CN101321616B - 一种在注模机中涂覆眼镜镜片的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于注模热塑性镜片的模内涂覆的方法，该镜片位于以水平分模线(116)定位的注模机内。光学镜片(＜1，＜2)开始通过将注模热塑性树脂注射到在初始夹持力作用下保持关闭的带边缘浇口的镜片形成腔内而形成。当镜片硬到足以保持其形状时，模具(10，12)被打开。未加压的全计量的量的涂层(60f)被涂覆到镜片的中心上。涂层通过将夹持力从零逐渐升高到比初始夹持力小的第二夹持力，以将涂层压缩为均匀厚度且无条纹的层。

Description

一种在注模机中涂覆眼镜镜片的方法
技术领域
本发明涉及通过在眼镜镜片仍然位于模具中的时候将涂覆溶液涂覆在其表面上而制造原位涂覆热塑性镜片。
背景技术
最初发展通过直接注射方法进行的原位涂覆(所谓的模内涂覆)是为了提高纤维加强热固性复合物(例如SMC和BMC部件)的表面外观。在较近的几年来，它被应用到注模热塑性部件。
对于常规的注模方法，一旦热塑件硬到足以抵抗由排出引起的变形，就将其排出模具。通过当热塑件固化到不会被涂覆注射损坏的程度时，在热塑件的外表面上注射涂覆液体，而将原位涂覆注射与注模结合到一起。在获得所期望的表面覆盖度以达到一定的涂层厚度之后，更多的涂层被注射。
这种模内涂覆方法有一个优点，当模具被冷却时，涂层能够同时固化。由于通向部件的入口被限制，这些系统的大部分将涂层引到模腔的顶部，而涂层注射器位于分模线附近。通常，注模机的结构具有竖直的分模线，而可移动的模具半部沿水平方向往复运动。这样的机器的结构的一个实例可以容易地在美国专利6180043中看见。该专利涉及包含多达30％到45％的二氧化钛和其它颜料的高度光泽、不透明的涂层。明显地，对于这样的只能看见高反射外表面的涂层，如对光学涂层那样，没有对均匀性或透明性的要求。
在专利和公开文献例如美国专利6676877、WO2004/048068、US2003/0077425、2003/0082344(与国际公开说明书WO03/035354相对应)和US2003/0099809中，一种不打开模具而在模内涂覆的方法被公开。描述了该模具的几个特别地设计的特征，例如涂覆约束罩。这些特征可以防止涂覆溶液污染注模机的圆筒内的熔化的树脂或从分模线泄漏。但是，由于涂层被注射进入填充热塑性材料的无间隙的腔中，因此需要高涂覆注射压力。此外，如对光学涂层那样，没有对于涂层厚度的均匀性或透明性的要求。
美国专利5943957公开了一种当注模件仍然在模具中时将着墨的图像压印到注模件上的方法。该专利保护的方法涉及风干的常规墨水，并且不包括光学级涂层，该涂层将通过再夹持模具插入物和使涂层由于模具块内保持的热固化而涂布在镜片上。已公布的美国专利申请2003/0152693公开了镜片的压印，但是将紫外或微波可固化涂层涂覆在与注模机完全无关的铸造镜片上。
本发明提供了一种当眼镜镜片仍然在模具中时将涂层涂覆在镜片上的方法。涂层通过来自模具的热量和来自热塑性镜片的残余热量被热固化。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种产生光学品质涂层的模内涂覆系统。
本发明的另一目标是当模具被打开时，在未加压状态下将涂覆溶液涂覆到镜片上。
本发明的另一目标是将涂层共同模制为均匀厚度、无条纹的层。
