BRPI0912748B1 - Processo para revestir pelo menos uma superfície geometricamente definida de um substrato de artigo óptico - Google Patents
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Abstract
"processo para revestir pelo menos uma superfície geometricamente definida de um substrato de artigo f: óptico" a presente invenção é dirigida a um processo para revestir pelo menos uma superfície geometricamente definida de um substrato de artigo óptico, sem gerar defeitos ópticos, a dita superfície formando uma lente de fresnel (2), compreendendo: fornecer um carreador plástico removível ( 4) tendo uma espessura específica e uma curvatura de base específica, depositando uma composição de revestimento curável (3) sobre o pelo menos uma superfície formando uma lente de fresnel ou a superfície interna do carreador, movendo o carreador e o artigo óptico relativamente um ao outro para levar a composição de revestimento curável depositada em contato com o pelo menos uma superfície formando uma lente de fresnel ou a superfície interna do carreador, aplicando uma pressão específica sobre a superfície externa do carreador para espalhar a composição de revestimento curável de modo a cobrir o dito pelo menos uma superfície formando uma lente de fresnel, curando a camada da composição de revestimento curável e retirando o carreador removível.
Description
[0001] A presente invenção diz respeito a um processo para fabricar um artigo óptico livre de defeitos ópticos, em particular uma lente oftálmica, e mais precisamente para revestir uma superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel que encontra-se sobre o substrato do dito artigo óptico.
[0002] A presente invenção também diz respeito a um processo para transferir uma pilha de revestimentos sobre uma superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel que encontra-se sobre o substrato de um artigo óptico.
2. Descrição da técnica relacionada [0003] É uma prática comum na técnica revestir pelo menos uma superfície principal de um substrato de lente, tal como uma lente oftálmica ou branco de lente, com vários revestimentos para comunicar à lente acabada propriedades ópticas ou mecânicas adicionais ou melhoradas. Estes revestimentos são em geral designados como revestimentos funcionais.
[0004] Assim, é prática usual revestir pelo menos uma superfície principal de um substrato de lente, tipicamente fabricado de um material vítreo orgânico, com sucessivamente, partindo da superfície do substrato de lente, um revestimento resistente ao impacto (base resistente ao impacto), um revestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão (revestimento duro), um revestimento anti-reflexo e, opcionalmente, um revestimento de topo anti-incrustante. Outros revestimentos, tais como um revestimento polarizado, fotocromático ou tingidor também podem ser aplicados sobre uma ou ambas as superfícies do substrato de lente.
[0005] Numerosos processos e métodos foram propostos para revestir superfícies lisas ou não muito ásperas usando líquidos de revestimento ou composições adesivas líquidas para revestimento de transferência.
[0006] A Pat. U.S. No 6.562.466 descreve um processo para transferir revestimentos de pelo menos uma parte do suporte ou molde sobre pelo menos uma
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2/30 superfície geometricamente definida de um branco de lente tendo uma aspereza de superfície Sq mais baixa do que ou igual a 1 μm, compreendendo:
- fornecer uma parte de suporte ou molde tendo uma superfície interna portando um revestimento e uma superfície externa;
- depositar sobre a dita superfície geometricamente definida do branco de lente ou sobre o dito revestimento uma quantidade pré-medida de uma composição adesiva curável;
- mover relativamente um ao outro o branco de lente e o suporte para levar o revestimento em contato com a composição adesiva curável ou levar a composição adesiva curável em contato com a superfície geometricamente definida do branco de lente;
- aplicar uma pressão suficiente sobre a superfície externa do suporte de modo que a espessura de uma camada adesiva final uma vez que a composição curável curada for menos do que 100 micrômetros;
- curar a camada de composição adesiva; e
- retirar a parte de suporte ou molde para recuperar o branco de lente com o revestimento aderido na superfície geometricamente definida do dito branco de lente.
[0007] A US 2005/140033 descreve um processo para revestir a face principal geometricamente definida afinada mas não polida de um artigo óptico, tendo uma aspereza de superfície Rq mais baixa do que ou igual a 1,5 μm, compreendendo:
- depositar sobre a face principal do artigo óptico ou sobre a superfície interna da parte do molde uma quantidade de uma composição de revestimento curável líquida;
- mover relativamente um ao outro o artigo óptico e a parte do molde para levar a composição de revestimento em contato com a face principal do artigo óptico ou em contato com a face interna da parte do molde;
- aplicar pressão à parte do molde para difundir a composição de revestimento curável líquida na dita face principal e formar uma camada de composição de revestimento líquida uniforme sobre a face principal;
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- curar a camada de composição de revestimento líquida; e
- retirar a parte do molde para recuperar um artigo óptico revestido livre de linhas de afinação visíveis.
[0008] US 5.147.585, WO 97/33742 e JP 8090665 divulgam um processo de sobremoldagem para fabricar lentes compósitas tais como lentes progressivas ou bifocais. Todas as superfícies a serem revestidas ou sobremoldadas são superfícies curvadas lisas.
[0009] Encolhimento por cura com resina é um fenômeno que inevitavelmente ocorre na polimerização e cura de uma composição curável. Este fenômeno é devido à mudança de densidade e afeta a resina de revestimento em um modo tridimensional. A extensão do encolhimento depende da natureza do material da resina de revestimento. Por exemplo, a taxa de encolhimento de CR-39® é cerca de 12 % em volume e outros monômeros de metacrilato passam por uma taxa de encolhimento de 7 a 14 % dependendo das formulações e estruturas químicas.
[0010] Quando a superfície a ser revestida é lisa ou pouco áspera (aspereza de superfície tipicamente < 2,0 pm), este fenômeno de encolhimento não é uma grande preocupação. Entretanto, quando a superfície a ser revestida tem um nível de aspereza mais alto do que 2 mícrons, por exemplo, superfícies formando uma lente de Fresnel que tipicamente têm níveis de aspereza variando de 5 a 300 pm, o encolhimento do revestimento é um problema importante. Quanto mais alto o tamanho da estrutura de Fresnel for, maior o problema de encolhimento será. Especialmente afetadas são estruturas de Fresnel tendo um nível de aspereza de superfície de pelo menos 50 pm.
[0011] Embora não desejando estar ligado por qualquer teoria, acredita-se que mover o carreador e o artigo óptico que tem a estrutura de Fresnel sobre sua superfície relativamente um ao outro edepois aplicar pressão cria muitas células líquidas pequenas enchidas com composição curável líquida. Na polimerização e cura, as células líquidas encolhem. Quando algumas células são completamente bloqueadas ou seladas pelo carreador devido à força externa, o encolhimento causa a formação de bolhas de ar, arranjadas em um anel. Estes defeitos cosméticos são inaceitáveis
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4/30 para aplicações ópticas.
[0012] Por outro lado, não é possível obter uma superfície de revestimento lisa e uniforme quando do revestimento de uma superfície de formação de lente de Fresnel usando processos de revestimento por rotação ou imersão tradicionais. Devido à geometria particular da dita superfície estruturada, defeitos ópticos, trais como distorção óptica, resultam de desigualdade do revestimento.
[0013] Além disso, alguns processos e métodos foram propostos para revestir superfícies difrativas em artigo ópticos.
[0014] A EP 1830205 divulga a preparação de um elemento óptico difrativo de camada múltipla por sobremoldagem. Uma composição curável é aplicada entre uma parte do molde e um material de base vítreo portando um revestimento curado tendo uma superfície em uma forma de grade. Depois, a composição é curada e a parte do molde é liberada, resultando em um artigo óptico, em que dois membros ópticos intercalam uma camada que constitui um retículo de difração tendo uma altura do retículo de 20 pm.
[0015] A JP 2007-212547 divulga o revestimento ou laminação de superfícies difrativas planas de lentes, onde o fluxo da composição líquida é facilmente controlado. Uma camada de composição curável é carregada entre dois membros da lente, um dos quais tendo uma superfície difrativa interna portando um retículo de difração. Na cura, um dos dois membros da lente é movido para compensar quanto ao encolhimento do revestimento. No artigo óptico final, os dois membros da lente são presos um ao outro através da composição de revestimento curada.
