本發(fā)明總體上涉及一種物品、特別是透明光學(xué)物品,例如眼科鏡片,該物品包括允許紫外光穿過眼科鏡片的透射率減小的干涉堆疊體。
背景技術(shù):
太陽(yáng)光譜由不同波長(zhǎng)的電磁輻射、特別是紫外(uv)光線構(gòu)成。uv光譜包括多個(gè)波段,特別是uva、uvb和uvc波段。在到達(dá)地球表面的uv波段中,包含在315nm與380nm之間的uva波段、以及包含在280nm與315nm之間的uvb波段對(duì)于眼睛是特別有害的。這些波段尤其是造成加快的眼部老化的原因,眼部老化可能導(dǎo)致早期白內(nèi)障或甚至更極端的現(xiàn)象,例如光性角膜炎或“雪盲癥”。當(dāng)眼科鏡片讓多于1%的在280nm與380nm之間的波長(zhǎng)穿過時(shí),認(rèn)為該眼科鏡片的uv防護(hù)程度不夠。
然而,通常用作眼科鏡片基底的材料中的某些,例如通過二(乙二醇)雙(碳酸烯丙基酯)的(共)聚合反應(yīng)獲得的材料(這樣的材料是例如由ppg工業(yè)公司以商品名
因此,這些材料沒有提供對(duì)于280與380nm之間的有害紫外光的完美保護(hù)。這導(dǎo)致兩個(gè)主要問題:首先,由這些材料制成的眼科鏡片具有約10/15的低espf(“眼睛防曬系數(shù)”的首字母縮寫,例如在歐洲專利申請(qǐng)ep2607884中定義的),并且其次,由這些材料制成的基底由于這種uv造成的劣化而隨時(shí)間變黃。
常規(guī)的減反射涂層被設(shè)計(jì)并優(yōu)化成用于減小在可見區(qū)內(nèi)(典型地在從380nm延伸至780nm的光譜范圍內(nèi))在眼鏡表面處的反射??傮w上,uv區(qū)(280-380nm)內(nèi)的反射未被優(yōu)化。
為了防止這些uv光線造成的眼睛損傷并且獲得具有高于或等于365nm并且一般等于380nm的uv截止(是鏡片阻擋至少99%的uv光時(shí)的最長(zhǎng)波長(zhǎng))的鏡片,現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了不同的解決方案。
第一解決方案是通過用多層式減反射涂層來涂覆鏡片基底的后面來減小uv光譜的反射。
例如,文獻(xiàn)fr2968774描述了一種在其后面上包括多層式減反射涂層的鏡片基底。這個(gè)多層式減反射涂層對(duì)于30°的入射角并且對(duì)于45°的入射角,具有的在280nm與380nm之間通過在iso13666:1998標(biāo)準(zhǔn)中定義的函數(shù)w(λ)加權(quán)后的平均反射率ruv是低于5%。
例如,這篇文獻(xiàn)的實(shí)例1披露了使用從基底開始包括具有4個(gè)高折射率(zro2)至低折射率(sio2)層的堆疊體的減反射涂層。在35°的入射角下這個(gè)實(shí)例的uv反射率為:
表1:取決于基底的實(shí)例1堆疊體的espf值
因此,這個(gè)表中示出了,相比于其他基底,基于二(乙二醇)雙(碳酸烯丙基酯)的
因此,取決于基底,在文獻(xiàn)fr2968774中描述的眼科鏡片的espf不令人滿意。
允許獲得uv阻擋眼科鏡片的另一個(gè)解決方案是,例如通過將uv吸收劑整合到眼科鏡片中來減小uv區(qū)域中的透射率
該uv吸收劑可以在形成鏡片的材料的單體的聚合過程中被結(jié)合到鏡片的本體中、或通過將鏡片浸沒(或?qū)㈢R片浸漬)在含有uv吸收劑的浴中而被置于鏡片的表面上。
將uv吸收劑結(jié)合到鏡片中通常伴隨著后者的不希望的變黃,這可以通過將uv吸收劑與特定的染料組合來克服。
專利申請(qǐng)ep1085348披露了一種用于將uv吸收劑結(jié)合到鏡片中而不導(dǎo)致后者變黃的方法。這種方法是將基于苯并三唑的uv吸收劑與二(乙二醇)雙(碳酸烯丙基酯)或環(huán)硫化物單體混合,隨后將其聚合以形成鏡片的材料。在該特定方法中使用這種特定的uv吸收劑允許長(zhǎng)波長(zhǎng)的uv輻射被吸收。
此外,在專利申請(qǐng)jp01-230003中已經(jīng)提出了使用另一種苯并三唑衍生物,即2-(2-羥基-5-甲基苯基)苯并三唑,來浸漬鏡片的方法。
然而,雖然這些使用uv吸收劑的解決方案是令人滿意的,但它們實(shí)施了相當(dāng)復(fù)雜的過程。
另一種允許減小透射率
例如,文獻(xiàn)us5,332,618描述了一種能夠沉積在透明(礦物玻璃)基底上的排斥uv的多層式減反射涂層。這個(gè)涂層包括至少八個(gè)層。它是由從基底開始交替的高折射率層(在520nm波長(zhǎng)處折射率高于或等于2.10)與低折射率層(在520nm波長(zhǎng)處折射率小于1.50)形成的。具體地,在330nm波長(zhǎng)處,一組五個(gè)相繼的層(其中每個(gè)層為1/4波長(zhǎng)厚)的兩側(cè)是兩個(gè)低折射率層(各自為1/8波長(zhǎng)厚)。這表明,通過限制這兩個(gè)低折射率層的厚度,改進(jìn)了uv的反射。
這篇文獻(xiàn)的實(shí)例3展示了包括八個(gè)交替的高折射率層(由tio2制成)和低折射率層(由sio2制成)的涂層。根據(jù)這個(gè)實(shí)例的光學(xué)物品(已被本申請(qǐng)人復(fù)制)在0°入射角下具有46%的400nm反射率、并且對(duì)于從350nm延伸到380nm的波長(zhǎng)范圍具有86%的在uv區(qū)域中的反射率。因此,根據(jù)這個(gè)實(shí)例的涂層具有阻擋藍(lán)色可見光的效果,從而導(dǎo)致該光學(xué)物品不希望地變黃。
這篇文獻(xiàn)還披露了,不推薦由氧化鋯(zro2)制成的高折射率層,因?yàn)樗鼤?huì)得到效率較低和/或更復(fù)雜的涂層。
因此,盡管這些解決方案是令人滿意的,仍需要在可見區(qū)中提供非常好的減反射性能的同時(shí)還具有改進(jìn)的抗uv特性并且生產(chǎn)簡(jiǎn)單的新的光學(xué)物品。
