专利名称：组合物和制造验眼透镜的方法
技术领域：
本发明涉及验眼透镜。尤其是，本发明提供用于通过浇铸生产透镜的组合物。
背景技术：
眼镜片用于校正屈光异常的用途是众所周知的。例如，变焦透镜，例如累进添加(progressive addition)透镜，被用于治疗老花眼。用于生产验眼透镜的大量方法是已知的。这些方法包括浇铸半加工透镜毛坯和随后磨光和研磨该毛坯以形成透镜、整体透镜的浇铸和在光学薄片或者预成型品上浇铸表面以形成透镜。
在光学预成型品上浇铸表面的有利之处在于能够降低生产全部规定范围的透镜需要的模具数目。然而，用于整体透镜浇铸的已知树脂可能不合适用于在预成型品上浇铸表面。例如，用于在预成型品上浇铸的树脂必须粘着于该预成型品。另外，浇铸层的收缩是一个问题。因此，本发明提供可用于在预成型品上浇铸表面以形成透镜的组合物。
发明描述及其优选实施方案本发明提供用于生产验眼透镜的组合物，包括多焦点眼镜片例如累进添加的透镜，以及使用本发明组合物的方法。该组合物可用于通过在预成型品上浇铸表面生产验眼透镜。“光学预成型品”或者“预成型品”是指能够折射光的光学透明制品，该制品适合于生产眼镜片。优选地，使用本发明组合物形成的透镜是眼镜片，更优选是多焦点的、最优选是累进添加的透镜。
在一个实施方案中，本发明提供一种组合物，其包含以下成分，基本上由以下成分组成，和由以下成分组成约50到约80重量百分数的乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、非乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸酯或者其混合物，约5到约40重量百分数的丙烯酸苄酯，约0到约30重量百分数的四氢化糠基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、环己基丙烯酸酯或者其混合物，和约0到约15重量百分数的二季戊四醇五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化或者丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化或者丙氧基化甘油三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯或者其混合物。相应的甲基丙烯酸酯或者苯乙烯基衍生物可以代替列出的丙烯酸酯，但是优选使用丙烯酸酯。
本发明发现，本发明的组合物能够提供浇铸层，其具有足够高的模量以承受应力下的变形，该应力可能通过加工例如透镜边缘的磨边、剖口产生。另外，该浇铸层的玻璃化转变温度(“Tg”)高于室温，使得该层甚至在极端环境中保持尺寸稳定性。此外，该浇铸层对其浇铸于之上的表面具有粘着性，当透镜被磨边和放进透镜框时该粘着性足以承受脱层。最后，该浇铸层在固化状态还具有约1.55到约1.56的折射率。
优选，乙氧基化双酚A组分具有以下通式 其中，x和y各自独立地是1、2或者3和x+y＝2或者3。适合的乙氧基化双酚A组分是市售可得的。在本发明的组合物中，乙氧基化双酚A的重量百分数可以为树脂组合物总重量的约50到约80、优选约55到约65重量百分数。优选，在双酚A二丙烯酸酯上的乙氧基化水平等于或者低于约6。可以使用乙氧基化双酚A的混合物，条件是约80重量百分数或更多具有至少4到5个乙氧基化单元。
本发明发现，通过使用相对短链的双酚A组分导致具有高折射率的固化聚合物。另外，在该浇铸层中使用约50或更多重量百分数的短链双酚A组分，保证了该层的Tg高于室温至少约15℃并且模量大于约1500MPa。
丙烯酸苄酯优选在本发明组合物中的用量为树脂组合物总重量的约5到约40重量百分数、优选约10到约30重量百分数。本发明发现，丙烯酸苄酯比苯氧基丙烯酸乙酯更适宜，因为制剂中乙氧基化水平高，浇铸层对氧化敏感并且随着老化而变黄。
优选四氢化糠基丙烯酸酯的用量为约0到约30、优选约2到约30、更优选约5到约15重量百分数。优选二季戊四醇五丙烯酸酯在本发明组合物中的用量为约0到约15、优选约0.5到约8、更优选约2到约8重量百分数。这些组分的每一个是市售可得的。
本领域普通技术人员将认识到，本发明组合物的固化可以通过任何适合的固化方法进行，包括，不进行限制，紫外线、热、微波和红外辐射固化，它们可以单独或者结合使用。优选使用利用高和低强度两者的紫外线的UV固化。因此，在优选的实施方案中，本发明提供生产透镜的方法，其包括以下步骤、基本上由以下步骤组成和由以下步骤组成a.)将模具组件和包含以下组分、基本上由以下组分组成和由以下组分组成的组合物曝光到低强度的紫外线，约50到约80重量百分数的乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、约5到约40重量百分数的丙烯酸苄酯、约0到约30的四氢化糠基丙烯酸酯和约0到约15的二季戊四醇五丙烯酸酯，其条件适合于转化至少约50百分数或更多的该组合物的活性基团；和b.)随后曝光该组合物到高强度的紫外线，其条件适合于完全固化该组合物。