本申请公开了一种通过利用模具竖直打开和关闭的水平定位的分模线，在模内将涂层涂覆在眼镜镜片上的简单方法。一般地，该方法包括将熔化的热塑性树脂注射到在初始夹持力作用下保持关闭的带边缘浇口的镜片形成腔内。当镜片硬到足以保持其形状时，打开模具，并将未加压的全计量的量的涂层涂覆到镜片的中心上。然后，通过将夹持力从零逐渐升高到小于初始夹持力的第二夹持力而共同模制涂层，以将涂层压缩为均匀厚度且无条纹的层。共同模制步骤包括将打开的模具重新夹持到相同腔容积，以将涂层沿径向向外延展到表层区域内的镜片外周。在所述重新夹持步骤过程中，涂层在无背压的情况下延展。涂层被共同模制以精确地复制部件形成表面，而不使镜片变形。
沉积步骤包括在对大气开放状态下涂覆液体涂层，所述涂层通过来自固化镜片和模具的热而热固化，并形成光学透明的涂层。模具利用100-150吨范围内的初始夹持力并竖直地打开和关闭。第二夹持力为初始夹持力的大约10％-大约90％。第二夹持力可以小于或等于初始夹持力。全计量的量的涂层在0.1ml和5.0ml之间，优选为0.1ml和0.8ml之间，更优选为0.2ml和0.5ml之间。涂层可以涂覆到聚甲基丙烯酸(甲)酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯混合物、聚酰胺、聚酯、环状烯烃共聚物、聚亚安酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷及其组合。采用碳酸酯衍生物获得了非常好的结果。液体涂层包括至少一种单、双、多或六官能团丙烯酸(甲)酯成分、引发剂和金属盐。例如，液体涂层包括至少一种六官能团丙烯酸酯成分、至少一种双丙烯酸酯成分和至少一种单丙烯酸酯成分。引发剂选自烷基芳烷基过酸成分。金属盐可以是环烷酸钴。液体涂层在基底镜片模制温度处充分地固化。
在共同模制步骤过程中，涂层被固化大约几秒到5分钟。在本发明的一个实施例中，涂层被固化大约20秒到1分钟。在本发明的另一个实施例中，涂层被固化大约1分钟到5分钟。带边缘浇口的镜片形成腔是无焦镜片形成腔、单焦距镜片形成腔、双焦距平顶镜片形成腔、三焦距平顶镜片形成腔和渐进镜片形成腔中的一种。共模的后面的阶段包括在涂层已经固化并且镜片能够承受排出力而不变形后，从模具排出镜片。模具可以再次打开以涂覆相同或不同涂层的附加层。这样的涂层可以包括光致变色涂层、防雾涂层、防静电涂层、防划痕涂层、保护涂层、防反射涂层、可渗吸涂层、透明涂层、化装用着色涂层和防污点涂层。本发明还包括通过上面描述的方法制造的热塑性眼镜镜片。
本发明提供了一种用于光学地涂覆注模热塑性镜片的方法，所述镜片位于以水平分模线定位的注模机内，所述方法包括下面的步骤：将熔化的热塑性树脂注射到在初始夹持力作用下保持关闭的带边缘浇口的镜片形成腔内；当镜片硬到足以保持其形状时，打开模具；将未加压的全计量的量的涂层涂覆到镜片的中心上；以及通过将夹持力从零逐渐升高到不大于初始夹持力的第二夹持力而共同模制涂层，以将涂层压缩为均匀厚度且无条纹的层，其中共同模制步骤包括重新夹持打开的模具。
优选地，共同模制步骤包括将打开的模具重新夹持到相同腔容积，以将涂层沿径向向外延展到表层区域内的镜片外周。
优选地，在所述重新夹持步骤过程中，涂层在无背压的情况下延展。
优选地，所述共同模制步骤包括共同模制涂层以精确地复制部件形成表面，而不使镜片变形。
优选地，将未加压的全计量的量的涂层涂覆到镜片的中心上的步骤包括在对大气开放状态下涂覆液体涂层，所述涂层通过来自固化镜片和模具的热而热固化，并形成光学透明的涂层。
优选地，所述模具竖直地打开和关闭。
优选地，初始夹持力大于100吨。
优选地，初始夹持力为150吨。
优选地，第二夹持力小于初始夹持力。
优选地，第二夹持力等于初始夹持力。
优选地，涂层的全计量的量在0.1ml和5.0ml之间。
优选地，涂层的全计量的量在0.1ml和0.8ml之间。