此外,基于聚碳酸酯的基底過濾了至少99%的波長(zhǎng)短于385nm的光,而由聚(硫代氨基甲酸乙酯)制成的基底過濾了至少99%的波長(zhǎng)短于395-398nm的光。在可見光中從380nm到400nm的紫光范圍內(nèi),也可以有利地限制穿過眼科鏡片的透射。
因此,本發(fā)明的目的是提供一種避免上述缺點(diǎn)中的所有或一些的新的光學(xué)物品,特別是眼科物品。
具體地,本發(fā)明的目的是提供一種透明光學(xué)物品、特別是眼科鏡片,該透明光學(xué)物品包括由礦物或有機(jī)玻璃制成的基底、并且是容易進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的,該基底在其前面上包括抗uv的且優(yōu)選地減反射的多層式干涉涂層,該多層式干涉涂層在可見區(qū)內(nèi)提供了非常好的減反射性能并且同時(shí)能夠相對(duì)于裸基底或包括常規(guī)減反射涂層的基底而言顯著減小uv線、特別是uva和uvb光線的透射。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明涉及一種透明眼科鏡片,該透明眼科鏡片包括具有前主面和后主面的基底,所述前主面涂覆有優(yōu)選地減反射多層式干涉涂層,該多層式干涉涂層包括至少一個(gè)被稱為高折射率層的具有高于1.6的折射率的層、以及至少一個(gè)被稱為低折射率層的具有低于1.55的折射率的層的堆疊體,其特征在于:
o在至少一個(gè)包含在0°與17°之間的入射角下,所述干涉涂層的所述涂覆的前主面在350nm、與包含在380與400nm之間且優(yōu)選地包含在350與380nm之間的波長(zhǎng)之間通過函數(shù)w(λ)加權(quán)后的平均反射率是高于或等于35%;并且
o在至少一個(gè)包含在0°與17°之間的入射角下,所述干涉涂層的所述涂覆的前主面在400nm的光反射率是低于或等于35%。
在本發(fā)明的上下文中,入射角按常規(guī)方式被定義為在入射點(diǎn)處表面的法線與光束沖擊所述表面的方向之間的角。
本發(fā)明還涉及一種用于制造如上文定義的眼科鏡片的方法,其特征在于,真空沉積該多層式干涉涂層。
在說明書的其余部分中,除非另有說明,對(duì)“從x到y(tǒng)”或“在x與y之間”的值范圍的指示在本發(fā)明中應(yīng)被理解為包含值x和y。
在本專利申請(qǐng)中,當(dāng)光學(xué)物品(或眼科鏡片)在其表面上包括一個(gè)或多個(gè)涂層時(shí),表述“在該物品上沉積層或涂層”是指,將層或涂層沉積在該物品的外涂層的未覆蓋的(暴露的)表面上,即,距基底最遠(yuǎn)的涂層。
在基底“上”的或已沉積在基底“上”的涂層被定義為以下涂層,該涂層:(i)位于該基底上方,(ii)不一定與基底接觸,即,可以在基底與所討論的涂層之間布置一個(gè)或多個(gè)中間涂層,并且(iii)不一定完全覆蓋基底。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中,基底上的或沉積在基底上的涂層與所述基底直接接觸。
當(dāng)“層1位于層2之下”時(shí),應(yīng)理解的是,層2比層1距基底更遠(yuǎn)。
基底的后(或內(nèi))面是指當(dāng)使用該光學(xué)物品(或眼科鏡片)時(shí)離用戶的眼睛最近的面。這一般是凹面。相比之下,基底的前面是指當(dāng)使用該光學(xué)物品(或眼科鏡片)時(shí)離用戶的眼睛最遠(yuǎn)的面。這一般是凸面。
附圖說明
將參照以下附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明,在附圖中:
-圖1和圖2示出了展示根據(jù)本發(fā)明的分別根據(jù)實(shí)例1和實(shí)例3制備的光學(xué)物品(分別為鏡片1和鏡片3)在0°的入射角θ下并且在uva(315至380nm)、uvb(280至315nm)和可見區(qū)(380至780nm)內(nèi)隨著波長(zhǎng)(λ)而變的百分比反射率r(r%)變化的曲線圖,這些光學(xué)物品各自在其前主面上包括減反射涂層。
具體實(shí)施方式
本申請(qǐng)人已經(jīng)尋求開發(fā)一種包括新的優(yōu)選減反射的多層式干涉堆疊體的新的眼科鏡片,該眼科鏡片的前(凸)面具有在紫外區(qū)內(nèi)以接近法線的入射角測(cè)量的高反射率。
本申請(qǐng)人已經(jīng)示出,根據(jù)本發(fā)明的新的多層式干涉堆疊體出人意料地允許穿過基底、特別是
本申請(qǐng)人還已示出,根據(jù)本發(fā)明的新的多層式干涉堆疊體允許大大地增大espf,但卻不增大可見區(qū)域內(nèi)的反射。
最后,用于生產(chǎn)這種新的抗uv的多層式干涉堆疊體的方法是容易實(shí)施的。特別地,它比必須結(jié)合到基底中的uv吸收劑更容易實(shí)施。此外,所要求的材料與標(biāo)準(zhǔn)減反射涂層所要求的材料相同。
因此,本發(fā)明涉及一種透明眼科鏡片,該透明眼科鏡片包括具有前主面和后主面的基底,所述前主面涂覆有優(yōu)選地減反射多層式干涉涂層,該多層式干涉涂層包括至少一個(gè)被稱為高折射率層的具有高于1.6的折射率的層、以及至少一個(gè)被稱為低折射率層的具有低于1.55的折射率的層的堆疊體,其特征在于:
o在至少一個(gè)包含在0°與17°之間的入射角下,所述干涉涂層的所述涂覆的前主面在350nm、與包含在380與400nm之間且優(yōu)選地包含在350與380nm之間的波長(zhǎng)之間通過函數(shù)w(λ)加權(quán)后的平均反射率是高于或等于35%;并且
o在至少一個(gè)包含在0°與17°之間的入射角下,所述干涉涂層的所述涂覆的前主面在400nm的光反射率是低于或等于35%。
確切地,本發(fā)明提出了一種具有改進(jìn)的設(shè)計(jì)的抗uv多層式干涉涂層,該多層式干涉涂層包括多個(gè)薄層的堆疊體,這些薄層的厚度和材料已被選擇成優(yōu)化一方面在可見區(qū)內(nèi)并且另一方面在uv區(qū)內(nèi)的減反射性能。