在本发明方法的第一步中，模具组件暴露于低强度紫外线。对于本发明的目的，低强度的紫外线是强度为约0.5到约50、优选约1到约5mW/cm2的紫外线。用于实施所述方法的该步骤的适合波长为大约300到约450、优选约360到约400nm。低强度的曝光在一定波长和时间条件下进行，该条件适合于转化至少约50百分数或更多的浇铸组合物的活性基团，并且优选同时保持聚合速率尽可能低，该速率是避免不希望的收缩诱导缺陷的速率。本领域普通技术人员将认识到，该速率取决于大量因素，包括，而不进行限制，使用的组成和浇铸层的厚度。保持低的聚合速率通过使用低强度紫外线和任选地一种或多种以下措施实现使用基于组合物总重量约1重量百分数或者更小的光引发剂浓度、在低强度的曝光周期中引入非曝光时间以及其结合。
低强度曝光的时间取决于浇铸在预成型品上的组合物、使用的引发剂的类型和量、浇铸组合物的粘度、活性基团的性质、要浇铸的层的厚度和紫外线的强度。一般地，总曝光时间为大约5秒到约300秒、优选约60秒到约120秒。
低强度曝光优选在一个步骤中进行。然而，某些透镜组件可能要求低强度曝光分为两个或更多步骤进行，其中使用在每次低强度曝光之间约5到约60秒的非曝光于紫外线时间。优选地，约30到约60秒的曝光时间与约5到约60秒的非曝光时间交替进行。
在低强度曝光终止之后，模具组件暴露于高强度紫外线，其条件适合于完全地固化浇铸组合物。该步骤的紫外线的强度可以是约50到约2000、优选500到约1500mW/cm2。进行曝光的波长可以和优选与用于实施低强度曝光的相同。低强度曝光时间的决定因素对于高强度曝光的时间同样是决定性的。一般地，曝光时间为大约3秒到约60秒、优选约5秒到约15秒。高强度曝光可以和优选作为单一的连续曝光进行。然而，高强度曝光也可以使用交替的UV曝光和非曝光时间进行。
低和高强度的聚合步骤可以于环境温度和大气压力下进行。优选，组合物被热涂覆和聚合过程在大约固化组合物的玻璃化转变温度、或者Tg或以上进行。“热涂覆”指组合物在其被浇铸以前被加热到约其Tg。加热可以通过任何方便的方法完成，包括，而不进行限制，使用烘箱、加热循环器或者其结合。于优选温度下聚合也通过任何方便的方法实现，包括，而不进行限制，通过利用加压气流保持固化槽于优选的温度。
低和高强度的UV曝光可以以任何方式进行，只要使光线通过模具组件均匀分布。方便和优选的模式是通过将紫外线源放置在模具组件下而将模具组件曝光到紫外线。低强度紫外线源包括，不进行限制，水银和氙弧灯、荧光型灯泡等以及其结合。高强度紫外线源包括，不进行限制，水银、氙和水银-氙弧灯、FUSIONTM微波-激发灯等以及其结合。用于本发明的适合的紫外线源是市售可得的。
模具组件由一个或多个半模、光学预成型品和浇铸组合物组成。使用的半模用任何适合的材料制成，包括，而不进行限制，玻璃或者塑料。用于模具组件的光学预成型品可以由任何适合的材料制成，包括，而不进行限制，聚碳酸酯例如双酚A型聚碳酸酯、烯丙基二乙二醇碳酸酯例如二乙二醇双烯丙基碳酸酯(CR-39TM)、烯丙基型酯例如氰脲酸三烯丙酯、三烯丙基磷酸酯和三烯丙基柠檬酸酯、丙烯酸系酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯例如甲基-、乙基-和丁基甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯、苯乙烯系、聚酯、聚醚氧化膦等等以及其结合。该预成型品可以通过任何方便的方法生产，包括，而不进行限制，注塑、注射-压塑、热成型、浇铸等。
可用于本发明的引发剂是能够引发浇铸树脂聚合的那些，包括，而不进行限制，热引发剂、光引发剂以及其结合。优选选择光引发剂。适合的引发剂包括，而不进行限制，产生自由基的光引发剂、光阳离子引发剂、photobase引发剂及其混合物。适合的产生自由基的引发剂包括，而不进行限制，甲基苯甲酰基甲酸酯、芳香族酮包括，而不进行限制，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-2-苯基-苯乙酮、安息香甲醚、安息香异丁基醚、安息香、苯偶酰、苯偶酰二甲基酮缩醇、二苄基二硫醚、2，2-二羟基二苯甲酮、亚苄基苯乙酮、二苯酮以及苯乙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基二苯氧基膦氧化物等等，以及其结合。适合的产生自由基的引发剂是市售可得的或者其生产方法是已知的。
