用于涂覆基材的方法和组件与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2015年3月9日提交的美国临时专利申请no.62/130,133的优先权，其全部内容通过援引并入在此。

本发明主要涉及聚合基材的涂覆，更特别地涉及用于在对所应用的涂覆成分进行固化期间减少和/或防止聚合眼科镜片破裂的方法和设备。

背景技术：

光致变色材料在用紫外线(uv)辐射进行照射时改变颜色，当照射停止时则返回至其原色。这种现象的一个应用是眼科镜片的制造，这种眼科镜片能够随着辐射强度的变化而过滤辐射。光致变色材料与聚合镜片基材相结合的使用提供了一种光致变色聚合眼科镜片，其相比传统的光致变色玻璃眼科镜片具有相当轻的重量。

一种制造光致变色聚合眼科镜片的方法是通过将光致变色有机化合物结合到可聚合的光致变色涂覆成分中，将所述光致变色涂覆成分沉积到聚合镜片基材的表面上，然后固化所述光致变色涂覆成分以在镜片上形成光致变色层。可以通过沉积和固化可聚合的保护性涂覆成分而在光致变色层之上形成保护层。光致变色涂覆成分和保护性涂覆成分的固化通常是通过加热或紫外线照射来完成。

目前制造光致变色聚合眼科镜片存在的问题是一些聚合镜片基材在光致变色层或保护层的固化过程中容易破碎或龟裂。这些破碎或龟裂通常发生在聚合基材的边缘周围并且向内呈放射状。损坏的外部区域使得这些镜片对于大多数商业用途来说是不期望的。

目前解决这个问题的一个方法是在涂覆和固化之前切掉聚合镜片基材的外周区域的一部分。然而，这为涂覆处理增加了额外的步骤，这将增加制造涂覆镜片所涉及的时间和成本。而且，这也需要额外的装置来裁切掉镜片的外部区域。另外，这也导致镜片材料的浪费。

因此，期望提供一种用于制造涂覆聚合基材、如光致变色聚合眼科镜片的方法和/或设备，其消除或至少减少在制造过程中聚合基材的外部区域龟裂的技术问题。

技术实现要素：

一种制造涂覆基材的方法，包括步骤：将至少一种涂覆成分施加于基材的外表面的至少一部分之上；以及固化所述至少一个涂覆成分以形成至少一个涂层。该方法包括将热沉(heatsink)定位成与基材的侧壁相邻。

一种用于制造涂覆基材的涂覆组件，包括具有侧壁的基材以及定位成与侧壁相邻的热沉。

附图说明

图1是聚合镜片形式的聚合基材的侧视图；

图2是箔条形式的热沉的透视图；

图3是带有图2的热沉的图1的镜片的侧视图；

图4是图3的镜片和热沉的侧剖视图；

图5是图4的外周部的一部分的放大图；

图6是定位在刚性载体形式的热沉中的聚合镜片形式的聚合基材的侧剖视图；

图7是与挠性夹具形式的热沉相接合的聚合镜片形式的聚合基材的侧剖视图；

图8是与金属弹簧形式的热沉相接合的聚合镜片形式的聚合基材的侧剖视图；

图9是诸如涂覆镜片(例如光致变色聚合眼科镜片)的涂覆基材的侧剖视图。

具体实施方式

这里所使用的空间或方向术语，如“左”、“右”、“上”、“下”等等，如附图所示那样与本发明相关。应当理解，本发明可以采取各种替代的取向，因此这些术语不认为是限制性的。说明书和权利要求中所使用的所有数字都应当理解为在所有情况下都由术语“约”进行修饰。本文所公开的所有范围都应当理解为包含开始和结束范围值以及包含于其中的任何和所有子范围。本文所述的范围表示在特定范围内的平均值。术语“之上(over)”表示“远离基材”。例如，第二层定位于第一层“之上”表示第二层定位成比第一层更远离基材。第二层可以与第一层直接接触，或者在第二层和第一层之间可以设置一个或多个其他层。“层”表示成分与其他区域不同的区域。术语“聚合物”或“聚合”包括低聚物、均聚物、共聚物和三元共聚物。术语“紫外线辐射”表示波长范围为100nm到小于380nm的电磁能。