這種減反射性能優(yōu)化是通過考慮在iso13666:1998標(biāo)準(zhǔn)中定義的加權(quán)函數(shù)w(λ)來實(shí)現(xiàn)的,該加權(quán)函數(shù)表達(dá)了uv太陽(yáng)輻射用佩戴者對(duì)此輻射的光譜敏感度加權(quán)后的分布。在從280nm至380nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi),平均反射率對(duì)應(yīng)于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的系數(shù)ruv。
為了考慮在380nm至400nm范圍內(nèi)的紫色可見光,已將加權(quán)函數(shù)w(λ)外推至400nm,從而定義擴(kuò)展至紫色和紫外光的ruv的類似物。
出乎意料地,本發(fā)明人已經(jīng)開發(fā)出了在uv區(qū)域內(nèi)具有高反射率的抗uv多層式干涉涂層,從而導(dǎo)致uv透射率減少,其第一結(jié)果是允許espf增大。透射到基底的uv量的這種減少的第二結(jié)果是,基底“受到保護(hù)”并且因此其劣化且相應(yīng)地其黃色指數(shù)隨時(shí)間的增加受到限制。
根據(jù)本發(fā)明的多層式干涉涂層因此在不影響佩戴者的情況下在280與380nm之間具有更高的光譜反射率,以便實(shí)現(xiàn)在可見區(qū)內(nèi)與在uv區(qū)內(nèi)的減反射性能之間的最佳折中。
總體上,根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片的多層式干涉涂層(將被稱為“反射uv的干涉涂層”)可以沉積在任何基底上、但將優(yōu)選地沉積在由有機(jī)玻璃、例如熱塑性材料或熱固性材料制成的基底上。
關(guān)于適合于基底的熱塑性材料,可以提及(甲基)丙烯酸(共)聚合物,具體地聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、硫代(甲基)丙烯酸(共)聚合物、聚乙烯醇縮丁醛(pvb)、聚碳酸酯(pc)、聚酯(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(pbt))、聚碳酸酯/聚酯共聚物、環(huán)烯烴共聚物(例如乙烯/降冰片烯或乙烯/環(huán)戊二烯共聚物)及其共混物、以及乙酸乙烯酯/乙烯熱塑性共聚物。
關(guān)于適合于基底的熱固性材料,可以提及聚氨酯(pu)、聚(硫代氨基甲酸乙酯)、多元醇(碳酸烯丙基酯)(共)聚合物、聚環(huán)硫化物、以及聚環(huán)氧化物。
其他適合于基底的熱固性材料是丙烯酸(共)聚合物,其折射率包含在1.5與1.65之間并且典型地接近1.6。這些丙烯酸(共)聚合物是通過(甲基)丙烯酸酯單體與任選的芳香族乙烯基和/或烯丙基單體的共混物的聚合獲得的。
這些(甲基)丙烯酸酯單體可以是單官能的或多官能的并且典型地?cái)y帶2至6個(gè)(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)。這些單體可以是例如雙酚等和/或攜帶其他官能團(tuán)例如環(huán)氧基、硫代環(huán)氧基、羥基、硫醇、硫化物、碳酸酯、氨基甲酸乙酯或異氰酸酯官能團(tuán)的化合物的脂肪族的、環(huán)狀的、芳香族的、聚烷氧基化的衍生物。
術(shù)語(yǔ)“(共)聚合物”被理解為指共聚物或聚合物。術(shù)語(yǔ)“(甲基)丙烯酸酯”應(yīng)理解為意思指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。術(shù)語(yǔ)“聚碳酸酯(pc)”在本發(fā)明的上下文中被理解為指均聚碳酸酯和共聚碳酸酯二者以及定序共聚碳酸酯。這些基底可以通過以上單體的共混物的聚合獲得,或者甚至可以包括這些聚合物和(共)聚合物的共混物。
優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的基底在位于350nm與400nm之間的波長(zhǎng)處具有高于或等于1%的透射率t。
特別推薦的是通過二(乙二醇)雙(碳酸烯丙基酯)的(共)聚合反應(yīng)獲得的基底(例如,由ppg工業(yè)公司以商品名
特別地,推薦用于本發(fā)明的基底是通過二(乙二醇)雙(碳酸烯丙基酯)的(共)聚合反應(yīng)獲得的基底(
在將反射uv的干涉涂層沉積在基底(任選地涂覆有例如耐磨和/或耐刮擦涂層或底層)上之前,常見的是使所述任選地涂覆的基底的表面經(jīng)受旨在提高該反射uv的干涉涂層的粘附性的物理或化學(xué)活化處理。這種預(yù)處理通常在真空下進(jìn)行。它可以是用高能物質(zhì)例如離子束進(jìn)行轟擊(離子預(yù)清洗或ipc)、電暈放電處理、輝光放電處理、uv處理或真空等離子體(通常是氧或氬等離子體)處理的問題。它還可以是酸性或堿性表面處理和/或用溶劑(水或者一種或多種有機(jī)溶劑)處理的問題。
在本發(fā)明中,被表示為rv的平均光反射率是如在標(biāo)準(zhǔn)iso13666:1998中定義的、并且是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)iso8980-4測(cè)量的(以小于17°、典型地15°的入射角),即,所討論的是在380nm與780nm之間的整個(gè)可見光譜上的光譜反射率的加權(quán)平均值。優(yōu)選地,所述反射uv的干涉涂層的所述涂覆的前主面在380nm與780nm之間的在可見區(qū)域內(nèi)的反射率rv是低于或等于3%并且優(yōu)選地低于或等于1.5%。
優(yōu)選地,在至少一個(gè)包含在0°與17°之間的入射角下,所述反射uv的干涉涂層的所述涂覆的前主面在400nm的光反射率是低于或等于25%并且優(yōu)選地低于或等于15%。
