭带或其他可压缩工具部分压缩，从而产生对半成品坯件重量至少部分支撑的反作用力。该狭带或其他可压缩工具根据固化过程的进行和树脂层收缩的需要可进一步被压缩。是否需要用狭带取决于坯件的重量。
在固化过程中，各种树脂材料、模具和镜片预制件经固化变硬，彼此以及与镜片预制件表面相结合。同时，各种树脂材料可以与模具分离。
铸塑树脂和成层树脂可用适宜于这类材料组合物的任何方式进行固化。但是，由于大部分材料可通过暴露于热和紫外线辐照中迅速固化，因此，热固化和紫外线固化方法是优选的，紫外线固化是最优选的。其他固化方法包括，但不局限于超声波、红外线、微波和其他形式的辐照。
紫外线固化典型地是与紫外光源结合来完成。适宜的紫外光源包括由philips Corporation生产并确认为TL/10R/UVA反射灯、HPM高压卤化物灯、HPA中压金属卤化物灯和HPR高压汞蒸汽灯的紫外光源。典型地，在固化过程中，将树脂在紫外线光源(即放射约300-450nm范围的射线的光源)下照射，直到该树脂充分变硬(即约5-30分钟)为止。然而，许多光致变色添加剂会由于较短波长紫外线的辐照(如波长小于约320nm的紫外线辐照)而损坏。幸运的是，可得到在350nm或更长波长下进行引发的光引发剂。因此，按照本发明的一个优选实施方案，一种可阻断320nm紫外线的着色玻璃紫外线滤光片(例如从Corning Glass可得到)被用于防止光致变色添加剂受紫外光的照射。
也可使用“闪烁”紫外光源实施紫外线固化。用闪烁光源固化可产生相容性变化较小的光学部件。
与热固化不同，紫外线固化需要至少一个可透过紫外线的表面，紫外线辐照可通过该表面达到树脂材料。尽管镜片预制件提供了一个透紫外线的表面，但是，由可以通过紫外线的材料(如冕牌玻璃)制成的模具能提供另一个透过紫外线的表面。
某些光致变色添加剂会吸收树脂材料固化所需波长的射线，从而降低固化效果。因此，需要避免通过含这类添加剂的层面照射待固化树脂。因为可以通过镜片预制件、模具或同时通过这两者照射本发明的各种组件，因而具有灵活性。含光致变色添加剂的树脂需要固化时，优选从两侧同时照射，以便增加固化率。
其他适宜的照射条件对本领域技术人员是显而易见的。
如果选择的光致变色添加剂是耐热的，则可通过将树脂加热到预定温度并持续一定时间完成热固化。优选借助加热的流体浴将热导入树脂材料。典型的固化条件包括温度约120-220，时间约30-100分钟。优选用于热固化的模具材料包括玻璃或金属。
某些材料可通过先后或同时联合使用热和紫外光来固化。
虽然上述实施方案是结合光致变色添加剂进行讨论的，但是这些方法也适合与其他添加剂结合使用，例如抗反射涂料、抗划伤涂料及紫外线抑制剂。
本发明的某些实施方案由下列实施例进行说明，这些实施例仅作为例证，对本发明绝无限制。
实施例1一种半成品坯件由下述液体树脂配方形成碳酸二烯丙酯(CR-39)，88.5％(W/V)；过碳酸二异丙酯(IPP)，2.5％和甲基丙烯酸甲酯(MMA)，8％。将该液体树脂注入模具空腔中，该空腔由曲率半径92mm的球形前模、直径78mm的后模以及聚氯乙烯垫圈组成。将该模具组件放在温度可控的烘箱中，在16小时内温度从100°F递升到170°F进行固化，脱模后，将此半成品坯件在185°F退火2小时。然后将该半成品坯件切边至74mm。
将下列混合物用于配制铸塑树脂碳酸二烯丙酯(CR-39)，75％；乙氧基化三羟基丙烷三丙烯酸酯10％；聚乙二醇(分子量400)二丙烯酸酯，12％和Durcure 1173，3％。将0.05ml该铸塑树脂注入用冕牌玻璃制造的曲率半径为89.5mm球形模具中。将三条镀金属的狭带安置在模具边缘上，相互间隔120°。将坯件放在树脂上面，促使该树脂层向外扩展，并充满模具和坯件之间的空间。然后，将该模具组件暴露在紫外线辐射中，并在25分钟内将温度从88°F递升到170°F。通过这一过程，将铸塑树脂固化，并在半成品坯件的凸面形成一涂层。将该涂覆了的坯件浸入萘螺噁嗪(naphthaspiraoxazine)光致变色添加剂(PPG568)的环己烷溶液中，在140°F下保持2小时。然后，将坯件从溶剂浴中取出，在200°F下退火2小时。然后磨制该坯件背面以形成单焦镜片。
实施例2采用注射模塑法，由双酚A的聚碳酸酯制成球面放大率-2.50D、柱面放大率-1.50D的单焦镜片。该单焦镜片凸面曲率为5.75D。铸塑树脂配方如下碳酸二烯丙酯单体(可由PPG得到的CR-307)，75％(w/v)；聚乙二醇二丙烯酸酯(可由Sartomer得到的SR 344)，11.7％；一种萘螺噁嗪光致变色添加剂(PPG 1072)，0.3％；和Durcure 1173(可由Ciba Geigy得到)，3％。将0.60ml上述铸塑树脂注入由冕牌玻璃制造的凹面曲率为5.70D的球形玻璃模具中。将上述单焦镜片放在树脂上，使树脂层向外扩展。将该模具组件在紫外线辐照下固化，将已涂了光致变色材料的改性单焦镜片或交给患者，或送入第二铸塑工序，在此带有一附加区域的凸面上再增添第二层。