本发明包括本发明的下述方面或由本发明的下述方面以任何组合的方式构成或基本构成。在各个单独的附图中示出了本发明的各个方面。然而，应当理解这仅仅是为了容易说明和讨论。在本发明的实践中，在一个附图中所示出的本发明的一个或多个方面可以与在一个或多个其他附图中所示出的本发明的一个或多个方面进行组合。

虽然不旨在受这种理论的约束，但是应当相信，在对一些聚合基材进行常规涂覆和固化过程中所产生的龟裂至少部分地是由于在基材中央区域中的聚合材料和基材外周区域处的聚合材料之间的热膨胀系数的不同而引起的。这种热膨胀系数的不同可由一个或多个因素导致，例如：基材生产期间基材材料区域的不完全聚合，基材生产期间基材材料区域的不同聚合水平，或者基材材料的不同区域之间的成分不同。用于浇注或形成基材的方法和/或用于聚合基材材料的方法都可能会引入这些不同。

图1示出了聚合镜片11(例如聚合眼科镜片)形式的聚合基材10。基材10具有第一表面12、第二表面14和绕基材10的圆周周边延伸的侧壁16。在图1中，第一表面12所示为凸的外表面。术语“外”表示面对涂覆方向的方向和/或更接近涂覆方向的表面。第二表面14所示为凹的内表面。术语“内”表示背离涂覆方向的方向和/或更远离涂覆方向的表面。

侧壁16和第一表面12限定第一边缘18(外边缘)。侧壁16和第二表面14限定第二边缘20(内边缘)。

图2示出了本发明的示例性热沉22。术语“热沉”是指反射和/或消散热能量的材料或元件。用于热沉22的适合材料包括热传导材料和/或热反射材料。适合材料的例子包括元素周期表中从ib族至viiib族的金属以及包括这些金属中的一种或多种的金属合金。特别的例子包括铝、钢、铜、银、黄铜、镍钛诺及铁。热沉22可以是挠性或柔韧元件，即能够容易地放置于和/或模制于聚合基材的一个或多个表面的元件。热沉22也可以是非柔韧热传导元件的形式。

图2所示的示例性热沉22包括金属箔26的挠性条，其包括长形的挠性本体28，该挠性本体包括第一端30、第二端32、第一侧34(外侧)以及第二侧36(内侧)。

图3至图5示出了图1的基材10，其带有图2的示例性热沉22。如图3所示，金属箔26绕基材10的侧壁16缠绕，直至第一端30邻近第二端32或与第二端32重叠。金属箔26可围绕侧壁16缠绕若干次以形成多层热沉22。金属箔26可通过任何常规构件而在基材10上保持就位，例如一片胶带38。

如图3和图4所示，金属箔26可被定位成使得金属箔26的第一侧34与第一边缘18相距0mm-1mm的范围，例如0mm-0.5mm的范围。“0mm”是指金属箔26的第一侧34与第一边缘18处于相同的高度。金属箔26可被定位成使得金属箔26的第一侧34不延伸超过侧壁16的第一边缘18。或者，金属箔26可被定位成使得金属箔26的第一侧34延伸超过第一边缘18。金属箔26的本体28与侧壁16直接接触。

如果金属箔26被定位成使得第一侧34不延伸超过第一边缘18，则在基材10的涂覆过程中，涂覆材料可流出第一表面12且向下流到金属箔26的外表面。这为第一表面12提供了在整个第一表面12上具有大致均匀厚度的涂层。如果第一侧34延伸超过第一边缘18，则在基材10的涂覆过程中，第一侧34的延伸超过第一边缘18的部分用作挡板，捕获第一表面12的外边缘周围的涂覆材料。这可以绕第一表面12的外边缘形成一圈较厚的涂覆材料。虽然这通常是不期望的，但是如果基材10将用于其中所述一圈较厚的涂覆材料是无害的设备或目的，则是可接受的。