[0016] Entretanto, nenhuma pressão é aplicada sobre a lente/membros ópticos ou a parte do molde durante a cura e fundição da composição curável na EP 1830205 e JP 2007-212547. Como uma consequência, o encolhimento do revestimento não causa a formação de bolhas. Entretanto, será muito difícil controlar a espessura da resina de revestimento precisamente na superfície da lente inteira, especialmente quando a estrutura está em uma superfície curvada, que é necessária para fabricar uma lente de alta qualidade óptica.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
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5/30 [0017] A presente invenção foi preparada em vista dos problemas precedentes, e é um objetivo da presente invenção fornecer um processo para aplicar um revestimento sobre superfícies do tipo Fresnel.
[0018] Um outro objetivo da invenção é fornecer um processo para transferir uma pilha de revestimentos de um carreador à superfície do tipo Fresnel de um artigo óptico.
[0019] Ainda um outro objetivo da invenção é fornecer um processo que libera artigos ópticos que não exibem defeitos cosméticos, isto é, que apresentam uma superfície lisa e uniformemente revestida. O processo deveria evitar criar qualquer bolha de ar durante a cura da composição curável a partir da qual o dito revestimento é formado.
[0020] Os presentes inventores verificaram que estes problemas podem ser resolvidos por condições de processo específicas, em particular controlando-se a pressão aplicada sobre o carreador quando da difusão do líquido de revestimento, e as características do carreador, em particular sua curvatura de base e espessura.
[0021] Para obter os objetivos precedentes, e de acordo com a invenção conforme incorporada e amplamente descrita aqui, a presente invenção diz respeito a um processo para revestir pelo menos uma superfície geometricamente definida do substrato de um artigo óptico, a dita superfície formando uma lente de Fresnel, compreendendo:
- (a) fornecer um carreador removível fabricado de um material plástico e tendo uma superfície interna e uma superfície externa, a dita superfície interna opcionalmente portando uma pilha de um ou mais revestimentos tendo uma superfície exposta;
- (b) fornecer um artigo óptico compreendendo um substrato tendo pelo menos uma superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel, a curvatura de base do substrato e a curvatura de base do carreador sendo substancialmente as mesmas;
- (c) depositar uma composição de revestimento curável sobre o pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel, a superfície
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6/30 interna do carreador, ou a superfície exposta da pilha de revestimento portada pelo carreador;
- (d) mover o carreador e o artigo óptico relativamente um ao outro para levar a composição de revestimento curável depositada em contato com o pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel, a superfície interna do carreador ou a superfície exposta da pilha de revestimento portada pelo carreador;
- (e) aplicar uma pressão mais alta do que ou igual a 0,138 Bar sobre a superfície externa do carreador para espalhar a composição de revestimento curável de modo a cobrir o dito pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel, com a condição de que a razão Rtb definida como: espessura do carreador (em milímetros)/pressão aplicada (em Bar) é mais alta do que ou igual a 1,85;
- (f) curar a camada de composição de revestimento curável;
- (g) retirar o carreador removível para recuperar o substrato do artigo óptico tendo pelo menos uma superfície de formação de lente de Fresnel revestida com a composição de revestimento curada e opcionalmente com a pilha de revestimento transferida.
[0022] Outros objetivos, características e vantagens da presente invenção tornarse-ão evidentes a partir da descrição detalhada seguinte. Deve ser entendido, entretanto, que a descrição detalhada e os exemplos específicos, embora indicando formas de realização específicas da invenção, são dados por via de ilustração apenas, visto que várias mudanças e modificações dentro do espírito e escopo da invenção tornar-se-ão evidentes àqueles habilitados na técnica a partir desta descrição detalhada.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0023] O precedente e outros objetivos, características e vantagens da presente invenção tornar-se-ão prontamente evidentes àqueles habilitados na técnica a partir de uma leitura da descrição detalhada daqui por diante quando considerada em combinação com os desenhos anexos em que:
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- as figuras 1A a 1E são vistas esquemáticas das etapas principais de uma primeira forma de realização do processo de revestimento da invenção, em que a superfície de formação de lente de Fresnel encontra-se na superfície convexa do substrato de artigo óptico.
- as figuras 2A a 2E são vistas esquemáticas das etapas principais de uma segunda forma de realização do processo de revestimento da invenção, em que a superfície de formação de lente de Fresnel encontra-se na superfície côncava do substrato de artigo óptico.
- as figuras 3A a 3E são vistas esquemáticas das etapas principais de uma terceira forma de realização do processo de revestimento da invenção, em que uma pilha de revestimento portada pelo carreador é simultaneamente transferida no substrato durante o revestimento da superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel.
- a figura 4 é uma vista secional esquemática de uma porção de um revestimento do tipo Fresnel que pode ser usado na presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO E FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS [0024] Os termos “compreendem” (e qualquer variação gramatical deste, tal como “compreende” e “compreendendo”), “têm” (e qualquer variação gramatical deste, tal como “tem” e “tendo”), “contêm” (e qualquer variação gramatical deste, tal como “contém” e “contendo”), e “incluem” (e qualquer variação gramatical deste, tal como “inclui” e “incluindo”) são verbos de ligação ilimitados. Eles são usados para especificar a presença de características, números inteiros, etapas ou componentes ou grupos estabelecidos destes, mas não eliminam a presença ou adição de uma ou mais características, números inteiros, etapas ou componentes ou grupos adicionais destes. Como um resultado, um método, ou uma etapa em um método, que “compreende,” “tem,” “contém,” ou “inclui” uma ou mais etapas ou elementos possui aquelas uma ou mais etapas ou elementos, mas não é limitado a possuir apenas aquelas uma ou mais etapas ou elementos.
[0025] A menos que de outro modo indicado, todos os números ou expressões
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8/30 referindo-se às quantidades de ingredientes, faixas, condições de reação, etc. usadas aqui devem ser entendidos como modificados em todos os exemplos pelo termo “cerca de.” [0026] Quando o artigo óptico ou carreador compreende um ou mais revestimentos de superfície, o termo “para depositar uma camada sobre o artigo óptico ou carreador” significa que uma camada é depositada sobre a superfície exposta do revestimento mais externo do artigo óptico ou carreador.
[0027] Por revestimentos mais externos (ou externos) e mais internos de uma pilha de revestimento portada por um carreador, é significado os revestimentos da pilha de revestimento que são respectivamente os mais distantes de e os mais próximos ao carreador.
[0028] Um revestimento que está “em” um carreador ou foi depositado “sobre” um carreador é definido como um revestimento que: (i) é posicionado sobre o carreador, (ii) não precisa estar em contato com o carreador, isto é, um ou mais revestimentos intervenientes podem estar dispostos entre o carreador e o revestimento em questão, e (iii) não precisam cobrir o carreador completamente, mas preferivelmente o cobre completamente.
[0029] De acordo com a invenção, o artigo óptico a ser revestido com o presente processo compreende um substrato, em mineral ou vidro orgânico, que tipicamente tem faces principais traseiras e frontais.
[0030] O artigo óptico da presente invenção preferivelmente é um artigo óptico transparente, mais preferivelmente uma lente ou branco de lente, e ainda mais preferivelmente uma lente oftálmica ou branco de lente, que podem ser acabados ou semi-acabados.
[0031] Uma lente acabada é definida como uma lente obtida em sua forma definitiva, tendo ambas de suas faces principais alisadas ou fundidas à geometria requerida. Ela geralmente é produzida vertendo-se composições polimerizáveis entre dois moldes que exibem geometrias de superfície requeridas e depois polimerizando. [0032] Uma lente semi-acabada é definida como uma lente tendo apenas uma de suas faces principais (geralmente a face frontal da lente) alisada ou fundida à
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9/30 geometria requerida. A face remanescente, preferivelmente a face traseira da lente, depois tem que ser acabada na superfície à forma desejada.
[0033] No caso de uma lente, a superfície traseira (face posterior) (geralmente a face côncava) do substrato é a superfície do substrato de lente que, em uso, é a mais próxima ao olho do usuário. A superfície frontal (geralmente a superfície convexa) do substrato de lente é a superfície do substrato de lente que, em uso, é a mais distante do olho do usuário.
