專利名稱：制造眼鏡片的方法和組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將塑料樹脂固化，形成眼鏡片、半制成坯料和光學(xué)預(yù)成型件的改進的方法。眼鏡片經(jīng)常具有復(fù)雜的幾何形狀，并具有在整個光學(xué)面的厚度變化大于一個數(shù)量級的某種要求。由于固化過程伴隨著收縮，致力開發(fā)固化方法的關(guān)鍵目標是能夠調(diào)節(jié)收縮而并不過分地延長固化時間。本申請人開發(fā)了一個使眼鏡片固化的方法，它使用可見光來引發(fā)固化，而制造的是無色的產(chǎn)品。
背景將可聚合的有機樹脂固化制成眼鏡片和半制成坯料在傳統(tǒng)上包括，使用在如頒發(fā)給洪格福德(Hungerford)的美國專利3,038,210和頒發(fā)給格蘭帕雷(Grandparret)的美國專利3,222,432中所述的熱聚合引發(fā)劑。最近，公開了涉及使用紫外線引發(fā)劑的光固化方法，比如頒發(fā)給尼佛(Neefe)的美國專利4,166,088和頒發(fā)給利潑斯括(Lipscomb)的美國專利4,879,318。光固化方法可以開發(fā)出比標準熱固化周期短得多的固化周期。
在所有的情況下，都必須保證決定收縮率的固化過程，使整體的樹脂固化以一種控制的方式發(fā)生，同時表面仍然基本粘接著模具。以這種方式，鏡片就不會過早剝離，不會由于流動不均勻在樹脂內(nèi)部形成局部的不均勻性從而造成光學(xué)畸變，也不會發(fā)生由于樹脂收縮而造成表面缺陷或開裂。
在授予本申請人的美國專利4,919,850中，公開了一個兩步固化方法，這包括使用在低劑量紫外線照射下可以使樹脂凝膠化的紫外聚合引發(fā)劑。使用這種方法，直到樹脂本體變成凝膠，以及樹脂本體在固化鏡片的過程中停止流動之前，初始固化速度一直保持低水平。這一點是很重要的，因為在固化過程的開始階段，局部放熱能經(jīng)樹脂流動誘發(fā)光學(xué)畸變，所以這時產(chǎn)生光學(xué)畸變的風(fēng)險最高。在材料開始凝膠化以后，通過增大紫外線輻照的強度來加速固化速度。增加輻照強度也可以用來隨著引發(fā)劑的逐漸消耗而維持固化的速度。另外，在第二階段也可以通過使用波長更短的紫外線來加速固化速度?，F(xiàn)在這個方法的工業(yè)化已經(jīng)由拉皮卡斯特(Rapidcast)公司實施。
正如在美國專利4,919,850中所公開的，這個兩步法的缺點是，為了有效地實施，典型地要使用兩個固化室。
發(fā)明概要本發(fā)明的優(yōu)點是，提供了一個可以用單室有效地實施的方法。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，擴展了兩步固化法的范圍，使其能夠應(yīng)用于覆蓋了很寬范圍的化學(xué)反應(yīng)性、官能度、收縮性能和熱膨脹性能的樹脂配方。
按照本發(fā)明的一個實施方案，敘述了一種用于眼鏡片或半制成鏡片坯料的固化方法，其中可固化的樹脂先經(jīng)受波長400～800nm的光線的照射。然后，該可固化的樹脂被加熱或經(jīng)受波長或強度與第一步使用的不同的輻照。此可聚合的樹脂最好包含(1)在波長400～800nm的輻照下活化的第一光引發(fā)劑和(2)靠熱活化的熱引發(fā)劑，或者與活化第一光引發(fā)劑所用的波長或強度不同的輻射活化的第二光引發(fā)劑。
按照本發(fā)明的另一個實施方案，按照在本說明書或權(quán)利要求中的任何方法提供出眼鏡片、半制成坯料或光學(xué)預(yù)成型件。
在閱讀了下面的說明和權(quán)利要求后，本領(lǐng)域的專業(yè)人員對上述的和其他的目標、優(yōu)點和實施方案將更加明白。
除非另有說明，本申請書所引用的每個參考文獻都作為一個整體引用參考。
發(fā)明的詳細說明本申請人開發(fā)了一種在第一步使用室內(nèi)光線引發(fā)固化并達到凝膠狀態(tài)的方法。隨后通過使用熱能，或使用紫外線，或同時使用兩者可以完成固化方法的第二步。初始固化步驟可以直接在室內(nèi)光線照射下進行，也可以用可見光的燈泡在室中進行。
因為由可見光活化的聚合引發(fā)劑一般是深色的，初看起來，其使用是和推薦的用途(即制造優(yōu)選是無色的或水白色的眼鏡片)不相符合的。近來，一類開始時作為一種帶色的品種由可見光活化，但是在活化時形成無色的光分解產(chǎn)物的新的光聚合引發(fā)劑已經(jīng)被商業(yè)化。本申請人發(fā)現(xiàn)，這樣的光引發(fā)劑可以用來引起固化過程，用于制造眼鏡片和半制成坯料。
一種優(yōu)選的光引發(fā)劑是汽巴-嘉基(Ciba-Geigy)公司出售的BAPO。這種光聚合引發(fā)劑實際上是兩種引發(fā)劑，即雙二甲氧基苯甲酰三甲基戊基氧化膦(25％重量)和2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮(75％重量)的混合物。氧化膦衍生物吸收波長在400～450nm范圍的可見光，并引發(fā)包括了丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基或烯丙基衍生物的樹脂的聚合。
在正常的室內(nèi)光照射下，固化速度很慢。因此，模具組合件不需要冷卻或其他的溫度控制來達到凝膠化。不過，精密的溫度控制確實會產(chǎn)生更均勻的產(chǎn)品，改善產(chǎn)品的穩(wěn)定性和產(chǎn)率。如果提供溫度控制機構(gòu)，他們將用來控制溫度在室溫或接近室溫，也就是在大約15～35℃。