如图4和图5所示，金属箔26的第二侧36绕侧壁16的第二边缘20折叠，使得金属箔26的第二侧36接触基材10的第二表面14的一部分。

使用挠性金属箔作为热沉22允许容易地绕基材10的圆周定位(如缠绕)热沉22且还允许容易地绕第二边缘20且抵靠基材10的第二表面14折叠热沉22的第二边缘36。

可适用于金属箔26的材料的例子包括柔韧的金属箔，如铝箔、钢箔和/或铜箔。例如，金属箔26可包括铝箔。

本体28的厚度40可具有0.0025英寸至0.0035英寸(0.0064cm至0.0089cm)的范围，例如0.003英寸(0.0076cm)。或者，热沉22可包括多个层，其通过绕侧壁16缠绕一条或多条金属箔26，直至累积的箔层的总厚度40具有0.0025英寸至0.0035英寸(0.0064cm至0.0089cm)的范围，例如0.003英寸(0.0076cm)。

图6示出了另一个示例性热沉22。在该示例中，热沉22是结实(如刚性或非柔韧)载体42(镜片载体)的形式，其具有侧壁44，该侧壁具有内壁46和外壁48。载体42具有底部50。底部50可以是封闭的底部，或底部50可以是具有至少一个开口52的环形底部。载体42的直径可以使得当基材10被插入载体42中时载体42的内壁46与侧壁16间隔开距离54。距离54可以在0mm至1mm的范围内，如0mm至0.5mm。“0mm”是指当基材10被放置于载体12中时，内壁46与侧壁16直接接触。

载体侧壁44被构造成使得当基材10被插入载体42中时载体侧壁44的第一侧56(外侧)与基材10的第一边缘18相距0mm至1mm的范围，如0mm至0.5mm。“0mm”是指当基材10被插入载体42中时，载体侧壁44的外侧56与第一边缘18处于相同的高度。或者，载体侧壁44可以构造成使得载体侧壁44的第一侧56延伸超过侧壁16的第一边缘18。

载体42可由选自金属、金属合金以及陶瓷材料的材料制成。例如，载体42可包括选自铝、钢和铜的金属。例如，载体42可包括铝。

图7示出了另一个示例性热沉22。在这个示例中，热沉22是挠性夹具60的形式，如挠性软管夹具，该挠性夹具具有连接至紧固装置64的挠性金属条62。金属条62可绕侧壁16定位，紧固装置64用于紧固挠性夹具60，直到金属条62接触侧壁16的至少一部分。金属条62可被定位成使得金属条62的第一侧66(外侧)相距第一边缘18的距离在0mm至1mm的范围内，例如0mm至0.5mm。“0mm”是指金属条62的第一侧66与第一边缘18处于相同的高度。金属条62的第二侧68(内侧)可定位于第二边缘20处或邻近第二边缘。或者，金属条62的尺寸使得金属条62的第一侧66延伸超过基材10的第一边缘18和/或金属条62的第二侧68延伸超过基材10的第二边缘20。

可适用于金属条62的材料的例子可包括挠性金属，例如钢(例如不锈钢)。或者，该材料的例子包括铜、铝和镍钛诺。

图8示出了又一示例性热沉22。在这个示例中，热沉22是挠性金属弹簧72的形式。金属弹簧72可绕镜片侧壁16的至少一部分定位且与其接触。

基材10，例如诸如聚合镜片11(例如，聚合眼科镜片11)的聚合基材10，与上述热沉22相组合，限定了涂覆组件76。涂覆组件76可经历常规涂覆和/或固化处理以形成涂覆聚合基材10，例如诸如涂覆聚合眼科镜片11(例如，光致变色聚合眼科镜片11)的涂覆聚合镜片11。通过使用涂覆组件76，而不仅仅是使聚合基材10经历常规涂覆和固化处理，减少了基材10的圆周龟裂的频率和/或严重性。