[0034] O substrato pode ser fabricado de vidro mineral ou vidro orgânico, preferivelmente vidro orgânico (substrato polimérico). Os vidros orgânicos podem ser fabricados de qualquer material correntemente usado para lentes oftálmicas orgânicas, por exemplo, materiais termoplásticos tais como policarbonatos e poliuretanos termoplásticos ou materiais de termocura (reticulados) tais como aqueles obtidos por polimerização de derivados de alila tais como os carbonatos de alila de polióis alifáticos ou aromáticos lineares ou ramificados, tais como bis(carbonato de alila) de etileno glicol, bis(carbonato de 2-metila) de dietileno glicol, bis(carbonato de alila) de dietileno glicol, bis(carbonato de 2-cloroalila) de etileno glicol, bis(carbonato de alila) de trietileno glicol, bis(carbonato de alila) de 1,3-propanodiol, bis(carbonato de 2-etilalila) de propileno glicol, bis(carbonato de alila) de 1,3-butenodiol, bis(carbonato de 2-bromoalila) de 1,4-butenodiol, bis(carbonato de alila) de dipropileno glicol, bis(carbonato de 2-etilalila) de trimetileno glicol, bis(carbonato de alila) de pentametileno glicol, bis(carbonato de alila) de bisfenol-A de isopropileno, poli(met)acrilatos e substratos bom base em copolímeros, tais como substratos obtidos pela polimerização de metacrilatos de alquila, em particular metacrilatos de alquila C1-C4 tais como (met)acrilato de metila e (met)acrilato de etila, substratos compreendendo polímeros (met)acrílicos e copolímeros derivados de bisfenol-A, (met)acrilatos aromáticos polietoxilados tais como os di(met)acrilatos de bisfenolato polietoxilados, politio(met)acrilatos, poliuretanos de termocura, politiouretanos, poliepóxidos, poliepissulfetos, assim como copolímeros destes e combinações destes. [0035] Substratos particularmente recomendados são policarbonatos, por exemplo aqueles fabricados de policarbonato de bisfenol-A, vendidos por exemplo sob
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10/30 os nomes comerciais LEXAN® da Geral Electric ou MAKROLON® da Bayer AG, ou aqueles que incorporam grupos funcionais em carbonato, em particular substratos obtidos por polimerização ou copolimerização de bis(carbonato de alila) de dietileno glicol, vendido sob o nome comercial CR-39® da PPG INDUSTRIES (lente ESSILOR ORMA®).
[0036] Entre outros substratos recomendados estão os substratos obtidos por polimerização de monômeros tio(met)acrílicos, tais como aqueles divulgados no pedido de patente francês FR 2734827.
[0037] Os substratos podem ser obviamente obtidos polimerizando-se misturas dos monômeros acima. Por “(co)polímero”, é significado um copolímero ou polímero. Por “(met)acrilato”, é significado um acrilato ou metacrilato.
[0038] O substrato do artigo óptico tem pelo menos uma superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel. Ela será usualmente referida como “a superfície do tipo Fresnel” ou a “superfície de formação de lente de Fresnel” dentro da presente divulgação. A dita superfície geometricamente definida pode ser uma superfície plana, côncava ou convexa.
[0039] Por “lente de Fresnel” ou “lente echelon”, é significado uma lente com base no mecanismo de focalização de Fresnel, que incorpora o princípio de projeto de economia de espaço e/ou de economia de peso observado em uma lente de Fresnel convencional. Consequentemente, o termo “lente de Fresnel” abrange lentes de Fresnel modificadas ou lentes echelon modificadas, tais como aquelas divulgadas, por exemplo, em EP 0342895.
[0040] Superfícies de formação de lente de Fresnel são bem conhecidas e são principalmente usadas para modificar a força de um componente óptico. Ver, por exemplo, U.S. 3.904.281 e WO 2007/141440.
[0041] Geralmente, uma superfície de formação de lente de Fresnel é uma estrutura intencionalmente criada compreendendo um conjunto de seções de lente anulares concêntricas conhecidas como zonas de Fresnel, que são orientadas e centralizadas de acordo com um eixo óptico mencionado z. O eixo z cruza o centro óptico da superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel. A
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11/30 superfície compreende uma séria concêntrica, coaxial de seções de lente separadas deste modo formando uma lente mais fina com um comprimento focal curto e diâmetro grande, comparada à lente única correspondente com uma superfície contínua. [0042] Preferivelmente, intervalos Áz entre duas zonas de Fresnel sucessivas têm um tamanho mais alto do que 2 pm, mais preferivelmente mais alto do que 3 pm, ainda melhor mais alto do que 4 pm. A superfície de formação de lente de Fresnel usada nesta forma de realização preferida exibe um efeito óptico refrativo puro. Por “intervalo entre duas zonas de Fresnel sucessivas”, é significado a diferença de altura entre o fundo (vale) de uma zona de Fresnel e o topo (pico) da zona de Fresnel adjacente, em outras palavras a altura do pico-para-vale.
[0043] Como usado aqui, intervalos são medidos de acordo com a direção de um eixo z perpendicular à tangente para a superfície subjacente lisa (isto é, perpendicular à superfície do substrato) no centro óptico da superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel.
[0044] A Figura 4 é uma vista secional esquemática não limitante de uma porção de um revestimento do tipo Fresnel que pode ser usado na presente invenção, mostrando uma zona de Fresnel 8 exibindo um intervalo Áz com a zona de Fresnel adjacente à direita. O tamanho do intervalo Áz é medido do vale A da zona de Fresnel 8 ao pico B da zona de Fresnel adjacente. O eixo z cruza o centro óptico O do revestimento do tipo Fresnel. Intervalos Áz são paralelos ao eixo z e cada zona de Fresnel corresponde a uma seção da lente, em que a espessura do revestimento do tipo Fresnel varia continuamente dentro da dita zona.
[0045] Os tamanhos dos intervalos entre duas zonas de Fresnel sucessivas podem ser constantes ou variáveis sobre a superfície geometricamente definida inteira ou pelo menos uma porção desta. Os intervalos entre duas zonas de Fresnel sucessivas têm um tamanho geralmente variando de 2, 3, 4 ou 5 pm a 250 pm, preferivelmente de 2, 3 ou 4 pm a 200 pm, ainda melhor de 5 a 150 pm, que cria uma estrutura de superfície áspera.
[0046] Geralmente, os revestimentos do tipo Fresnel preferidos usados são tais que Áz x Án > 10λ com λ = um comprimento de onda do espectro visível, tipicamente
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12/30 λ = 500 nm. Δη é a diferença do índice refrativo entre o material da lente de Fresnel e o material adjacente à lente de Fresnel (na prática o revestimento). Isto permite evitar interferências entre as zonas.
[0047] Preferivelmente, a aspereza de superfície Rq da superfície de formação de lente de Fresnel não revestida da etapa (b) é mais alta do que ou igual a 2 pm, mais preferivelmente > 5 pm, ainda melhor > 10 pm. Ela é preferivelmente mais baixa do que ou igual a 250 pm, mais preferivelmente < 200 pm, ainda melhor mais alta < 150 pm. A aspereza (Rq) em raiz quadrada média (RMS) é um parâmetro convencional bem conhecido àqueles habilitados na técnica. Ela corresponde à média da raiz quadrada média das ordenadas do perfil de aspereza (desvio em RMS do perfil da linha média em um grau de amostragem, medido em duas dimensões) e foi definida em US 2005/140033, que é por meio desta incorporada por referência.
[0048] Rq pode ser medido com um tipo de contato ou um dispositivo de medição de aspereza de superfície do tipo de interferência de onda luminosa (ver por exemplo, o método divulgado em US 2005/140033), ou um microscópio de força atômica (AFM). [0049] O espaçamento entre duas zonas de Fresnel sucessivas, isto é, a distância entre a grade, pode ser constante ou variável sobre a superfície geometricamente definida inteira ou pelo menos uma porção desta. Este espaçamento geralmente varia de 10 pm a 2 mm, preferivelmente de 20 pm a 200 pm.
[0050] Uma primeira estrutura do tipo Fresnel preferida é descrita em WO 2007/141440. A dita estrutura exibe intervalos entre duas zonas de Fresnel sucessivas tendo um tamanho substancialmente idêntico dentro de uma área circular tendo tipicamente um diâmetro de 20 mm centralizado no centro óptico da superfície geometricamente definida. Intervalos preferivelmente variam de 5 a 50 pm dentro desta área circular, e intervalos na periferia da superfície geometricamente definida (isto é, fora da dita área circular) são variáveis em tamanho e preferivelmente variam de 5 a 250 pm.
[0051] Uma segunda estrutura do tipo Fresnel preferida é descrita em WO 2007/141440. A dita estrutura exibe intervalos entre duas zonas de Fresnel sucessivas tendo um tamanho substancialmente idêntico sobre a superfície geometricamente
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13/30 definida inteira formando uma lente de Fresnel. O dito tamanho preferivelmente varia de 5 a 100 μm.