根據(jù)本發(fā)明,在280與380nm之間通過標(biāo)準(zhǔn)iso13666:1998中定義的函數(shù)w(λ)加權(quán)后的、表示為ruv的平均反射率被定義為:
其中r(λ)表示玻璃在所討論波長(zhǎng)處的光譜反射率,并且w(λ)表示等于太陽(yáng)光譜輻照度es(λ)與相對(duì)光譜敏感度函數(shù)s(λ)的乘積的加權(quán)函數(shù)。
通過類比,如果將以上等式重寫并且整數(shù)集的極限等于波長(zhǎng)λ1和λ2,則可以定義在兩個(gè)波長(zhǎng)λ1與λ2之間通過函數(shù)w(λ)加權(quán)后的平均反射率。
在標(biāo)準(zhǔn)iso13666:1998中定義了允許針對(duì)uv光線計(jì)算平均透射率的光譜函數(shù)w(λ)。它允許表達(dá)出太陽(yáng)uv光線用佩戴者對(duì)這種輻射的相對(duì)光譜敏感調(diào)整后的分布,因?yàn)樗紤]了太陽(yáng)的光譜能量es(λ)(作為整體相對(duì)于uva而言發(fā)出極少的uvb)以及光譜敏感度s(λ)二者,其中uvb比uva更有害。這個(gè)函數(shù)在本發(fā)明的上下文中已被外推至385至400nm的紫色可見光。這三個(gè)函數(shù)在uv區(qū)內(nèi)的值在下表2中示出(灰色單元格是外推的)。
表2
應(yīng)注意的是,加權(quán)函數(shù)w(λ)在280nm與295nm之間為零或幾乎為零,這意味著加權(quán)平均反射率在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)也為零。這意味著即使在此光譜范圍內(nèi)反射水平高,但對(duì)于在280與380nm之間計(jì)算的加權(quán)平均反射率ruv的值將沒有影響。
根據(jù)本發(fā)明,沉積在基底的前主面上的該反射uv的干涉涂層具有的在至少一個(gè)包含在0°與17°之間的入射角下,在350nm、與包含在380與400nm之間的波長(zhǎng)之間通過w(λ)加權(quán)后的來自所述前主面的平均反射率是高于或等于50%并且優(yōu)選地高于或等于65%。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征,本發(fā)明的反射uv的干涉涂層在ciel*a*b*色彩空間內(nèi)的色彩坐標(biāo)是在380與780nm之間使用光源d65和10°觀察器計(jì)算的。
所產(chǎn)生的反射uv的干涉涂層并不受其色調(diào)角限制。然而,在至少一個(gè)包含在0°與17°之間的入射角下,色調(diào)角h優(yōu)選地是范圍從90°至180°并且優(yōu)選地從120°至150°,這產(chǎn)生具有綠色反射的涂層,并且色度c*一般低于或等于15并且更好地還低于或等于10。
本發(fā)明的優(yōu)選地減反射的、反射uv的干涉涂層包括至少一個(gè)高折射率層與至少一個(gè)低折射率層的堆疊體。還更好地,它包括至少兩個(gè)低折射率(li)層和至少兩個(gè)高折射率(hi)層。所討論的是簡(jiǎn)單的堆疊體,因?yàn)樵摲瓷鋟v的干涉涂層的總層數(shù)是高于或等于3并且優(yōu)選地高于或等于4。
具體地,本發(fā)明的反射uv的干涉涂層包括高于或等于3、優(yōu)選地高于或等于4并且理想地高于或等于6的層數(shù)、以及低于或等于10并且優(yōu)選地低于或等于8的層數(shù)。
該反射uv的干涉涂層的層被限定為具有大于或等于1nm的厚度。因此,具有小于1nm厚度的任何層將不計(jì)入該反射uv的干涉涂層的層數(shù)中。
除非另外指明,否則本專利申請(qǐng)中披露的所有厚度都是物理厚度。
這些hi和li層沒有必要在該堆疊體中交替,盡管根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例它們可以是交替的。兩個(gè)(或更多個(gè))hi層可以沉積于彼此上,就像兩個(gè)(或更多個(gè))li層可以沉積于彼此上。
在本專利申請(qǐng)中,當(dāng)該優(yōu)選地減反射的、反射uv的干涉涂層的層的折射率高于1.6、優(yōu)選地高于或等于1.65、更優(yōu)選地高于或等于1.7、甚至更優(yōu)選地高于或等于1.8并且甚至還更好地高于或等于1.9時(shí),該層被稱為高折射率(hi)層。當(dāng)該優(yōu)選地減反射的、反射uv的干涉涂層的層的折射率低于1.55、優(yōu)選地低于或等于1.48并且還更好地低于或等于1.47時(shí),該層被稱為低折射率(li)層。
除非另外指明,否則在本申請(qǐng)中提及的折射率是在25℃下對(duì)于550nm的波長(zhǎng)來表達(dá)的。
這些hi層是本領(lǐng)域中眾所周知的常規(guī)高折射率層。它們通常含有一種或多種礦物氧化物,例如但不限于氧化鋯(zro2)、氧化鈦(tio2)、氧化鋁(al2o3)、五氧化二鉭(ta2o5)、氧化釹(nd2o5)、氧化鐠(pr2o3)、鈦酸鐠(prtio3)、la2o3i、nb2o5、或y2o3。任選地,這些高折射率層還可以含有二氧化硅或其他低折射率材料,其條件是它們的折射率高于如上文所指出的1.6。優(yōu)選的材料是tio2、prtio3、zro2、ta2o5、al2o3、y2o3及其混合物。
優(yōu)選地,該一個(gè)或多個(gè)hi層是由氧化鋯(zro2)制成。
這些li層也是眾所周知的低折射率層并且可以包括但不限于:二氧化硅、或者二氧化硅與氧化鋁的混合物,具體地二氧化硅摻有氧化鋁,后者有助于增加該反射uv的干涉涂層的熱阻。相對(duì)于li層的總重量,每一個(gè)li層是包含按重量計(jì)至少80%的二氧化硅并且還更好地按重量計(jì)至少90%的二氧化硅的層,并且甚至還更好地由二氧化硅層組成。
任選地,低折射率層還可以含有高折射率材料,其條件是所產(chǎn)生的層的折射率低于1.55。