制造涂覆基材10、例如诸如光致变色聚合眼科镜片11的涂覆聚合镜片11的示例性过程将首先特别参照图2-5所示的包括金属箔22的热沉22来进行描述。金属箔26通过围绕、例如缠绕所述侧壁16而被定位且通过一片胶带38而固定就位。金属箔26可定位成使得金属箔26的第一侧34不延伸超过基材10、例如镜片11的第一边缘18。例如，金属箔26的第一侧34定位成与基材10的第一边缘18处于相同的高度。金属箔26的第二侧36绕基材10的第二边缘20折叠，金属箔26的第二侧36的至少一部分与基材10的内表面14的一部分直接接触。金属箔26可包括铝箔。金属箔26(无论一层还是多层)可具有范围为0.0025英寸至0.0035英寸(0.0064cm至0.0089cm)的总厚度。

包括一种或多种光致变色材料的光致变色涂覆成分被施加于基材10、例如镜片11的外表面12上。这可通过任何常规涂覆技术进行，例如喷涂、旋涂、刮涂、浸涂和辊涂。例如，光致变色涂覆成分可以是任何常规的光致变色涂覆成分。光致变色涂覆成分的例子在美国专利no.6,187,444；6,218,055；7,452,611及7,410,691中公开。

然后，对涂覆镜片11进行固化处理以使光致变色涂覆成分固化、即聚合，以在镜片11的外表面12上形成光致变色层80(参见图9)。

术语“固化”和/或“正固化”是指使沉积的涂覆成分形成涂覆层的过程。这种固化可以是通过聚合涂覆成分进行。涂覆成分可以通过任何常规的方法固化，例如通过紫外线辐射或热固化。对于热固化，涂覆镜片11通常被加热到至少100℃的温度，例如至少125℃。如前所述，对于某些聚合镜片，加热至这种温度可能会导致镜片11破碎和龟裂。然而，本发明的热沉22的使用可以减少或消除这种龟裂。

可选地，可以在光致变色层80之上形成保护层82。“保护层”是指有助于保护下层的光致变色层80和/或镜片11不受化学和/或机械损坏的层。例如，可以在光致变色层80之上施加保护性涂覆成分。涂覆镜片11可经历诸如上述的固化过程，以聚合保护性涂覆成分，从而在光致变色层80之上(或如果没有光致变色层80，则在第一表面12之上)形成保护层82。保护性涂覆成分的例子在美国专利no.6,187,444；6,218,055；7,452,611及7,410,691中公开。

然后通过从涂覆聚合镜片11上剥离掉胶带38并退绕金属箔26而将金属箔26从涂覆聚合镜片11上移除。

在热沉22为结实载体42的形式的情况下，镜片11被放置在载体42中。载体42的直径可以使得载体42的内径大于镜片11的外径。当镜片11被放置在载体42中时，这允许镜片11的侧壁16与载体侧壁44的内壁46之间存在间隙。

然后，如上所述，对镜片11和载体42进行涂覆和固化，以将光致变色层80和/或可选的保护层82施加于镜片11上。镜片侧壁16和载体侧壁44的内壁46之间存在的间隙允许过量的涂覆材料流到侧壁16的外表面而不是形成延伸超过镜片11的外表面12和镜片载体侧壁44的外表面56的连续层。在已经形成涂层(多个涂层)后，这种连续层使涂覆聚合镜片11更难从载体42上移除。

在热沉22构造成挠性金属夹具60的情况下，金属条62可绕镜片侧壁16定位。金属条62的第一侧66可定位成使得其不延伸超过镜片11的第一边缘18。例如，金属条62的第一侧66可以与镜片11的第一边缘18处于相同的高度。如果需要，金属条62的第一侧66可延伸超过第一边缘18。金属夹具60被紧固，直至金属条62接触侧壁16。