[0052] Obviamente, a estrutura da superfície de formação de lente de Fresnel depende de sua aplicação e pode ser facilmente calculada por aqueles habilitados na técnica para obter as características ópticas desejadas. A potência óptica do artigo óptico final dependerá do intervalo entre duas zonas de Fresnel sucessivas e a distância entre a grade da dita estrutura.
[0053] O material formando a lente de Fresnel pode ser qualquer material e pode ser ou não o mesmo como o material do substrato do artigo óptico. Por exemplo, o material formando a lente de Fresnel pode ser um polímero termoplástico ou de termocura, tal como bis(carbonato de alila) de glicóis, policarbonatos, poli(metacrilato de metila), poliuretanos, politiouretanos, materiais de epóxi e polímeros obtidos de epissulfetos e (tio)uretanos.
[0054] A superfície do tipo Fresnel do substrato pode ser obtida, sem limitação, por moldagem, depositando-se sobre o substrato um revestimento tendo uma superfície exposta formando uma lente de Fresnel (isto é, um “revestimento do tipo Fresnel” pelo menos parcialmente revestindo o substrato), por revestimento em molde ou por sobremoldagem de um substrato. Tais técnicas são bem conhecidas àqueles de habilidade comum na técnica.
[0055] Em uma forma de realização preferida, o substrato é revestido com um revestimento do tipo Fresnel. O dito revestimento pode ser diretamente depositado ou colado sobre o substrato exposto do artigo óptico, ou sobre um ou mais revestimentos funcionais portados pelo substrato, por exemplo um revestimento resistente ao impacto (revestimento de base), um revestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão (revestimento duro), um revestimento polarizado, um revestimento fotocromático, ou um revestimento tingidor. Revestimentos do tipo Fresnel ou “remendos” e sua preparação são divulgados na WO 2007/141440, que é por meio desta incorporada por referência.
[0056] A superfície de formação de lente de Fresnel que é revestida usando o processo de acordo com a presente invenção pode cobrir a superfície do substrato
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14/30 inteira ou apenas uma porção do dito substrato. Ela está preferivelmente localizada no centro do substrato, por exemplo, centralizada no eixo óptico do substrato, mas também pode ser removida do eixo óptico do substrato.
[0057] No caso de uma lente, a superfície de formação de lente de Fresnel a ser revestida preferivelmente encontra-se na superfície principal frontal (convexa) do substrato, mas ela também pode encontrar-se na superfície traseira (côncava) do substrato, ou ambas. Usando o presente processo, superfícies do tipo Fresnel podem ser revestidas sucessiva ou simultaneamente tanto em superfícies geometricamente definidas frontais quanto traseiras do artigo óptico.
[0058] Opcionalmente, mas não preferivelmente, é possível realizar um prétratamento promotor de adesão físico ou químico na superfície da lente de Fresnel antes do revestimento.
[0059] O carreador que é usado no presente processo é um carreador rígido ou flexível, preferivelmente um carreador flexível. O carreador pode ser uma parte do molde. Um requerimento importante é que sua curvatura de base seja substancialmente a mesma como a curvatura de base do substrato por razões que serão detalhadas mais tarde. Como uma consequência, o carreador não pode ter uma curvatura de base substancialmente diferente do substrato, ainda que o carreador seja um carreador flexível tendo uma geometria conformável à forma geral da superfície óptica do substrato.
[0060] A diferença de curvatura de base entre o carreador rígido ou flexível e a curvatura de base do substrato preferivelmente varia de -0,3 a 0,3, mais preferivelmente de -0,2 a 0,2, melhor de -0,1 a 0,1, o melhor sendo 0.
[0061] Preferivelmente, as curvaturas de base são as mesmas, isto é, a superfície do carreador que é intencionado a ser pressurizado contra o substrato inversamente replica a geometria da superfície do artigo óptico portando a superfície do tipo Fresnel. [0062] Por “superfície interna do carreador”, é significado a superfície principal do carreador que será dirigida para a superfície principal do artigo óptico portando a superfície de formação de lente de Fresnel durante o presente processo. A superfície interna do carreador pode ser uma superfície côncava ou convexa, dependendo da
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15/30 forma do substrato tendo a superfície do tipo Fresnel sobre esta.
[0063] Por “curvatura de base do carreador”, é significado a curvatura de base da superfície interna do dito carreador. A curvatura de base é convencionalmente definida como sendo igual a 530/R (R em mm sendo o raio de curvatura).
[0064] Geralmente, o substrato do artigo óptico tem uma forma esférica. Neste caso, o carreador também tem uma forma esférica e geralmente duas superfícies principais paralelas, e consequentemente tema uma espessura uniforme. Quando o substrato do artigo óptico tem uma forma cilíndrica, e portanto dois meridianos principais definindo duas curvaturas de base, o carreador também tem uma forma cilíndrica (tórica) com curvaturas de bases sendo substancialmente as mesmas como aquelas do substrato.
[0065] O carreador é um carreador removível, isto é, um carreador que é intencionado a ser removido no final do processo de revestimento, de modo que a superfície do tipo Fresnel seja apenas revestida com o revestimento obtido da composição de revestimento curável e opcionalmente das pilhas de revestimento portadas pelo carreador.
[0066] Os carreadores são elementos de suporte finos fabricados de um material plástico, de termocura ou termoplástico, especialmente um material termoplástico. Exemplos de (co)polímeros termoplásticos, que podem ser usados para fabricar o carreador são polissulfonas, poli(met)acrilatos alifáticos, tais como poli(met)acrilato de metila, polietileno, polipropileno, poliestireno, copolímeros de bloco de SBM (estirenobutadieno-metacrilato de metila), sulfeto de polifenileno, polióxidos de arileno, poliimidas, poliésteres, policarbonatos tais como policarbonato de bisfenol A, PVC, poliamidas tais como os náilons, outros copolímeros destes, e misturas destes. O material termoplástico preferido é policarbonato.
[0067] Preferivelmente, o carreador é um material não elastomérico.
[0068] Preferivelmente, o módulo elástico do material carreador varia de 1 GPa a 5 GPa, mais preferivelmente de 1,5 GPa a 3,5 GPa.
[0069] O carreador é preferivelmente transparente à luz, em particular transparente a UV, assim permitindo cura por UV de composições curáveis por UV (a
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16/30 luz é preferivelmente irradiada do lado do carreador). Se a composição curável que é utilizada for termicamente curada, então o material do carreador deve ser selecionado para portar a temperatura de cura.
[0070] Geralmente, o carreador removível tem uma espessura de 0,26 a 5 mm, preferivelmente 0,3 a 5 mm, mais preferivelmente 0,5 a 3 mm, ainda melhor 0,6 a 2,0 mm. Entretanto, a espessura do carreador não é livre e é ligada à pressão aplicada durante a etapa (e) do presente processo em uma maneira que será detalhada mais tarde.
[0071] Opcionalmente, o carreador é primeiro revestido com uma camada de revestimento de proteção e liberação (PRC). A dita camada de revestimento de proteção e liberação não é transferida durante o presente processo e fica no carreador quando ele é removido durante a etapa (g).
[0072] Alguns revestimentos hidrofóbicos tais como composições hidrofóbicas compreendendo perfluoroéter compreendendo alcoxisilano (por exemplo, Optool DSXTM da Daikin) podem ser usados como PRC para melhorar o desempenho de liberação da resina de revestimento.
[0073] Quando a superfície interna do carreador é revestida com um revestimento não transferível, tal como um revestimento de proteção e liberação, a superfície exposta do dito revestimento não transferível é considerada como sendo a superfície interna do carreador.
[0074] A superfície interna do carreador pode portar um ou mais revestimentos intencionados a serem transferidos sobre a superfície geometricamente definida do substrato. Os ditos revestimentos podem ser selecionados, sem limitação, de um revestimento anti-reflexo, um revestimento de topo anti-incrustante, um antirevestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão, um revestimento resistente ao impacto, um revestimento polarizado, um revestimento fotocromático, um revestimento tingido, uma camada impressa, uma camada microestruturada, um revestimento anti-estático. Tais revestimentos e preparação de carreadores revestidos são descritos na WO 2008/015223 e U.S. 6.562.466, que são por meio desta incorporados por referência. Estes revestimentos são aplicados sobre a superfície do
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17/30 carreador na ordem inversa com respeito à ordem desejada da pilha de revestimento sobre o substrato.