當(dāng)使用包含sio2與al2o3的混合物的li層時(shí),相對(duì)于這一層中sio2+al2o3的總重量,該層優(yōu)選地包含按重量計(jì)從1%至10%、還更好地按重量計(jì)從1%至8%并且甚至還更好地按重量計(jì)從1%至5%的al2o3。
例如,可以采用摻雜有4%或更少al2o3的sio2,或者摻雜有8%al2o3的sio2??梢允褂每缮藤?gòu)的sio2/al2o3混合物,如由優(yōu)美科材料股份公司(umicorematerialsag)出售的
該反射uv的減反射涂層的外層通常是基于二氧化硅的層,相對(duì)于該層的總重量,該層優(yōu)選地包含按重量計(jì)至少80%的二氧化硅、并且還更好地按重量計(jì)至少90%的二氧化硅(例如,摻有氧化鋁的二氧化硅層)、并且甚至還更好地由二氧化硅層組成。
總體上,這些hi層具有范圍從10nm至120nm的物理厚度并且這些li層具有范圍從10nm至100nm的物理厚度。
總體上,該反射uv的干涉涂層的總厚度小于1微米、優(yōu)選地小于或等于800nm、還更好地小于或等于500nm并且甚至還更好地小于或等于250nm。該反射uv的干涉涂層的總厚度一般是大于100nm、優(yōu)選大于150nm。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,根據(jù)本發(fā)明的反射uv的干涉涂層不含鈦。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,該優(yōu)選地減反射的、反射uv的干涉涂層被沉積在底層上。這個(gè)底層被認(rèn)為不形成該反射uv的干涉涂層的一部分。
表述“反射uv的干涉涂層的底層”應(yīng)理解為是指為了提高所述涂層的機(jī)械特性(如耐磨和/或耐刮擦性)和/或促進(jìn)其對(duì)基底或?qū)Φ紫峦繉拥母街Χ褂玫木哂邢鄬?duì)大厚度的涂層。
由于其相對(duì)大的厚度,底層通常不參與減反射光學(xué)活動(dòng),尤其是在當(dāng)?shù)讓又苯映练e在基底上時(shí),該底層具有的折射率類似于下面的涂層(其通常是耐磨涂層和/或耐刮擦涂層)的折射率或類似于基底的折射率的情況下。因此,底層在存在時(shí)不被認(rèn)為形成該反射uv的干涉涂層的一部分。
底層可以足夠厚以便增加該反射uv的干涉涂層的耐磨性,但優(yōu)選地不太厚以便不吸收光,因?yàn)槿Q于底層的性質(zhì),這可能顯著減小相對(duì)透射率τv。其厚度一般小于300nm并且還更好地小于200nm,并且一般大于90nm、并且還更好地大于100nm。
底層優(yōu)選地包括基于sio2的層,相對(duì)于這個(gè)層的總重量,這個(gè)層優(yōu)選地包含按重量計(jì)至少80%的二氧化硅并且還更好地按重量計(jì)至少90%的二氧化硅,并且甚至還更好地,這個(gè)層由二氧化硅組成。這個(gè)基于二氧化硅的層的厚度一般小于300nm并且還更好地小于200nm,并且一般大于90nm并且還更好地大于100nm。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,這個(gè)基于sio2的層是按如上文所定義的比例摻雜有氧化鋁的二氧化硅層、并且優(yōu)選地由摻雜有氧化鋁的二氧化硅層組成。
根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例,底層由sio2層組成。
優(yōu)選的是,底層是單層。然而,底層可以是層壓的(多層),尤其當(dāng)?shù)讓优c下面的涂層(或基底,如果底層直接沉積在基底上)具有不可忽視的折射率差異時(shí)。
本發(fā)明的眼科鏡片還可以制成是抗靜電的,即,借助于將至少一個(gè)導(dǎo)電層結(jié)合到存在于該眼科鏡片的表面上的堆疊體中,以便不會(huì)保留和/或形成任何可感知的靜電電荷。這個(gè)導(dǎo)電層優(yōu)選地位于該反射uv的干涉涂層的兩個(gè)層之間和/或與這個(gè)反射uv的干涉涂層的高折射率層相鄰。優(yōu)選地,這個(gè)導(dǎo)電層緊鄰該反射uv的干涉涂層的低折射率層下方、并且理想地形成該反射uv的干涉涂層的倒數(shù)第二層,即,它緊鄰該反射uv的干涉涂層的基于二氧化硅的外層下方。
該導(dǎo)電層必須足夠薄以便不降低該反射uv的干涉涂層的透明度。該導(dǎo)電層優(yōu)選地是由導(dǎo)電的且高度透明的材料(通常是任選地?fù)诫s的金屬氧化物)制成。在這種情況下,其厚度優(yōu)選地是范圍從1至15nm并且更優(yōu)選地從1至10nm。該導(dǎo)電層優(yōu)選包含選自氧化銦、氧化錫、氧化鋅以及它們的混合物中的任選地?fù)诫s的金屬氧化物。優(yōu)選的是氧化錫銦(摻雜有錫的氧化銦,in2o3:sn)、摻雜有鋁的氧化鋅(zno:al)、氧化銦(in2o3)以及氧化錫(sno2)。根據(jù)一個(gè)最佳實(shí)施例,該導(dǎo)電的且光學(xué)透明的層是氧化銦錫(ito)層或氧化錫層。
通常,該導(dǎo)電層由于其小厚度而在堆疊體內(nèi)在有限的程度上幫助獲得減反射特性并且在該反射uv的減反射涂層中形成高折射率層。對(duì)于由導(dǎo)電的且高度透明的材料制成的層,如ito層,是這種情況。
該反射uv的干涉涂層的這些不同的層以及任選的底層優(yōu)選地是使用以下技術(shù)之一通過真空沉積來沉積:
i)通過蒸發(fā)以及任選的離子束輔助蒸發(fā)
ii)通過離子束濺射
iii)通過陰極濺射
iv)通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。
這些不同的技術(shù)分別在以下著作中進(jìn)行描述:“thinfilmprocesses[薄膜工藝]”和“thinfilmprocessesii[薄膜工藝ii]”,vossen和kern編著,學(xué)術(shù)出版社[academicpress],1978和1991。特別推薦的技術(shù)是真空蒸發(fā)技術(shù)。