使用的引发剂的量取决于选择的引发剂类型以及使用的组合物组成。一般地，引发剂的量是有效引发聚合的量，基于树脂制剂的重量约0.1到约5重量百分数、优选约0.1到约1重量百分数。除适合的引发剂外，本发明的组合物可以包含任何需要的添加剂，包括而不进行限制，交联剂、粘度控制剂等等以及其结合。
浇铸组合物的粘度可以为约5到约500、优选低于约300、更优选约5到约300、最优选约5到约100厘泊，其用布氏粘度计于25℃测量。本领域普通技术人员将认识到，必须控制单-和多官能单体的重量百分数以便达到需要的粘度。
另外，使用的固化组合物的玻璃化转变温度、或者Tg优选高于约45℃。本领域普通技术人员将认识到，固化组合物的Tg不应该与用于形成光学预成型品的材料有明显差别，优选不高于用于形成光学预成型品的材料约1到约10℃。优选，固化组合物和光学预成型品材料的Tg基本上相同。此外，本领域普通技术人员将认识到，需要的固化组合物Tg通过选择单体和其浓度达到。
选择的单体混合物可以具有约0.4到约0.6当量的活性基团/100g组合物。优选，使用的单体混合物包含约0.4到约0.6活性基团当量/100g组合物。浇铸组合物的量是形成表面的有效的量，该量取决于选择的组合物、希望形成的表面的参数和组合物在其上浇铸的表面的尺寸和形状。一般地，使用的组合物的量为大约2到约20g。
组合物在预成型品上浇铸形成表面可以通过任何已知方法完成。适合的浇铸预成型品的一个或多个表面的方法公开于U.S.专利号5,147,585、5,178,800、5,219,497、5,316,702、5,358,672、5,480,600、5,512,371、5,531,940、5,702,819、5,793,465、5,859,685、5,861,934和5,907,386，其全文在此引入作为参考。
一般说来，可以使用任何方便的方法，例如通过使用柱塞泵将浇铸组合物分配到模具组件中。优选，模具组件由一个半模和光学预成型品形成，该预成型品充当第二个半模。可以分配组合物以便当固化时在预成型品上形成凸面和凹面中的一个或者两者，优选凸面。优选，将半模定位，将树脂分配在半模的表面上，然后通过将预成型品放置在组合物上使预成型品与树脂接触。一旦半模和预成型品依照要求定位，其他的组合物可以分配到模具组件中，以保证消除气泡和砂眼。
优选，使用的半模具有比光学预成型品大的直径。这使得可以包容组合物，而不用垫圈、密封环或者类似设备。当其中与组合物和半模接触的预成型品表面的曲率半径小于半模的时，使用间隔设备可能是必要的。“间隔设备”是任何适用于保持半模表面和光学预成型品与组合物接触表面之间距离的设备。用于间隔设备的示例性设备包括，而不进行限制，带材、垫圈、O形圈等等。
任选和优选，在模具组件拆卸之后，将透镜于适合于减少由聚合过程产生的应力的温度加热一定时间。加热可以通过任何便利方法进行，包括，而不进行限制，使用热、红外线或者微波能或者其结合。优选，透镜使用热能在约50到约125、优选约80到约110℃温度下加热约1到约30、优选约5到约15min。
本发明将通过以下非限制性实施例进行阐明。
实施例1-18以下方法用来利用本发明组合物和方法形成透镜。浇铸组合物使用以下制剂SRTM285-四氢化糠基丙烯酸酯；SRTM349乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(3mo1)；SRTM399二季戊四醇五丙烯酸酯和IRGACURETM1841-羟基环己基苯基酮。重量百分数列在表中。将大约3.0g的每种组合物分配在直径81mm的玻璃模具凹面上。将70mm聚碳酸酯光学预成型品置于该组合物上，利用移液管分配另外的组合物，以保证玻璃模具和预成型品之间不存在气泡或者砂眼。
紫外线源定位在玻璃模具下面。然后将组合物暴露于约300-380nm的紫外线2min，其强度为大约2.5mW/cm2，然后暴露于强度大约700mW/cm2的300-380nm紫外线18秒。将由组合物和预成型品形成的透镜人工地从模具中除去和在对流烘箱中于100℃烘烤10min。
表1
表2
表权利要求
1.一种组合物，其包含约50到约80重量百分数的乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、非乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧(甲基)丙烯酸酯或者其混合物；约5到约40重量百分数苄基(甲基)丙烯酸酯；约0到约30重量百分数的四氢化糠基(甲基)丙烯酸酯、异冰片基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯或者其混合物；和约0到约15重量百分数的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化或者丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化或者丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或者其结合。