[0075] Em uma primeira forma de realização preferida, a pilha de revestimento portada pelo carreador, quando presente, compreende os seguintes revestimentos, partindo da superfície do carreador: um revestimento de topo anti-incrustante, um revestimento anti-reflexo, um revestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão e um revestimento de base resistente ao impacto. Em uma segunda forma de realização preferida, a pilha de revestimento portada pelo carreador compreende um revestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão como o único revestimento transferível.
[0076] Quando uma pilha de um ou mais revestimentos é transferida, a espessura total da dita pilha é tipicamente de 1 a 500 pm, mas é preferivelmente menor do que 50 pm, mais preferivelmente menor do que 20 pm, e ainda melhor 10 pm ou menos.
[0077] Embora a presente divulgação seja principalmente dedicada para obter uma superfície revestida lisa, é digno observar que a presente invenção também abrange o caso onde a superfície de trabalho do carreador (sua superfície interna) tem um alívio organizado de acordo com um padrão, em outras palavras, uma superfície microestruturada, que confere ao artigo óptico final uma superfície óptica tendo as propriedades comunicadas pela microestrutura (por exemplo propriedades anti-reflexivas). Neste caso, a superfície exposta do artigo óptico que resulta da etapa (g) do presente processo não é lisa. Técnicas diferentes para obter partes do molde microestruturadas são divulgadas em WO 99/29494.
[0078] A superfície microestruturada do carreador pode ser a superfície que contata a composição de revestimento curável, isto é, a superfície interna do carreador propriamente dito ou a superfície exposta de seu revestimento externo. Neste caso, a microestrutura será duplicada no revestimento curado durante o processo de revestimento. A superfície microestruturada do carreador também pode ser sua superfície que contata o revestimento mais interno que ela porta que será transferido durante o processo de revestimento.
[0079] A composição de revestimento curável é depositada na superfície interna
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18/30 do carreador, na superfície exposta da pilha de revestimento portada pelo carreador (na condição que tal pilha de revestimento esteja presente), ou em o pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel, preferivelmente em o pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel.
[0080] Por “superfície exposta da pilha de revestimento portada pelo carreador”, é significado a superfície exposta do revestimento mais externo do dito carreador.
[0081] A dita composição de revestimento curável para o uso no presente processo de revestimento é uma composição líquida, que pode ser termicamente curável (curável por calor) ou curada através de irradiação de luz (curável por luz ou curável por radiação), em particular irradiação UV, ou tanto curável por calor quanto por luz.
[0082] A cura é realizada de acordo com métodos conhecidos. Por exemplo, cura por calor pode ser realizada colocando-se a montagem formada pelo substrato, a composição de revestimento curável e o carreador em ou próximo a um dispositivo de aquecimento, tal como um banho de água quente, um forno, uma fonte de calor IR ou uma fonte de microondas. A cura por calor é tipicamente realizada em uma temperatura variando de 40 a 130° C, preferivelmente de 60 a 120° C, mais preferivelmente de 70 a 110° C.
[0083] A composição de revestimento curável não deve comunicar as propriedades ópticas do artigo óptico final e pode ser qualquer composição de revestimento curável líquida clássica, em particular uma composição usada para formar camadas de revestimento funcionais para melhorar as propriedades ópticas e/ou mecânicas de um artigo óptico tal como uma lente oftálmica. Por exemplo, uma composição de revestimento de base para melhorar a resistência à adesão e/ou ao impacto, uma composição de revestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão, assim como outras composições de revestimentos tais como uma composição de revestimento polarizada e uma composição de revestimento fotocromática ou tingidora podem servir como uma composição de revestimento curável. Em uma forma de realização preferida, a composição de revestimento curável é uma composição de revestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão.
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19/30 [0084] A composição de revestimento curável tem propriedades adesivas com a superfície da lente de Fresnel, de modo que ela obterá, depois da cura, adesão com a superfície de formação de lente de Fresnel.
[0085] A composição de revestimento curável pode ser depositada por qualquer uma das técnicas conhecidas no ramo. Ela é preferivelmente dispensada como pelo menos uma gota no centro da superfície geometricamente definida do substrato ou do carreador.
[0086] Um requerimento importante é que, no curso da etapa (e) de aplicação de pressão, a composição curável seja regularmente espalhada sobre a superfície geometricamente definida inteira do artigo óptico formando uma lente de Fresnel sem pressão em excesso, de modo que, depois da etapa de cura, é formada uma camada de revestimento lisa ou uma intercamada de adesão cobrindo a superfície geometricamente definida inteira do artigo óptico. Pressão excessiva causará bolha devido ao encolhimento da resina e a razão de Rtb mudará. A quantidade depositada da dita composição deve ser suficiente de modo a não deixar nenhuma área não preenchida depois da etapa de prensagem (e), isto é, para pelo menos encher as ranhuras da estrutura de Fresnel áspera e formar uma montagem uniforme final.
[0087] Concomitantemente, a quantidade da dita composição deve ser mantida tão baixa quanto possível para impedir o transbordamento grande da composição na periferia do artigo óptico para evitar uma etapa de limpeza adicional para eliminar o excesso da dita composição.
[0088] Em uma forma de realização da invenção, além de suas propriedades adesivas com a superfície da lente de Fresnel, a composição curável é uma composição adesiva de revestimento curável ou composição de cola curável que tem propriedades adesivas com revestimentos portados pelo carreador quando o carreador porta tais revestimentos.
[0089] Esta forma de realização é particularmente interessante quando o carreador porta revestimentos a serem transferidos. De fato, a cura da composição adesiva resulta em uma ligação segura da pilha de revestimento transferida que foi portada pelo carreador à superfície geometricamente definida do substrato através da
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20/30 camada de composição adesiva curada.
[0090] A composição de cola ou adesivo curável líquida pode compreender, sem limitação, compostos de poliuretano, compostos de epóxi e/ou compostos de (met)acrilato.
[0091] Componentes preferidos da composição líquida adesiva curável são compostos de acrilato tais como di(met)acrilatos de polietileno glicol, (met)acrilatos de poliuretano, di(met)acrilatos de bisfenol A etoxilados, vários acrilatos trifuncionais tais como triacrilato de trimetilolpropano etoxilado e tris(2-hidroxietil)isocianurato. Acrilatos monofuncionais tais como acrilato de isobornila, metacrilato de 2-hidroxietila acrilato de benzila, acrilato de feniltioetila também são adequados. Os compostos acima podem ser usados sozinhos ou em combinação. Colas adequadas estão comercialmente disponíveis da Ultra Optics Co. ou Henkel sob o nome comercial Loctite®.
[0092] Em uma forma de realização, o índice refrativo da composição de revestimento curada é diferente do índice refrativo do material formando a estrutura de Fresnel. Quanto maior a diferença do índice refrativo, melhor a potência óptica será. Nesta forma de realização, a diferença mínima do índice refrativo é > 0,03.
[0093] A composição curável pode compreender aditivos tais como corantes ópticos ou corantes fotocromáticos.
[0094] Em uma melhor forma de realização, de modo a obter um artigo óptico final livre de defeitos cosméticos e tendo uma superfície lisa, é recomendado que o carreador e o artigo óptico sejam movidos um para o outro muito cuidadosamente para difundir a composição de revestimento curável na superfície formando uma lente de Fresnel de modo a ser coberta sem deixar nenhuma área não preenchida e sem criar bolhas. O carreador é preferivelmente aplicado contra a superfície do tipo Fresnel em seu centro e muito lentamente e levemente, o que permite que a composição de revestimento líquida flua em uma velocidade muito lenta, preferivelmente em uma velocidade de menos do que 10 mm/s, mais preferivelmente em uma velocidade de menos do que 6 mm/s, ainda melhor em menos do que 5 mm/s, tipicamente em torno de 3 mm/s.
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21/30 [0095] Os presentes inventores verificaram que o nível de formação de bolhas na cura foi relacionado às características do carreador, isto é sua curvatura de base e espessura, assim como a pressão aplicada.
[0096] Consequentemente, a pressão aplicada sobre a superfície externa do carreador (isto é, a superfície do carreador que não está em contato com a composição curável e/ou revestimentos transferíveis) tem que ser cuidadosamente controlada.