实施例3备好由冕牌玻璃制作的模具，其凹面曲率为4.16D，按如下配方配制第一种可光聚合树脂层CR-307(65％)；SR-344(25％)；一种萘螺噁嗪光致变色添加剂(PPG 1072)(0.7％)和Ciba Geigy生产的Irgacure 184(3％)。将该可光聚合树脂喷涂在塑模凹面上以形成一均匀薄层，再用紫外线短时间照射(约2秒)，使涂层达到凝胶点，而阻止其流动。按如下配方配制第二种可光聚合树脂CR-39(75％)；二-三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(SR-355，由Sartomer生产)(8％)；烷氧基化脂族二丙烯酸酯(Sartomer生产的SR 9209)(9％)；二季戊四醇五丙烯酸酯(Sartomer生产的SR 399)，(33％)和Durcure 1173(3％)。将0.50ml光聚合树脂加入上述模具中，再将一单焦镜片放在此加入的树脂层上，使树脂层向外扩展，并充满上述涂覆了的模具和单焦镜片凸面之间形成的空腔，上述单焦镜片是由主要含CR-39的树脂配方铸塑成的。然后，将该模具组件从两侧(即通过单焦镜片以及模具)暴露在紫外线照射下进行固化。固化过程约在30分钟内完成。如需要，可将生成的光致变色镜片再涂覆硬质耐划伤性涂层。
实施例4备好由冕牌玻璃制作的模具，其凹面曲率为6.15D，在距光学中心向内2mm、向下5mm处引入一附加双焦距区。按如下配方配制可光聚合树脂CR-307(75％)；SR-344(11％)和Durcure 1173(3％)。单焦镜片用典型的热聚引发剂(IPP，2.5％)由CR-39铸塑制成。将0.55ml可光聚合树脂放入模具，将上述单焦镜片放在此种树脂熔胶上，使其向外扩展，并充满模具和单焦镜片之间形成的空腔。用紫外线从模具和单焦镜片两侧照射该模具组件不超过8秒，以便树脂层固化到刚过凝胶点。这时，树脂层紧紧粘着在模具上，而对单焦镜片的粘着却很弱。此时，中断固化，将单焦镜片与树脂层分离。按如下配方配制第二种可光聚合树脂CR-39(74.5％)；SR-344(10％)；烷氧基化脂族二丙烯酸酯(Sartomer生产的SR 9209)(9％)；二季戊四醇五丙烯酸酯(Sartomer生产的SR 399)(3％)；萘螺噁嗪光致变色添加剂(PPG 568)(0.5％)和Durcure 1173(3％)。将0.50ml树脂加入上述模具凹面上的凝胶化树脂层上。将上述单焦镜片放到该第二种可光聚合树脂上，使其向外扩展，在凝胶化树脂层上形成一均匀层。然后用紫外线仅透过模具照射该模具组件，进行固化。固化约在30分钟内完成，形成一种双焦距镜片，该镜片具有硬质耐划伤表面以及在外层和单焦镜片之间掺入了光致变色添加剂的内层。
权利要求
1.一种复合塑料光学特性的镜片或一种半成品坯件，包括具有几何球形或非球形初凸面的塑料镜片或半成品坯件；和结合在上述塑料镜片预制件凸面上的，具有低交联度的固化塑料连接部分，该固化塑料连接部分含有光致变色材料。
2.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中塑料镜片预制件包括选自下列组分的一种材料双酚A聚碳酸酯；由氯、溴、苯氧基和烷氧基取代的酚类或萘酚类生成的聚碳酸酯和选自脂族和芳族丙烯酸酯单体、氨基甲酸酯单体、酯单体、苯乙烯单体、乙烯基单体和烯丙基单体的一种或多种单体的聚合物。
3.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中未固化树脂包含约50-98％(重量)的烯丙基单体和约2-50％(重量)的选自一种或多种脂族和芳族丙烯酸酯单体、氨基甲酸酯单体、酯单体、苯乙烯单体、乙烯基单体和烯丙基单体的组分。
4.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中烯丙基单体包括CR-307。
5.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中固化塑料连接部分是非处方载体层。
6.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中固化塑料连接部分包括非处方的载体层区域，该区域与几何球形或非球形的双焦距、三焦距、多焦距或连续变焦的区域相邻。
7.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中光致变色材料选自螺吡喃类和螺噁唑类。
8.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中未固化树脂包含选自下列的一种或多种可聚合组分单和双官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基单体、烯丙基单体和以丙烯酸基团封端的环氧化合物、氨基甲酸酯类和酯类，其中各组分的官能度均不大于2。
9.权利要求1的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中未固化树脂包含约0.01-5％(重量)的光致变色添加剂，约25-85％(重量)的碳酸二烯丙酯和约25-75％(重量)的单官能的或双官能的丙烯酸酯。
10.一种复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，包括具有几何球形或非球形初凸面的塑料镜片或半成品坯件；具有高交联度的第一固化塑料连接部分，它结合在塑料镜片预制件的凸面上；和具有低交联度的第二固化塑料连接部分，它结合在第一固化塑料连接部分，第二固化塑料连接部分呈基本均匀非处方层状态，并含有光致变色材料。
11.权利要求10的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中塑料镜片预制件包括选自下列组分的一种材料双酚A聚碳酸酯；由氯、溴、苯氧基和烷氧基取代的酚类或萘酚类生成的聚碳酸酯；和一种或多种脂族和芳族丙烯酸酯单体、氨基甲酸酯单体、酯单体、苯乙烯单体、乙烯基单体和烯丙基单体的聚合物。