優(yōu)選地,該反射uv的干涉涂層的每個(gè)層以及任選的底層是通過真空蒸發(fā)來沉積的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,該抗uv干涉涂層從基底(該基底任選地涂覆有一個(gè)或多個(gè)功能涂層和100至200nm厚度的底層,該底層優(yōu)選地由二氧化硅制成)開始按順序包括:
-具有高于1.6的折射率、厚度為15至39nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為26至62nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為24至63nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為52至81nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為24至45nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為27至64nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為28至58nm的高折射率層,
-任選地,具有3至10nm厚度的導(dǎo)電層,以及
-具有低于1.55的折射率、厚度為84至116nm的低折射率層。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,該反射uv的干涉涂層從基底(該基底任選地涂覆有一個(gè)或多個(gè)功能涂層和100至200nm厚度的底層,該底層優(yōu)選地由二氧化硅制成)開始按順序包括:
-具有高于1.6的折射率、厚度為15至35nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為42至62nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為24至44nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為61至81nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為25至45nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為27至57nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為30至58nm的高折射率層,
-任選地,具有3至10nm厚度的導(dǎo)電層,以及
-具有低于1.55的折射率、厚度為84至114nm的低折射率層。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例,該反射uv的干涉涂層從基底(該基底任選地涂覆有一個(gè)或多個(gè)功能涂層和100至200nm厚度的底層,該底層優(yōu)選地由二氧化硅制成)開始按順序包括:
-具有高于1.6的折射率、厚度為19至39nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為26至46nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為43至63nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為52至72nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為24至44nm的高折射率層,
-具有低于1.55的折射率、厚度為44至64nm的低折射率層,
-具有高于1.6的折射率、厚度為28至48nm的高折射率層,
-任選地,具有3至10nm厚度的導(dǎo)電層,以及
-具有低于1.55的折射率、厚度為95至116nm的低折射率層。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,本發(fā)明的眼科鏡片的后面也涂覆有不同于位于其前面上的涂層的常規(guī)減反射涂層,旨在限制來自鏡片側(cè)面和/或后方的uv的反射。
因此,根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例,該眼科鏡片的后面涂覆有減反射涂層,使得在35°的入射角下,所述后主面的在280nm與380nm之間通過函數(shù)w(λ)加權(quán)后的在uv區(qū)域內(nèi)的反射率ruv是低于或等于10%、優(yōu)選地低于或等于5%并且理想地低于或等于3%。
在本發(fā)明的上下文中,該眼科鏡片的espf是通過以下關(guān)系給出的:
其中
針對(duì)低于5%的后面ruv值、不同的前面ruv值以及材料
表3
淺灰色單元格對(duì)應(yīng)于15至20的espf,而深灰色單元格對(duì)應(yīng)于高于20的espf。
因此,根據(jù)本發(fā)明的包括該反射uv的干涉涂層以及在其后面上的uv減反射涂層(即,如上文提及的涂層)的眼科鏡片具有優(yōu)異的espf指數(shù)。
優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片的espf系數(shù)高于10、優(yōu)選地高于15并且理想地高于20。
然而,有可能向該眼科鏡片的后面施加如在本申請(qǐng)中描述的反射uv反射uv的干涉涂層。然后,前面和后面的反射uv的多層式干涉涂層可以是相同的或不同的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,該眼科鏡片的后面沒有涂覆根據(jù)本發(fā)明的反射uv的多層式干涉涂層。
該反射uv的干涉涂層可以直接沉積在裸基底上。
在一些應(yīng)用中,優(yōu)選的是在沉積本發(fā)明的反射uv的干涉涂層之前用一個(gè)或多個(gè)功能涂層涂覆該基底的主面。
常規(guī)地用于光學(xué)器件中的這些功能涂層可以是但不限于:耐沖擊底漆層、耐磨和/或耐刮擦涂層、偏振涂層、光致變色涂層、或著色涂層。