[0097] Primeiramente, a pressão aplicada deve ser mais alta do que ou igual a 0,138 Bar (2 Psi), preferivelmente mais alta do que ou igual a 0,207 Bar (3 Psi), e mais preferivelmente mais alta do que ou igual a 0,345 Bar (5 Psi). De acordo com a invenção, a montagem da estrutura de Fresnel enchida com a composição de revestimento curável assim forma no final da etapa (e) uma camada tendo uma espessura uniforme. Por “espessura uniforme”, é significado que a variação da espessura sobre a área da camada inteira não tem nenhuma consequência sobre a potência óptica do artigo óptico final.
[0098] Ao contrário, quando a pressão aplicada é muito baixa ou zero, a difusão da composição curável não pode ser obtida sobre a superfície geometricamente definida inteira e não pode ser bem controlada, resultando em um revestimento final não uniforme.
[0099] Tem que ser entendido que uma “pressão aplicada” é uma diferença de pressão entre o estado onde a pressão é aplicada durante a etapa (e) e o estado onde nenhuma pressão é aplicada.
[0100] Em segundo lugar, a razão Rtb definida como: espessura do carreador (em milímetros)/pressão aplicada (em Bar) deve ser mais alta do que ou igual a 1,85, preferivelmente mais alta do que ou igual a 1,92, ainda melhor mais alta do que ou igual a 2,00. Quanto mais baixo o tamanho da estrutura da lente de Fresnel for (Áz e/ou distância entre a grade), mais baixa a Rtb pode ser usada.
[0101] Estes requerimentos primários e secundários ambos implicam que a espessura do carreador é necessariamente mais alta do que ou igual a 0,26, preferivelmente mais alta do que 0,30 mm.
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22/30 [0102] Para uma pressão aplicada e estrutura de Fresnel dadas, se a espessura do carreador for muito baixa, resultando em uma razão de Rtb mais baixa do que 1,85, o encolhimento da resina de revestimento na área do tipo Fresnel levará à formação de bolhas no artigo óptico final depois da cura. Sem desejar estar ligado a qualquer teoria particular, acredita-se que um carreador muito fino seja mais flexível e facilmente gere células de composição curável isoladas e seladas quando pressão externa for aplicada. Quanto mais forte a vedação da composição de revestimento nas células, maior o fenômeno de bolhas ocorrerá devido ao encolhimento do revestimento na célula.
[0103] Também, para uma espessura de carreador dada, se a pressão aplicada durante a etapa (e) for muito alta, resultando em uma razão de Rtb mais baixa do que 1,85, o mesmo fenômeno de formação de bolhas é observado, ao passo que nenhuma formação de bolhas ocorreria se a superfície a ser revestida fosse lisa ou pouco áspera. Embora não desejando estar ligado por qualquer teoria, acredita-se que uma pressão muito alta é propensa a causar deste modo deformação suficiente do carreador como a gerar células de composição curável isoladas, que não comunicam entre si.
[0104] Além disso, uma pressão excessiva pode comunicar qualquer deformação ao substrato.
[0105] Os presentes inventores também verificaram que o encolhimento do revestimento na área do tipo Fresnel foi afetado pelas curvas respectivas do carreador e do substrato, que têm que ser substancialmente as mesmas para evitar a formação de bolhas.
[0106] Por “curvatura de base do substrato”, é significado a curvatura de base da superfície do substrato portando a superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel.
[0107] Quando os três requerimentos do presente processo são simultaneamente satisfeitos, isto é, uma razão de Rtb > 1,85, uma pressão aplicada mais alta do que ou igual a 0,138 Bar e uma curvatura de base do substrato sendo substancialmente a mesma como a curvatura de base do carreador, o artigo óptico obtido na etapa (g) do
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23/30 presente processo exibe uma superfície de formação de lente de Fresnel uniformemente revestida, sem nenhuma formação de bolhas induzida pelo fenômeno de encolhimento do revestimento inevitável.
[0108] No artigo óptico final, a espessura da montagem formada pela estrutura de formação de lente de Fresnel (por exemplo, o revestimento do tipo Fresnel) enchida e revestida com a composição de revestimento curada é preferivelmente menor do que 300 pm, e mais preferivelmente varia de 10 a 260 nm, ainda melhor de 20 a 200 nm.
[0109] Tipicamente, a aspereza Rq da superfície exposta da superfície de formação de lente de Fresnel revestida está abaixo de 0,05 pm.
[0110] A pressão exercida na superfície externa do carreador deve ser mantida até que a composição curável seja suficientemente curada de modo que bastante adesão do revestimento curado à superfície de formação de lente de Fresnel seja obtida.
[0111] A pressão requerida, em particular pressão do ar, pode ser aplicada usando uma membrana inflável, que pode ser fabricada de qualquer material elastomérico suficientemente deformável por pressurização com fluido apropriado para incitar o carreador contra o artigo óptico. Por exemplo, um aparelho de membrana inflável colocado na superfície externa do carreador como divulgado na WO 03/004255 pode ser usado.
[0112] Preferivelmente, a pressão é primeiro aplicada na parte central do carreador e em uma segunda etapa a pressão é radialmente aumentada para a periferia do substrato.
[0113] A pressão aplicada dependerá dos tamanhos e curvaturas do substrato e carreador. Ela tipicamente variará de 0,138 a 1,38 Bar (2 a 20 Psi), preferivelmente de 0,345 a 1,03 Bar (5 a 15 Psi).
[0114] Embora a invenção tenha sido descrita com a pressão aplicada por uma membrana inflável colocada no carreador, que é a forma de realização preferida, deve ser entendido que a membrana inflável pode ser colocada na superfície externa da lente portando a superfície de Fresnel, a face externa do carreador sendo sustentada por um elemento de suporte. A pressão aplicada na superfície externa da lente
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24/30 também será aplicada, por reação, no carreador que é incitado contra o elemento de suporte.
[0115] Referindo-se agora aos desenhos, que apenas ilustram certas formas de realização da invenção, e em particular às figuras 1A a 1E, um substrato 1 tendo uma superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel 2 em sua superfície convexa é colocado em um elemento de suporte (não representado) com sua superfície convexa faceando para cima (FIG. 1A). Gotas líquidas de uma composição de revestimento curável 3 são aplicadas na superfície de formação de lente de Fresnel (FIG. 1B). Um carreador 4 tendo a mesma curvatura de base como o carreador é depois colocado sobre um elemento de suporte (não representado) com sua superfície interna faceando para baixo (FIG. 10).
[0116] Devido à geometria da estrutura de Fresnel, as gotas líquidas depositadas no lado convexo do substrato são muito estáveis, de modo que um carreador côncavo pode ser aplicado diretamente com uma aproximação lenta para evitar a criação de quaisquer bolhas. Os elementos de suporte são movidos relativamente um ao outro para levar em contato direto a composição curável 3 e a superfície interna do carreador 4 (FIG. 1D), formando assim várias células de revestimento líquidas 6.
[0117] Depois disso, os elementos de suporte são comprimidos juntos em uma tal maneira que os requerimentos de pressão e razão de Rtb da presente invenção são executados. A composição curável 3 é depois curada usando por exemplo, calor ou luz, dependendo da natureza da dita composição, a pressão aplicada é liberada, o carreador 4 é retirado e o substrato 1 tendo sua superfície de formação de lente de Fresnel aderindo-se a e revestido com a composição de revestimento curada 5 é recuperado como mostrado na figura 1E. O artigo óptico obtido exibe uma superfície lisa e uma estrutura do tipo Fresnel adequadamente protegida.
[0118] As Figuras 2A a 2E representam as etapas principais de um processo similar como divulgado em combinação com as figuras 1A a 1E exceto que a superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel 2' encontra-se na superfície côncava do substrato 1'.
[0119] As Figuras 3A a 3E representam as etapas principais de um processo
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25/30 similar como divulgado em combinação com as figuras 2A a 2E exceto que o carreador 4” porta uma pilha de revestimentos 7 em sua superfície principal interna (convexa) (FIG. 3C). Os elementos de suporte são movidos relativamente um ao outro para levar em contato direto a composição curável 3” e a superfície exposta da pilha de revestimento portada pelo carreador 4” (FIG. 3D). Neste caso, o revestimento da superfície de formação de lente de Fresnel envolve simultaneamente transferir uma pilha de revestimento sobre o substrato. O processo libera um substrato 1” tendo sua superfície de formação de lente de Fresnel sucessivamente revestido com a composição de revestimento curada 5” e a pilha de revestimento 7 como mostrado na figura 3E.