雖然不希望以任何特定的理論進行約束，據(jù)認為這種光引發(fā)劑是按如下的方式工作的。在室內(nèi)光線照射下氧化膦衍生物被活化，并發(fā)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過程中得到漂白，所以，隨著聚合過程的進行，聚合物樹脂本體變得顏色越來越淺。一旦樹脂達到了凝膠化，模具組合件被放到裝有輻射波長300～380nm紫外線的燈泡的室內(nèi)。近紫外輻射活化了乙酰苯衍生物，引起固化過程加速。同時，完成了氧化膦衍生物的分解過程，也完成了漂白過程。在樹脂配方中加入少量的發(fā)藍添加劑如TINOPAL(汽巴-嘉基公司銷售)就可以矯正殘留的淡黃色調(diào)。
當(dāng)在固化的第二步使用紫外線光引發(fā)劑(如乙酰苯衍生物)時，可以按照預(yù)先確定的溫度曲線加熱模具組合件，最后達到約90～150℃的最終溫度，以完成固化過程，并得到玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大約為100～175℃的最后鏡片產(chǎn)品。如果不加熱并將溫度保持在或接近室溫，最終產(chǎn)品就具有更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，比如在大約30～50℃。在所有的情況下，固化過程都將完成。用例如對固化后的物質(zhì)進行差熱掃描分析來監(jiān)測固化過程進行的程度。是否必須加熱來完成固化，取決于在樹脂配方中所用的單體。比如，如果在配方中使用的單體可以形成玻璃化溫度遠高于室溫(15～30℃)的均聚物，那么就希望升高溫度未完成固化過程。
另外，氧化膦衍生物可以用來在如前所述的可見光下引發(fā)固化。然而，熱聚合引發(fā)劑如過氧化物、過醋酸鹽、過碳酸鹽或偶氮衍生物可以用來通過將模具組合件放入熱固化烘箱來完成第二步(后凝膠固化)。
可以在玻璃模具、金屬模具或兩者結(jié)合的模具中進行上述的兩步聚合工藝。具有反光內(nèi)表面的金屬模具在將輻射反射回樹脂本體上和從樹脂本體中導(dǎo)出過多的熱量是特別有用的。金屬模具也可以做得很薄，以比玻璃模具具有更低的熱容量。另外，可以使用具有金屬化表面的玻璃模具，用于需要金屬模具進行粘合從而避免在固化過程中過早剝離的樹脂配方。
兩步聚合法可用于由覆蓋了很寬化學(xué)反應(yīng)性、官能度、收縮性能和熱膨脹特性的樹脂配方制造鏡片。無論是單體還是低聚物都可以使用，可以包含聚合的或小分子量的添加劑以改變樹脂配方的物理性能，比如粘度和表面能，以及配方的化學(xué)性能，如氧化穩(wěn)定性、光熱穩(wěn)定性或水解穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種用于眼鏡片或半制成鏡片坯料的固化方法，該方法包括(A)提供一個模具和可聚合的樹脂，所述可聚合的樹脂包含(1)由波長400～800nm的輻照活化的第一光引發(fā)劑，以及(2)一種引發(fā)劑，它選自(a)由熱活化的熱引發(fā)劑和(b)由波長和強度與活化第一種光引發(fā)劑都不相同的輻射活化的第二種光引發(fā)劑；(B)將此可固化的樹脂接受波長400～800nm的輻照；以及(C)隨后將可固化的樹脂置于選自(1)加熱和(2)與在步驟(B)中使用的不同波長和強度的輻射的固化環(huán)境中。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中在(C)步驟后面還包括熱處理。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中用白熾燈泡發(fā)光來提供波長為400～800nm的所述輻射。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中用熒光燈泡發(fā)光來提供波長為400～800nm的所述輻射。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中步驟(B)還包括控制溫度在15～45℃的范圍。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中所述的第一種光引發(fā)劑是雙二甲氧基苯甲酰三甲基戊基氧化膦。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中所述第二種光引發(fā)劑被選作引發(fā)劑。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中所述的第二種光引發(fā)劑是2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中所述的熱引發(fā)劑被選作引發(fā)劑。
10.如權(quán)利要求11的方法，其中所述的熱引發(fā)劑選自過氧化物、過醋酸鹽、過碳酸鹽和偶氮衍生物。
全文摘要
一種用于眼鏡片或半制成鏡片坯料的固化方法,其中先將可固化的樹脂暴露在波長400～800nm的輻射之下,然后加熱或用與在第一步中所用的波長或強度都不同的輻射?？删酆系臉渲詈冒?1)用波長為400～800nm活化的第一種光引發(fā)劑,和(2)靠熱活化的熱引發(fā)劑或與用于活化第一種光引發(fā)劑的波長或強度都不同的輻射下活化的第二種光引發(fā)劑。
文檔編號G02C7/02GK1200696SQ9619796
公開日1998年12月2日 申請日期1996年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月1日
發(fā)明者羅納德D·布盧姆 申請人:羅納德D·布盧姆