優(yōu)選地,該眼科鏡片不包括光致變色涂層和/或不包括光致變色基底。
通常,基底的前主面,即反射uv的干涉涂層將被沉積于其上的面,被涂覆有耐沖擊底漆層、耐磨和/或耐刮擦涂層、或用耐磨層和/或耐刮擦涂層涂覆的耐沖擊底漆層。
本發(fā)明的反射uv的干涉涂層優(yōu)選地沉積在耐磨和/或耐刮擦涂層上。該耐磨和/或耐刮擦涂層可以是在眼科鏡片領(lǐng)域中常規(guī)地用作耐磨和/或耐刮擦涂層的任何層。
耐磨和/或耐刮擦涂層優(yōu)選地是基于聚(甲基)丙烯酸酯或硅烷的硬涂層,這些硬涂層通常包括一種或多種礦物填料,一旦固化,該一種或多種無機(jī)填料旨在固化時(shí)增大該涂層的硬度和/或折射率。
硬質(zhì)耐磨和/或耐刮擦涂層優(yōu)選地是由包含至少一種烷氧基硅烷和/或后者的水解產(chǎn)物的組合物制備的,該水解產(chǎn)物是例如通過用鹽酸溶液和任選的冷凝和/或固化催化劑進(jìn)行水解獲得。
在本發(fā)明中推薦的這些涂層中,可以提及的是基于環(huán)氧硅烷水解產(chǎn)物的涂層,諸如在專利fr2702486(ep0614957)、us4211823、和us5015523中描述的那些。
用于耐磨和/或耐刮擦涂層的優(yōu)選組合物是以本申請(qǐng)人的名義在專利fr2702486中披露的那種。它包括環(huán)氧基三烷氧基硅烷和二烷基二烷氧基硅烷水解產(chǎn)物、膠體二氧化硅、和催化量的鋁基固化催化劑,如乙?;徜X,剩余物基本上由常規(guī)用于配制這類組合物的溶劑組成。優(yōu)選地,所使用的水解產(chǎn)物是y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(glymo)和二甲基二乙氧基硅烷(dmdes)的水解產(chǎn)物。
該耐磨和/或耐刮擦涂層組合物可以通過浸涂或旋涂沉積到基底的主面上。然后通過適當(dāng)?shù)耐緩?例如熱或uv)對(duì)其進(jìn)行固化。
該耐磨和/或抗刮擦涂層的厚度總體上從2至10μm、優(yōu)選地從3至5μm變化。
在沉積該耐磨和/或耐刮擦涂層之前,有可能在基底上沉積底漆涂層,該底漆涂層改善了最終產(chǎn)品中的后續(xù)的耐沖擊性和/或粘附性。這個(gè)涂層可以是常規(guī)地用于由透明聚合物材料制造的物品(如眼科鏡片)的任何抗沖擊底漆涂層。
在優(yōu)選的底漆涂層組合物中可以提及:基于熱塑性聚氨酯的組合物,如在日本專利jp63-141001和jp63-87223中描述的那些;聚(甲基)丙烯酸類底漆組合物,如在專利us5015523中描述的那些;基于熱固性聚氨酯的組合物,如在專利ep0404111中描述的那些;以及基于聚(甲基)丙烯酸膠乳或基于聚氨酯型膠乳的組合物,如在專利us5316791和ep0680492中描述的那些。
優(yōu)選的底漆組合物是基于聚氨酯的組合物和基于乳膠(尤其是任選地含有聚酯單元的聚氨酯乳膠)的組合物。
在適合于本發(fā)明的可商購(gòu)的底漆組合物之中,可以提及以下這些:witcobond(r)232、witcobond(r)234、witcobond(r)240、witcobond(r)242、neorez(r)r-962、neorez(r)r-972、neorez(r)r-986以及neorez(r)r-9603。
還有可能使用這些膠乳的底漆組合物共混物,尤其是聚氨酯膠乳和聚(甲基)丙烯酸膠乳。
可以將這些底漆組合物通過浸涂或旋涂沉積在物品的多個(gè)面上,接著在至少70℃且有可能高達(dá)100℃并且優(yōu)選地約90℃的溫度下干燥2分鐘至2小時(shí)(并且一般為約15分鐘)的時(shí)間,以便在烘烤后形成具有從0.2至2.5μm、優(yōu)選地從0.5至1.5μm厚度的底漆層。
根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片還可以包括形成在該反射uv的干涉涂層上并能夠改變其表面特性的涂層,諸如疏水性涂層和/或疏油性涂層(防污頂涂層)。這些涂層優(yōu)選地沉積在該反射uv的干涉涂層的外層上。它們的厚度通常小于或等于10nm、優(yōu)選地厚度從1至10nm并且還更好地厚度從1至5nm。
通常所討論的是氟硅烷或氟硅氮烷涂層。它們可以通過沉積每分子優(yōu)選地包含至少兩個(gè)可水解基團(tuán)的氟硅烷或氟硅氮烷前體來獲得。這些氟硅烷前體優(yōu)選地含有氟聚醚基團(tuán)并且還更好地全氟聚醚基團(tuán)。這些氟硅烷是眾所周知的并且尤其被描述于專利us5,081,192、us5,763,061、us6,183,872、us5,739,639、us5,922,787、us6,337,235、us6,277,485以及ep0933377中。
一種優(yōu)選的疏水性和/或疏油性涂層組合物由信越化學(xué)工業(yè)公司(shin-etsuchemical)以名稱kp801m(r)出售。另一種優(yōu)選的疏水性和/或疏油性涂層組合物由大金工業(yè)公司(daikinindustries)以名稱optooldsx(r)出售。所討論的是包含全氟丙烯基團(tuán)的氟樹脂。
典型地,根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片包括基底,該基底在其前面上依次涂覆有抗沖擊底漆層、耐磨和/或耐刮擦層、根據(jù)本發(fā)明的抗uv多層式干涉涂層、以及疏水性和/或疏油性涂層。根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片優(yōu)選地是用于一副眼鏡的眼科鏡片(眼鏡片)、或眼科鏡片毛坯。該鏡片可以是偏振鏡片、光致變色鏡片、或著色太陽(yáng)鏡片,任選地提供矯正。