2.权利要求1的组合物，其中双酚A具有以下通式 其中，x和y各自独立地是1、2或者3和x+y＝2或者3。
3.权利要求2的组合物，其中乙氧基化双酚A二丙烯酸酯的量为约55到约65重量百分数。
4.权利要求3的组合物，其中在双酚A二丙烯酸酯上的乙氧基化水平等于或者小于约6。
5.权利要求2、3或者4的组合物，其中丙烯酸苄酯的量为约10到约30重量百分数，四氢化糠基丙烯酸酯的量为约5到约15重量百分数和二季戊四醇五丙烯酸酯的量为约2到约8重量百分数。
6.一种眼镜片，其包括预成型品和一个层，该层包含约50到约80重量百分数的乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、非乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、双酚A环氧(甲基)丙烯酸酯或者其混合物；约5到约40重量百分数苄基(甲基)丙烯酸酯；约0到约30重量百分数的四氢化糠基(甲基)丙烯酸酯、异冰片基(甲基)丙烯酸酯、环己基(甲基)丙烯酸酯或者其混合物；和约0到约15重量百分数的二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化或者丙氧基化三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化或者丙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯或者其结合。
7.权利要求6的眼镜片，其中所述层的双酚A组分具有以下通式 其中，x和y各自独立地是1、2或者3和x+y＝2或者3。
8.权利要求6的眼镜片，其中所述层的乙氧基化双酚A二丙烯酸酯的量为约55到约65重量百分数。
9.权利要求8的眼镜片，其中在双酚A二丙烯酸酯上乙氧基化的水平等于或者小于约6。
10.权利要求7、8或者9的眼镜片，其中丙烯酸苄酯的量为约10到约30重量百分数，四氢化糠基丙烯酸酯的量为约5到约15重量百分数和二季戊四醇五丙烯酸酯的量为约2到约8重量百分数。
11.一种生产眼镜片的方法，其包括以下步骤a.)将模具组件和形成表面有效量的权利要求1的组合物曝光于低强度紫外线，所述低强度紫外线曝光在适合于转化至少约50百分数或更多的所述组合物的活性基团条件下进行；和b.)随后将所述组合物在适合于基本上完全地固化所述组合物和透镜形成条件下曝光于高强度的紫外线。
12.权利要求11的方法，其中步骤a.)和b.)在大约所述固化组合物的Tg进行。
13.权利要求11的方法，其进一步在步骤a.)之前包括加热所述组合物至约固化组合物的Tg。
14.权利要求12的方法，其中低强度紫外线在约300至约450nm为约0.5至约50mW/cm2和高强度紫外线在约300至约450nm为约50至约2000mW/cm2。
15.权利要求12的方法，其中低强度曝光进行约5至约300秒和高强度曝光进行约3至约60秒。
16.权利要求15的方法，其中总紫外线曝光时间为大约130秒或者更少。
17.权利要求11的方法，其中所述组合物包含约50至约80重量百分数的乙氧基化双酚A二丙烯酸酯、约5至约40重量百分数的丙烯酸苄酯、约0至约30重量百分数四氢化糠基丙烯酸酯和约0至约15重量百分数的二季戊四醇五丙烯酸酯。
18.权利要求17的方法，其中双酚A组分具有以下通式 其中，x和y各自独立地是1、2或者3和x+y＝2或者3。
19.权利要求18的方法，其中乙氧基化双酚A二丙烯酸酯的量为约55到65重量百分数。
20.权利要求18的方法，其中在双酚A二丙烯酸酯上乙氧基化的水平等于或者小于约6。
21.权利要求18、19或者20的方法，其中丙烯酸苄酯的量为约10至约30重量百分数、四氢化糠基丙烯酸酯的量为约5至约15重量百分数和二季戊四醇五丙烯酸酯的量为约2至约8重量百分数。
22.权利要求11或者17的方法，其进一步在步骤b.)之后包括利用热能在约50至约125℃温度下加热透镜约1至约30min的步骤。
全文摘要
本发明提供用于通过浇铸生产透镜的组合物。该组合物可用于通过在预成型品上浇铸表面或者层生产验眼透镜。
文档编号C08F222/10GK1454223SQ00819736
公开日2003年11月5日 申请日期2000年12月15日 优先权日2000年5月8日
发明者I·努涅斯, V·塞克哈里普拉姆, M·阿尔顿 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司