12.权利要求10的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中光致变色添加剂选自螺吡喃类和螺噁唑类。
13.权利要求10的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第二固化塑料连接部分包括选自下列的一种或多种可聚合组分单和双官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基单体、烯丙基单体和以丙烯酸基团封端的环氧化物、氨基甲酸酯类和酯类，其中各组分的官能度均不大于2。
14.权利要求10的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第二固化塑料连接部分包含约0.01-5％(重量)的光致变色添加剂；约25-85％(重量)的碳酸二烯丙酯和约25-75％(重量)的双官能的丙烯酸酯。
15.权利要求10的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第一固化塑料连接部分包括选自下列的一种或多种可聚合组分单、双、三、四和五官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基单体、烯丙基单体和以丙烯酸基团封端的环氧化合物、氨基甲酸酯类和酯类。
16.权利要求10的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第一固化塑料连接部分包含约25-85％(重量)的碳酸二烯丙酯和约25-75％(重量)的选自甲基丙烯酸酯、多官能的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯与多官能的丙烯酸酯混合物的组分。
17.权利要求10的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第一固化塑料连接部分包括非处方的载体层区域，该区域与几何球形或非球形的双焦距、三焦距、多焦距或连续变焦的区域相邻。
18.一种复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，包括具有几何球形或非球形初凸面的塑料镜片或半成品坯件；具有低交联度的第一固化塑料连接部分，它结合在上述塑料镜片预制件的凸面上，第一固化塑料连接部分呈基本均匀的非处方层状态，并含有光致变色材料；和具有高交联度的第二固化塑料连接部分，它结合在第一固化塑料连接部分。
19.权利要求18的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中塑料镜片预制件包括选自下列组分的一种材料双酚A聚碳酸酯；由氯、溴、苯氧基和烷氧基取代的酚类或萘酚类生成的聚碳酸酯和一种或多种脂族和芳族丙烯酸酯单体、氨基甲酸酯单体、酯单体、苯乙烯单体、乙烯基单体和烯丙基单体的聚合物。
20.权利要求18的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中光致变色添加剂选自螺吡喃类和螺噁唑类。
21.权利要求18的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第一固化塑料连接部分包括选自下列的一种或多种可聚合组分单和双官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基单体、烯丙基单体和以丙烯酸基团封端的环氧化合物、氨基甲酸酯类和酯类，其中各组分的官能度均不大于2。
22.权利要求18的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第一固化塑料连接部分包含约0.01-5％(重量)的光致变色添加剂；约25-85％(重量)的碳酸二烯丙酯和约25-75％(重量)的选自甲基丙烯酸酯、多官能的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯与多官能的丙烯酸酯的混合物的组分。
23.权利要求18的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第二固化塑料连接部分包括选自下列的一种或多种可聚合组分单、双、三、四和五官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基单体、烯丙基单体和以丙烯酸基团封端的环氧化合物、氨基甲酸酯类和酯类。
24.权利要求18的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第二固化塑料连接部分包括约25-85％(重量)的碳酸二烯丙酯和约25-75％(重量)的选自甲基丙烯酸酯、多官能的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯与多官能的丙烯酸酯的混合物的组分。
25.权利要求18的复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件，其中第二固化塑料连接部分包括非处方的载体层区域，该区域与几何球形或非球形的双焦距、三焦距、多焦距或连续变焦的区域相邻。
全文摘要
本发明涉及含光致变色添加剂的光致变色复合塑料光学特性的镜片或半成品坯件。
文档编号C08L101/00GK1281784SQ0010383
公开日2001年1月31日 申请日期2000年3月2日 优先权日1993年12月10日
发明者A·古塔, R·D·布卢姆 申请人:英诺特公司