专利名称：制造眼镜片的方法和组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及将塑料树脂固化，形成眼镜片、半制成坯料和光学预成型件的改进的方法。眼镜片经常具有复杂的几何形状，并具有在整个光学面的厚度变化大于一个数量级的某种要求。由于固化过程伴随着收缩，致力开发固化方法的关键目标是能够调节收缩而并不过分地延长固化时间。本申请人开发了一个使眼镜片固化的方法，它使用可见光来引发固化，而制造的是无色的产品。
背景将可聚合的有机树脂固化制成眼镜片和半制成坯料在传统上包括，使用在如颁发给洪格福德(Hungerford)的美国专利3,038,210和颁发给格兰帕雷(Grandparret)的美国专利3,222,432中所述的热聚合引发剂。最近，公开了涉及使用紫外线引发剂的光固化方法，比如颁发给尼佛(Neefe)的美国专利4,166,088和颁发给利泼斯括(Lipscomb)的美国专利4,879,318。光固化方法可以开发出比标准热固化周期短得多的固化周期。
在所有的情况下，都必须保证决定收缩率的固化过程，使整体的树脂固化以一种控制的方式发生，同时表面仍然基本粘接着模具。以这种方式，镜片就不会过早剥离，不会由于流动不均匀在树脂内部形成局部的不均匀性从而造成光学畸变，也不会发生由于树脂收缩而造成表面缺陷或开裂。
在授予本申请人的美国专利4,919,850中，公开了一个两步固化方法，这包括使用在低剂量紫外线照射下可以使树脂凝胶化的紫外聚合引发剂。使用这种方法，直到树脂本体变成凝胶，以及树脂本体在固化镜片的过程中停止流动之前，初始固化速度一直保持低水平。这一点是很重要的，因为在固化过程的开始阶段，局部放热能经树脂流动诱发光学畸变，所以这时产生光学畸变的风险最高。在材料开始凝胶化以后，通过增大紫外线辐照的强度来加速固化速度。增加辐照强度也可以用来随着引发剂的逐渐消耗而维持固化的速度。另外，在第二阶段也可以通过使用波长更短的紫外线来加速固化速度。现在这个方法的工业化已经由拉皮卡斯特(Rapidcast)公司实施。
正如在美国专利4,919,850中所公开的，这个两步法的缺点是，为了有效地实施，典型地要使用两个固化室。
发明概要本发明的优点是，提供了一个可以用单室有效地实施的方法。
本发明的另一个优点是，扩展了两步固化法的范围，使其能够应用于覆盖了很宽范围的化学反应性、官能度、收缩性能和热膨胀性能的树脂配方。
按照本发明的一个实施方案，叙述了一种用于眼镜片或半制成镜片坯料的固化方法，其中可固化的树脂先经受波长400～800nm的光线的照射。然后，该可固化的树脂被加热或经受波长或强度与第一步使用的不同的辐照。此可聚合的树脂最好包含(1)在波长400～800nm的辐照下活化的第一光引发剂和(2)靠热活化的热引发剂，或者与活化第一光引发剂所用的波长或强度不同的辐射活化的第二光引发剂。
按照本发明的另一个实施方案，按照在本说明书或权利要求中的任何方法提供出眼镜片、半制成坯料或光学预成型件。
在阅读了下面的说明和权利要求后，本领域的专业人员对上述的和其他的目标、优点和实施方案将更加明白。
除非另有说明，本申请书所引用的每个参考文献都作为一个整体引用参考。
发明的详细说明本申请人开发了一种在第一步使用室内光线引发固化并达到凝胶状态的方法。随后通过使用热能，或使用紫外线，或同时使用两者可以完成固化方法的第二步。初始固化步骤可以直接在室内光线照射下进行，也可以用可见光的灯泡在室中进行。
因为由可见光活化的聚合引发剂一般是深色的，初看起来，其使用是和推荐的用途(即制造优选是无色的或水白色的眼镜片)不相符合的。近来，一类开始时作为一种带色的品种由可见光活化，但是在活化时形成无色的光分解产物的新的光聚合引发剂已经被商业化。本申请人发现，这样的光引发剂可以用来引起固化过程，用于制造眼镜片和半制成坯料。
一种优选的光引发剂是汽巴-嘉基(Ciba-Geigy)公司出售的BAPO。这种光聚合引发剂实际上是两种引发剂，即双二甲氧基苯甲酰三甲基戊基氧化膦(25％重量)和2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮(75％重量)的混合物。氧化膦衍生物吸收波长在400～450nm范围的可见光，并引发包括了丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基或烯丙基衍生物的树脂的聚合。