該眼科鏡片基底的后面可以依次涂覆有抗沖擊底漆層、耐磨和/或耐刮擦層、減反射涂層(可以是或不是根據(jù)本發(fā)明的抗uv多層式干涉涂層)、以及疏水性和/或疏油性涂層。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片不在可見區(qū)域內(nèi)吸收或在可見區(qū)域內(nèi)吸收極少,這在本申請(qǐng)的上下文中意味著其在可見區(qū)域內(nèi)的透射率τv(也稱為在可見區(qū)域內(nèi)的相對(duì)透射率)是高于90%、還更好地高于95%、甚至更好地高于96%并且最佳地高于97%。透射率τv遵守標(biāo)準(zhǔn)化的國(guó)際定義(標(biāo)準(zhǔn)iso13666:1998)并且是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)iso8980-3測(cè)量的。它是在從380延伸至780nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)定義的。
優(yōu)選地,根據(jù)本發(fā)明的涂覆的眼科鏡片的光吸收率是低于或等于1%。
此外,根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片被有利地用作一副眼鏡的部件。因此,本發(fā)明還提供了包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片的一副眼鏡。
最后,本發(fā)明涉及一種用于制造如上文描述的眼科鏡片的方法,其特征在于,真空沉積該反射uv的干涉涂層。
具體地,使用以下技術(shù)之一來真空沉積該反射uv的干涉涂層:
i)通過蒸發(fā)以及任選的離子束輔助蒸發(fā)
ii)通過離子束濺射
iii)通過陰極濺射
iv)通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。
這些不同的技術(shù)分別在以下著作中進(jìn)行描述:“thinfilmprocesses[薄膜工藝]”和“thinfilmprocessesii[薄膜工藝ii]”,vossen和kern編著,學(xué)術(shù)出版社[academicpress],1978和1991。特別推薦的技術(shù)是真空蒸發(fā)技術(shù)。
實(shí)例
1.一般程序
在實(shí)例中采用的眼科鏡片包括具有65mm直徑、1.50的折射率、-2.00的屈光度、以及1.2mm厚度的essilor
所述耐磨且耐刮擦涂層是通過沉積和固化包含按重量計(jì)224份glymo、80.5份0.1nhcl、120份dmdes、718份在甲醇中的按重量計(jì)30%膠體二氧化硅、15份乙酰丙酮鋁以及44份乙基溶纖劑的組合物獲得的。該組合物還包含相對(duì)于該組合物的總重量按重量計(jì)0.1%的來自3m的fluoradtmfc-430(r)表面活性劑。
在不加熱基底的情況下通過真空蒸發(fā)(蒸發(fā)源:電子槍)來沉積該減反射涂層的這些層。
沉積工具是satis1200dlf機(jī)器,該機(jī)器裝備有用于蒸發(fā)這些氧化物的temescal(8kv)電子槍、以及用于用氬離子(ipc)準(zhǔn)備基底表面的初步階段的(veecomarkii)離子槍。
借助石英微量天平來控制這些層的厚度。使用具有通用反射配件(ura)的可變?nèi)肷鋚erkin-elmerlambda850分光光度計(jì)進(jìn)行光譜測(cè)量。
2.程序
用于制備眼科鏡片的方法包括:將在其前面上涂覆有該耐磨且耐刮擦涂層的基底引入真空沉積室中、將該室抽氣直至獲得二次真空的步驟、用氬離子束來活化基底的表面的步驟、停止離子照射、在該耐磨且耐刮擦涂層上通過相繼的蒸發(fā)形成底層并且接著形成該減反射涂層的各個(gè)層、以及最后的排氣步驟。
3.測(cè)試的組合物
下文中詳述了根據(jù)實(shí)例1至3獲得的眼科鏡片1至3的結(jié)構(gòu)特性和光學(xué)特性。底層已被示為灰色的。薄的ito層為鏡片提供了抗靜電功能。其光學(xué)指數(shù)接近于zro2的光學(xué)指數(shù)。ito層和zro2層因此被認(rèn)為形成一個(gè)高折射率層。
在uv區(qū)域和可見區(qū)域內(nèi)的平均反射率值是前面的值、并且是針對(duì)0°入射角指出的(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)iso8980-4進(jìn)行測(cè)量)。
*tuv=tuv(裸orma)(1-ruv)=3.87%(1-ruv)
表4
已在圖1和2中針對(duì)0°入射角示出了所制備的物品中的某些物品(鏡片1和鏡片3)在280與780nm之間的反射率的曲線圖。
4.結(jié)果:
可以看到,眼科鏡片1至3在可見區(qū)內(nèi)具有非常好的減反射特性(rv<0.88%)而在uv區(qū)域內(nèi)具有逐漸減小的透射率(tuv<1.34%)并且同時(shí)在uv區(qū)域內(nèi)具有優(yōu)異的平均反射率:在[280nm–380nm]區(qū)域內(nèi)高于65%、尤其在從350nm延伸至380nm的區(qū)域(這對(duì)于基底
實(shí)例1至3中的鏡片進(jìn)一步具有優(yōu)異的透明性特性、良好的耐磨和耐刮擦性、以及在機(jī)械表面誘發(fā)之前良好的耐熱水浸漬性。這些涂層到基底的粘著性也是非常令人滿意的。
5.對(duì)比試驗(yàn)
表5
如可以看到,根據(jù)本發(fā)明的眼科鏡片允許uv光線(在此,以法向入射)大量反射,特別是在350至380nm的有問題的范圍內(nèi)(鏡片2和3),同時(shí)在400nm處具有低的光反射。
6.鏡片的espf值
根據(jù)實(shí)例1至3獲得的鏡片可以在其后面上涂覆有在35°入射角下在280與380nm之間的ruv低于5%的減反射涂層。利用專利fr2968774的實(shí)例1的涂層,espf值高于20(表6):
表6
雖然已經(jīng)關(guān)于多個(gè)具體實(shí)施例描述了本發(fā)明,但當(dāng)然明顯的是本發(fā)明絕不限于此并且包括等同于所描述的手段的所有技術(shù)以及它們的組合(如果這些被涵蓋在本發(fā)明范圍之內(nèi)的話)。