然后，如上所述，对聚合镜片10进行涂覆和固化，以施加光致变色层80和/或可选的保护层82。在涂层(多个涂层)已经形成后，可松开金属夹具60并移除涂覆聚合镜片11。

在热沉22构造成挠性金属弹簧72的情况下，金属弹簧72可绕侧壁16定位且与其接触。然后，如上所述，对镜片11进行处理，以施加光致变色层80和可选的保护层82。在涂层(多个涂层)已经形成后，可从涂覆聚合镜片11周围移除弹簧72。

当在聚合基材10、例如聚合镜片11的涂覆和固化处理中使用本发明的热沉22时，减小了在涂覆和固化处理期间镜片11破碎的概率。尽管不受这种理论的约束，但是应当相信，热沉22有助于消散和/或反射镜片11的圆周边缘周围的热量，从而帮助减小镜片11的中央部分的热膨胀率与镜片11的圆周部分的热膨胀率相比的差异。

本发明的特征进一步在于如下编号的方案。

方案1：一种制造涂覆基材(10)的方法，包括步骤：将至少一种涂覆成分施加于基材(10)的第一表面(12)的至少一部分之上；以及固化所述至少一种涂覆成分以形成至少一个涂层(80，82)。所述方法包括将热沉(22)定位成与基材(10)的侧壁(16)相邻。例如，第一表面(12)可以是外表面。

方案2：如方案1所述的方法，其中，基材(10)是聚合基材(10)，例如聚合镜片(11)，所述聚合镜片例如为聚合眼科镜片(11)，所述聚合眼科镜片例如为光致变色聚合眼科镜片(11)。

方案3：如方案1或2所述的方法，其中，热沉(22)与侧壁(16)间隔开的距离的范围为0mm至1mm，例如0mm至0.5mm。

方案4：如方案1-3任一所述的方法，其中，热沉(22)与侧壁(16)直接接触。

方案5：如方案1-4任一所述的方法，其中，热沉(22)的第一侧(34，56，66)不延伸超过基材(10)的第一边缘(18)。例如，第一侧(34，56，66)可以是外侧。例如，第一边缘(18)可以是外边缘。

方案6：如方案1-5任一所述的方法，其中，热沉(22)包括热传导和/或热反射材料，例如选自由金属、金属合金和陶瓷构成的组的材料。

方案7：如方案1-6任一所述的方法，其中，热沉(22)包括选自由铝和不锈钢构成的组的材料。例如，铝。

方案8：如方案1-7任一所述的方法，其中，热沉(22)包括金属箔(26)。

方案9：如方案8所述的方法，其中，金属箔(26)的第二侧(36)绕基材(10)的第二边缘(20)延伸且金属箔(26)的第二侧(36)的至少一部分接触基材(10)的第二表面(14)的至少一部分。例如，金属箔(26)的第二侧(36)可以是内侧。例如，第二边缘(20)可以是内边缘。例如，第二表面(14)可以是内表面。

方案10：如方案1所述的方法，其中，基材(10)包括聚合镜片(11)，例如聚合眼科镜片(11)，热沉(22)包括金属箔(26)，且所述方法包括：将金属箔(26)绕侧壁(16)缠绕且与侧壁(16)直接接触，以及将金属箔(26)的第二侧(36)绕聚合镜片(11)的第二边缘(20)缠绕且与聚合镜片(11)的第二表面(14)的至少一部分直接接触。例如，金属箔(26)的第二侧(36)可以是内侧。例如，第二边缘(20)可以是内边缘。例如，第二表面(14)可以是内表面。