在正常的室内光照射下，固化速度很慢。因此，模具组合件不需要冷却或其他的温度控制来达到凝胶化。不过，精密的温度控制确实会产生更均匀的产品，改善产品的稳定性和产率。如果提供温度控制机构，他们将用来控制温度在室温或接近室温，也就是在大约15～35℃。
虽然不希望以任何特定的理论进行约束，据认为这种光引发剂是按如下的方式工作的。在室内光线照射下氧化膦衍生物被活化，并发生光分解，剩下未起作用的乙酰苯衍生物。氧化膦衍生物在光分解过程中得到漂白，所以，随着聚合过程的进行，聚合物树脂本体变得颜色越来越浅。一旦树脂达到了凝胶化，模具组合件被放到装有辐射波长300～380nm紫外线的灯泡的室内。近紫外辐射活化了乙酰苯衍生物，引起固化过程加速。同时，完成了氧化膦衍生物的分解过程，也完成了漂白过程。在树脂配方中加入少量的发蓝添加剂如TINOPAL(汽巴-嘉基公司销售)就可以矫正残留的淡黄色调。
当在固化的第二步使用紫外线光引发剂(如乙酰苯衍生物)时，可以按照预先确定的温度曲线加热模具组合件，最后达到约90～150℃的最终温度，以完成固化过程，并得到玻璃化转变温度大约为100～175℃的最后镜片产品。如果不加热并将温度保持在或接近室温，最终产品就具有更低的玻璃化转变温度，比如在大约30～50℃。在所有的情况下，固化过程都将完成。用例如对固化后的物质进行差热扫描分析来监测固化过程进行的程度。是否必须加热来完成固化，取决于在树脂配方中所用的单体。比如，如果在配方中使用的单体可以形成玻璃化温度远高于室温(15～30℃)的均聚物，那么就希望升高温度未完成固化过程。
另外，氧化膦衍生物可以用来在如前所述的可见光下引发固化。然而，热聚合引发剂如过氧化物、过醋酸盐、过碳酸盐或偶氮衍生物可以用来通过将模具组合件放入热固化烘箱来完成第二步(后凝胶固化)。
可以在玻璃模具、金属模具或两者结合的模具中进行上述的两步聚合工艺。具有反光内表面的金属模具在将辐射反射回树脂本体上和从树脂本体中导出过多的热量是特别有用的。金属模具也可以做得很薄，以比玻璃模具具有更低的热容量。另外，可以使用具有金属化表面的玻璃模具，用于需要金属模具进行粘合从而避免在固化过程中过早剥离的树脂配方。
两步聚合法可用于由覆盖了很宽化学反应性、官能度、收缩性能和热膨胀特性的树脂配方制造镜片。无论是单体还是低聚物都可以使用，可以包含聚合的或小分子量的添加剂以改变树脂配方的物理性能，比如粘度和表面能，以及配方的化学性能，如氧化稳定性、光热稳定性或水解稳定性。
权利要求
1.一种用于眼镜片或半制成镜片坯料的固化方法，该方法包括(A)提供一个模具和可聚合的树脂，所述可聚合的树脂包含(1)由波长400～800nm的辐照活化的第一光引发剂，以及(2)一种引发剂，它选自(a)由热活化的热引发剂和(b)由波长和强度与活化第一种光引发剂都不相同的辐射活化的第二种光引发剂；(B)将此可固化的树脂接受波长400～800nm的辐照；以及(C)随后将可固化的树脂置于选自(1)加热和(2)与在步骤(B)中使用的不同波长和强度的辐射的固化环境中。
2.如权利要求1的方法，其中在(C)步骤后面还包括热处理。
3.如权利要求1的方法，其中用白炽灯泡发光来提供波长为400～800nm的所述辐射。
4.如权利要求1的方法，其中用荧光灯泡发光来提供波长为400～800nm的所述辐射。
5.如权利要求1的方法，其中步骤(B)还包括控制温度在15～45℃的范围。
6.如权利要求1的方法，其中所述的第一种光引发剂是双二甲氧基苯甲酰三甲基戊基氧化膦。
7.如权利要求1的方法，其中所述第二种光引发剂被选作引发剂。
8.如权利要求7的方法，其中所述的第二种光引发剂是2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷。
9.如权利要求1的方法，其中所述的热引发剂被选作引发剂。
10.如权利要求11的方法，其中所述的热引发剂选自过氧化物、过醋酸盐、过碳酸盐和偶氮衍生物。
全文摘要
一种用于眼镜片或半制成镜片坯料的固化方法,其中先将可固化的树脂暴露在波长400～800nm的辐射之下,然后加热或用与在第一步中所用的波长或强度都不同的辐射。可聚合的树脂最好包含(1)用波长为400～800nm活化的第一种光引发剂,和(2)靠热活化的热引发剂或与用于活化第一种光引发剂的波长或强度都不同的辐射下活化的第二种光引发剂。
文档编号G02C7/02GK1200696SQ9619796
公开日1998年12月2日 申请日期1996年9月3日 优先权日1995年9月1日
发明者罗纳德D·布卢姆 申请人:罗纳德D·布卢姆