[0120] Os artigos ópticos finais obtidos pelo método da invenção têm uma qualidade óptica muito boa e não têm nenhum ou um nível muito baixo de franjas de interferência. Eles preferivelmente não absorvem luz na faixa visível (ou pouco), o que significa aqui que quando revestido em um lado de acordo com o processo inventivo, o artigo óptico tem uma absorção luminosa na faixa visível de preferivelmente 1 % ou menos, mais preferivelmente menos do que 1 %, e/ou um fator de transmissão de luz relativa no espectro visível, Tv, preferivelmente mais alto do que 90 %, mais preferivelmente mais alto do que 95 %, e ainda mais preferivelmente mais alto do que 96 %. Preferivelmente, ambas as características são simultaneamente satisfeitas e podem ser alcançadas controlando-se cuidadosamente as espessuras dos revestimentos. Como usado aqui, o fator de Tv é tal como definido no padrão ISO 8980-3 e corresponde à faixa de comprimento de onda de 380 a 780 nm.
[0121] O presente processo de revestimento pode ser aplicado na indústria da lente oftálmica (preferivelmente), mas também no campo de dispositivos de formação de imagem, televisão, instrumentos de iluminação, sinais luminosos e células fotoelétricas etc.
[0122] A invenção é ilustrada ainda pelos exemplos descritos abaixo. Estes exemplos são significados a ilustrar a invenção e não devem ser interpretados como limitando o escopo da invenção.
EXEMPLOS
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26/30
a) Considerações gerais [0123] Os artigos ópticos revestidos nos experimentos descritos abaixo foram brancos de lente aplanados compreendendo um substrato de policarbonato (diâmetro: 70 mm, curvatura de base: 7,5) e um remendo do tipo Fresnel, tipicamente tal como divulgado na WO 2007/141440 em suas superfícies convexas. O dito remendo tem um diâmetro de 50 mm, uma distância entre a grade variando de 130 a 260 pm e exibe intervalos entre duas zonas de Fresnel sucessivas variando de 20 a 90 pm. O remendo do tipo Fresnel é fabricado de um material de policarbonato tendo um índice refrativo de 1,59.
[0124] Nos exemplos 1 a 3 e C1 a C7, o carreador usado foi uma parte do molde policarbonato esférica tendo uma espessura de 0,6, 1,2 ou 2,2 mm com 7,5 de curvatura de base (exceto para os exemplos C2 e C4: 6,5) portando o revestimento de proteção e liberação descrito nos exemplos da WO 2008/015223 em sua superfície côncava interna. Este revestimento não é transferido quando da implementação do presente processo de revestimento.
[0125] Uma composição adesiva curável por UV tendo a formulação detalhada na Tabela 1 foi utilizada para revestir as superfícies do tipo Fresnel nos lados convexos das lentes. A dita composição tem um índice refrativo de 1,52 quando curada.
Tabela 1
| COMPONENTE | % |
| IBOA (acrilato de iso-bornila) | 12,67 |
| Ácido acrílico | 1,70 |
| M600 (hexa-acrilato de dipentaeritritol) | 2,87 |
| GE-30 (éter triglicidílico de trimetilopropano) | 8,62 |
| HEMA (metacrilato de 2-hidroxietila) | 25,74 |
| CN994 (acrilato de poliuretano) | 43,37 |
| UVI 6976/6992 (fotoiniciador) | 2,16 |
| DAR 1173/819 (fotoiniciador) | 1,87 |
| IRG 184 (fotoiniciador) | 1,00 |
| TOTAL | 100,00 |
b) Procedimento geral do revestimento [0126] 15 gotas (cerca de 0,3 g) da cola curável por UV detalhada na Tabela 1
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27/30 foram depositadas sobre a superfície do tipo Fresnel das lentes (no centro) e depois o carreador descrito acima foi cuidadosamente aplicado de seu lado côncavo nas gotas líquidas e na superfície convexa do tipo Fresnel. O carreador foi segurado até que a composição curável fosse adequadamente difundida para cobrir a área do tipo Fresnel inteira ou a maioria da área de Fresnel devido à gravidade do carreador. Isto reduz o risco de bolha líquida aprisionada na estrutura de Fresnel se o líquido fluir muito rápido. Depois, uma pressão de 0,345 Bar (5 Psi), 0,689 Bar (10 Psi), 1,034 Bar (15 Psi) ou 1,378 Bar (20 Psi) foi aplicada sobre o dito carreador (exceto para os exemplos C3 a C5: nenhuma pressão foi aplicada) usando um balão de ar leve para espalhar a composição de revestimento curável na superfície do tipo Fresnel inteira. Nenhuma área ficou não preenchida. Enquanto mantendo a pressão aplicada, a composição de revestimento curável foi curada por meio de irradiação durante 40 segundos com uma lâmpada UV (80 mW/cm2) localizada no lado do carreador.
[0127] A pressão foi liberada e o carreador foi removido, fornecendo uma lente tendo uma superfície do tipo Fresnel revestida. A superfície da lente de Fresnel revestida foi uma superfície lisa, portanto, ela pode ser continuamente revestida duramente ou revestida por imersão ou rotação com uma pilha anti-reflexiva quando necessário.
c) Resultados [0128] Os parâmetros e desempenhos do processo das lentes revestidas obtidas em cada exemplo são coletados na Tabela 2.
Tabela 2
| Exemplo | 1 | 2 | 3 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | C7 |
| Curvatura de base da lente | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 |
| Curvatura de base do carreador | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 | 6,5 | 7,5 | 6,5 | 7,5 | 7,5 | 7,5 |
| Espessura do carreador (mm) (1) | 2,2 | 1,2 | 2,2 | 0,6 | 1,2 | 2,2 | 1,2 | 0,6 | 2,2 | 0,6 |
| Pressão aplicada (Bar) (2) | 0,689 | 0,345 | 1,03 | 0,689 | 0,345 | 0 | 0 | 0 | 1,38 | 0,345 |
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28/30
| Razão (1)/(2) | 3,19 | 3,48 | 2,13 | 0,87 | 3,48 | + to | + TO | + TO | 1,60 | 1,74 |
| Superfície do tipo Fresnel coberta por revestimento | Boa | Boa | Boa | NG | NG | Boa | Boa | Boa | Boa | NG |
| Bolhas de ar depois da cura | Não | Não | Não | Sim | Sim | Não | Não | Não | Sim | Sim |
| Espessura do revestimento na superfície inteira | Unifor me | Unifor me | Unifor me | Unifor me | Unifor me | Não unifor me | Não unifor me | Não unifor me | Unifor me | Unifor me |
| Aspecto cosmético da lente final | Bom | Bom | Bom | NG | NG | NG | NG | NG | NG | NG |
NG: não bom [0129] A presença de bolhas de ar depois da cura foi determinada pelo olho nu em luz natural antes que o carreador fosse removido. A espessura do revestimento na superfície da lente inteira foi medida por microscopia depois que a lente revestida foi cortada em seção transversal.
[0130] O aspecto cosmético da lente final foi verificado por olho nu em luz natural depois que o carreador foi removido. Quando bolhas estavam presentes, a estrutura não foi coberta pela camada de revestimento, deixando um defeito visual na luz natural.
[0131] Como mostrado na tabela acima, o fenômeno de formação de bolhas de ar é relacionado às características da parte do molde e à pressão aplicada.
[0132] Devido a uma escolha das características do processo de revestimento, isto é, curvatura de base do carreador e lente, pressão aplicada e espessura do carreador, nenhuma formação de bolhas induzida por encolhimento do revestimento foi observada nos exemplos 1 a 3. As lentes finais obtidas nestes exemplos mostraram uma superfície lisa, e uma superfície de formação de lente de Fresnel apropriadamente revestida. A superfície revestida não criou nenhuma distorção óptica quando um objeto foi observado do começo ao fim. Devido à diferença do índice refrativo entre a composição de revestimento curada e o material formando a estrutura de Fresnel, as lentes finais tiveram uma potência óptica alta.
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29/30 [0133] O exemplo comparativo 1 é o mesmo como o exemplo 1, exceto para usar um carreador muito fino, que reduz a razão (1 )/(2) abaixo de 1,85. A lente final obtida teve muitas bolhas de ar devido ao encolhimento superficial da resina de revestimento na área do tipo Fresnel. O mesmo foi observado quando da redução da espessura do carreador do exemplo 2 ao exemplo comparativo 7.