方案11：如方案1-7任一所述的方法，其中，热沉(22)包括刚性载体(42)，所述刚性载体具有限定中空内部的侧壁(44)。

方案12：如方案1-11任一所述的方法，包括：通过选自由喷涂、旋涂、刮涂、浸涂和辊涂构成的组的工艺来施加所述至少一种涂覆成分。例如，通过旋涂。

方案13：如方案1-12任一所述的方法，其中，固化步骤包括使所述至少一种涂覆成分经历至少100℃、例如至少125℃的温度。

方案14：如方案1-12任一所述的方法，其中，固化步骤包括使所述至少一种涂覆成分经历紫外线辐射。

方案15：如方案1-14任一所述的方法，其中，所述至少一种涂覆成分选自由光致变色涂覆成分和保护性涂覆成分构成的组。

方案16：一种用于制造涂覆基材(10)的涂覆组件(76)，包括具有侧壁(16)的基材(10)和与侧壁(16)相邻布置的热沉(22)。

方案17：如方案16所述的涂覆组件(76)，其中，基材(10)是聚合基材(10)，例如聚合镜片(11)，所述聚合镜片例如为聚合眼科镜片(11)，所述聚合眼科镜片例如为光致变色聚合眼科镜片(11)。

方案18：如方案16或17所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)与侧壁(16)间隔开的距离范围为0mm至1mm，例如0mm至0.5mm。

方案19：如方案16-18任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)与侧壁(16)直接接触。

方案20：如方案16-19任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)的第一侧(34，56，66)不延伸超过基材(10)的第一边缘(18)。例如，第一侧(34，56，66)可以是外侧。例如，第一边缘(18)可以是外边缘。

方案21：如方案16-20任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)包括热传导和/或热反射材料，例如选自由金属、金属合金和陶瓷构成的组的材料。

方案22：如方案16-21任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)包括选自由铝和不锈钢构成的组的材料。例如，铝。

方案23：如方案16-22任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)包括金属箔(26)。

方案24：如方案23所述的涂覆组件(76)，其中，金属箔(26)的第二侧(36)的至少一部分绕基材(10)的第二边缘(20)延伸且接触基材(10)的第二表面(14)的至少一部分。例如，金属箔(26)的第二侧(36)可以是内侧。例如，第二边缘(20)可以是内边缘。例如，第二表面(14)可以是内表面。

方案25：如方案16-24任一所述的涂覆组件(76)，其中，基材(10)包括聚合镜片(11)，例如聚合眼科镜片(11)，热沉(22)包括金属箔(26)，金属箔(26)的至少一部分与侧壁(16)直接接触，并且金属箔(26)的第二侧(36)绕聚合镜片(11)的第二边缘(20)延伸且金属箔(26)的第二侧(36)的至少一部分与聚合镜片(11)的第二表面(14)的至少一部分直接接触。例如，金属箔(26)的第二侧(36)可以是内侧。例如，第二边缘(20)可以是内边缘。例如，第二表面(14)可以是内表面。

方案26：如方案16-22任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)包括刚性载体(42)，所述刚性载体具有限定中空内部的侧壁(44)。

方案27：如方案16-22任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)包括具有挠性金属条(62)的夹具(60)。

方案28：如方案16-22任一所述的涂覆组件(76)，其中，热沉(22)包括金属弹簧(72)。

方案29：如方案16-28任一所述的涂覆组件(76)，包括在基材(10)的第一表面(12)的至少一部分之上的至少一个涂层(80，82)。例如，第一表面(12)可以是外表面。

方案30：如方案29所述的涂覆组件(76)，其中，所述至少一个涂层(80，82)选自由光致变色涂层(80)和保护涂层(82)构成的组。

方案31：如方案16-30任一所述的涂覆组件(76)在用于制造涂覆基材(10)的工艺中的用途，所述涂覆基材例如为涂覆聚合基材(10)，所述涂覆聚合基材例如为涂覆聚合镜片(11)，如光致变色聚合眼科镜片(11)。

本领域技术人员应当容易地理解，如上所述，可以对本发明进行修改而不偏离上述说明书中所公开的构思。因此，本文详细描述的特定实施例仅仅是用于说明而不用于限制本发明的范围，本发明的范围将由所附权利要求的完全广度以及任何和所有等同给出。