[0134] O exemplo comparativo 6 é o mesmo como os exemplos 1 e 3, exceto para usar uma pressão muito alta, que reduz a razão (1)/(2) abaixo de 1,85. A lente final obtida teve muitas bolhas de ar devido ao encolhimento superficial da resina de revestimento na área do tipo Fresnel.
[0135] O exemplo comparativo 2 é o mesmo como o exemplo 2, exceto para usar um carreador e uma lente tendo diferentes curvaturas de base. A lente final obtida teve muitas bolhas de ar causadas por encolhimento do revestimento devido à esta divergência da curvatura de base.
[0136] Os exemplos comparativos 3 a 5 são os mesmos como os exemplos 1 a 2, exceto que nenhuma pressão foi aplicada sobre a superfície externa do carreador durante o processo de revestimento. Nenhuma formação de bolhas de ar foi observada, mas a difusão da composição curável pode não ser bem controlada, resultando em uma camada de revestimento final não uniforme.
[0137] Exemplo 4: Transferência de revestimento HMC (multirevestimento duro) para uma superfície da lente de Fresnel
a) o carreador revestido com HMC foi descrito na Pat. U.S. No 6.562.466. Um carreador de HMC de base 7,5 foi usado para a transferência do revestimento. O carreador de HMC teve uma espessura de 0,6 mm e um diâmetro de 73 mm.
b) 15 gotas (cerca de 0,3 g) da cola curável por UV detalhada na Tabela 1 foram depositadas no centro sobre a superfície do tipo Fresnel de uma lente (base 7,5) (nenhuma potência: geometria da face frontal e traseira (exceto a estrutura de Fresnel) foram as mesmas). A estrutura de Fresnel está no lado côncavo da lente que pertence à estrutura de Fresnel e teve uma altura constante (intervalos Áz) de 28 micrômetros
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30/30 entre duas zonas de Fresnel sucessivas, mas largura diferente (distâncias entre a grade) do centro à periferia (de 100 nm a 211 nm). Depois o carreador de HMC descrito acima foi cuidadosamente aplicado de seu lado convexo que portou um revestimento de HMC invertido nas gotas líquidas e a superfície de Fresnel côncava. O carreador foi segurado até que a composição curável fosse adequadamente difundida para cobrir a maioria da área de Fresnel devido à gravidade do carreador. Depois, uma pressão de 0,138 Bar (2 Psi) foi aplicada sobre o dito carreador usando um balão de ar leve para espalhar a composição de revestimento curável na superfície de Fresnel côncava inteira. Nenhuma área ficou não preenchida. A razão de Rtb foi mantida em um valor de 4,35.
c) Enquanto mantendo a pressão aplicada, a composição de revestimento curável foi curada por meio de irradiação durante 40 segundos com uma lâmpada UV (80 mW/cm2) localizada no lado do carreador. Depois da cura, o carreador foi removido com a camada de HMC transferida para uma lente de estrutura de Fresnel. A camada de revestimento HMC nesta lente de estrutura de Fresnel foi muito lisa sem nenhuma bolha. Não houve nenhuma distorção óptica observada nesta lente de Fresnel revestida. A lente de Fresnel obtida teve desempenho óptico e mecânico muito bons, tal como dureza, anti-reflexo, adesão.
Claims (20)
1. Processo para revestir pelo menos uma superfície geometricamente definida de um substrato (1) de artigo óptico, a dita superfície formando uma lente de Fresnel (2), caracterizado pelo fato de que compreende:
(a) fornecer um carreador removível (4) fabricado de um material plástico e tendo uma superfície interna e uma superfície externa, a dita superfície interna opcionalmente portando uma pilha de um ou mais revestimentos (7) tendo uma superfície exposta;
(b) fornecer um artigo óptico compreendendo um substrato (1) tendo pelo menos uma superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel (2);
(c) depositar uma composição de revestimento curável (3) sobre o pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel (2), a superfície interna do carreador (4), ou a superfície exposta da pilha de revestimento portada pelo carreador (4);
(d) mover o carreador (4) e o artigo óptico relativamente um ao outro para levar a composição de revestimento curável (3) depositada em contato com o pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel (2), a superfície interna do carreador (4) ou a superfície exposta da pilha de revestimento portada pelo carreador (4);
(e) aplicar uma pressão sobre a superfície externa do carreador (4) para espalhar a composição de revestimento curável (3) de modo a cobrir o dito pelo menos uma superfície formando uma lente de Fresnel (2);
(f) curar a camada de composição de revestimento curável (3);
(g) retirar o carreador removível (4) para recuperar o substrato (1) do artigo óptico tendo pelo menos uma superfície de formação de lente de Fresnel (2) revestida com a composição (5) de revestimento curada e opcionalmente com a pilha de revestimento transferido, em que os seguintes requerimentos são simultaneamente satisfeitos:
- a diferença entre a curvatura de base do substrato (1) e a curvatura de base do carreador (4) varia de -0,3 a 0,3;
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2/4
- a pressão aplicada na etapa (e) é mais alta do que ou igual a 0,138 Bar; e
- a razão Rtb definida como: espessura do carreador (4) (em milímetros)/pressão aplicada na etapa (e) (em Bar) é mais alta do que ou igual a 1,85.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão aplicada na etapa (e) é mais alta do que ou igual a 0,207 Bar.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão aplicada na etapa (e) varia de 0,345 a 1,03 Bar.
4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão Rtb é mais alta do que ou igual a 1,92.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o carreador (4) tem uma espessura de 0,26 a 5 mm.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o artigo óptico é uma lente oftálmica compreendendo um substrato (1) tendo uma superfície convexa principal e uma superfície côncava principal.
7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel (2) encontra-se na superfície convexa principal do substrato (1).
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a lente de Fresnel (2) compreende um conjunto de seções de lente anulares concêntricas formando zonas de Fresnel (8), e exibe intervalos Áz entre duas zonas de Fresnel (8) sucessivas tendo um tamanho mais alto do que 2 pm, os ditos intervalos Áz sendo medidos de acordo com a direção de um eixo z perpendicular à superfície do substrato (1) no centro óptico da superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel (2).
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os intervalos Áz têm um tamanho variando de 5 a 250 pm, preferivelmente de 5 a 150 pm.
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de
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3/4 que a aspereza de superfície Rq da superfície geometricamente definida formando uma lente de Fresnel (2) fornecida na etapa (b) é mais alta do que ou igual a 2 μm.
11. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os intervalos entre duas zonas de Fresnel (8) sucessivas têm um tamanho substancialmente idêntico variando de 5 a 50 μm dentro de uma área circular tendo um diâmetro de 20 mm centralizado no centro óptico da superfície geometricamente definida, e em que os intervalos entre duas zonas de Fresnel (8) sucessivas têm um tamanho variável variando de 5 a 250 μm fora da dita área circular.
12. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os intervalos entre duas zonas de Fresnel (8) sucessivas têm um tamanho substancialmente idêntico variando de 5 a 100 μm sobre a superfície geometricamente definida inteira formando uma lente de Fresnel (2).
13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o artigo óptico fornecido na etapa (b) compreende um substrato (1) pelo menos parcialmente revestido com um revestimento tendo uma superfície exposta formando uma lente de Fresnel (2).
14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície interna do carreador (4) porta uma pilha de um ou mais revestimentos (7) selecionados de um revestimento de topo anti-incrustante, um revestimento anti-reflexo, um revestimento anti-abrasão e/ou resistente ao arranhão, um revestimento resistente ao impacto, um revestimento polarizado, um revestimento fotocromático, um revestimento tingido, uma camada impressa, uma camada microestruturada e um revestimento anti-estático.
15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição (3) de revestimento curável compreende um corante óptico ou corante fotocromático.
16. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a diferença de índice refrativo entre o material formando a lente de Fresnel (2) e a composição (5) de revestimento curada é mais alta do que 0,03.
17. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de
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4/4 que o material formando a lente de Fresnel (2) é um polímero termoplástico ou de termocura escolhido de bis(carbonato de alila) de glicóis, policarbonatos, poli(metacrilato de metila), poliuretanos, politiouretanos, materiais de epóxi e polímeros obtidos de epissulfetos e (tio)uretanos.
18. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo elástico do material plástico de carreador (4) varia de 1 GPa a 5 GPa.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão Rtb é mais alta do que ou igual a 2,00.
20. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pressão aplicada na etapa (e) é mais alta do que ou igual a 0,345 Bar.
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