优选地，热塑性树脂从由聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯混合物、聚酰胺、聚酯、环状烯烃共聚物、聚亚安酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷及以上这些的组合构成的组中选择。
优选地，热塑性树脂是聚碳酸酯衍生物。
优选地，液体涂层包括一种或多种丙烯酸酯成分、引发剂和金属盐。
优选地，液体涂层包括至少一种六官能团丙烯酸酯成分、至少一种双官能团丙烯酸酯成分和至少一种单官能团丙烯酸酯成分。
优选地，引发剂选自烷基芳烷基过酸成分。
优选地，金属盐是环烷酸钴。
优选地，液体涂层在基底镜片的模制温度处充分地固化。
优选地，所述共同模制步骤包括固化涂层达20秒到5分钟。
优选地，所述共同模制步骤包括固化涂层达20秒到1分钟。
优选地，带边缘浇口的镜片形成腔是无焦镜片形成腔、单焦距镜片形成腔、双焦距平顶镜片形成腔、三焦距平顶镜片形成腔和渐进镜片形成腔中的一种。
优选地，在所述共同模制步骤之后，所述方法还包括下面的步骤：
在涂层已经固化并且镜片能够承受排出力而不变形后，从模具排出镜片。
优选地，在所述共同模制步骤之后，所述方法还包括下面的步骤：当镜片硬到足以保持其形状时，再次打开模具；再次将未加压的全计量的量的涂层沉积到镜片的中心上；以及再次通过将夹持力从零逐渐升高到第二夹持力而共同模制涂层，以将涂层进一步压缩为更加均匀厚度且无条纹的层。
优选地，再次沉积的涂层与所述沉积的涂层相同。
优选地，沉积的涂层从由光致变色涂层、防雾涂层、防静电涂层、防划痕涂层、保护涂层、防反射涂层、可渗吸涂层、透明涂层、化妆用着色涂层和防污点涂层构成的组中选择。
优选地，再次沉积的涂层与所述沉积的涂层不同。
优选地，再次沉积的涂层具有与所述沉积的涂层不同的光学功能，以产生模内多功能涂覆镜片。
优选地，沉积的涂层和再次沉积的涂层独立地从由光致变色涂层、防雾涂层、防静电涂层、防划痕涂层、保护涂层、防反射涂层、可渗吸涂层、透明涂层、化妆用着色涂层和防污点涂层构成的组中选择。
优选地，重复所述再次打开、再次沉积和再次共同模制的步骤以涂覆第三或更多层的涂层。
优选地，第二夹持力为初始夹持力的10％到90％。
优选地，涂层的全计量的量在0.2ml和0.5ml之间。
附图说明
在结合附图考虑下面将进行详细地描述的说明性实施例，将更充分地展现本发明的优点、性质和多个附加特征。在以下附图中相同的附图标记在所有附图中都表示相似的部件：
图1A和1B是示出两个不同的现有技术的涂覆系统的夹持力随时间变化的曲线图；
图1C是示出按照本发明的涂覆系统的一个实施例的比较曲线图；
图2是按照本发明一个实施例的涂覆系统装置的示意性透视图；
图3是示出按照本发明的涂覆方法的一个实施例的各个步骤的流程图；
图4是在其中加入图3中的步骤的、与图1C相似的曲线图。
具体实施方式
热塑性镜片在其被涂覆之前必须非常的干净。在常规的镜片涂覆方法中，在镜片从模具中取出并被打浇口之后，它们在被涂覆之前必须被传送通过多个不同的清洁池。为了固化，涂层通常需要热或紫外线。传送、清洁、涂覆和固化操作利用大量的空间并具有大的功率需要以操作传送机、泵、加热器和固化炉。这增加了成品的成本。因此，在镜片通过注模形成之后立即对其进行涂覆是所期望的。与现有技术不同，在排出或打浇口之前，镜片可以在接触初始环境10-20秒内进行涂覆，从而消除这些作为污染源的操作。
在WO03/031138和美国专利6180043中公开的现有技术的涂覆方法在基底形成之后，采用附加的涂层注射系统将涂层泵入模腔中。为了使在常规的注模方法中使用的模具适用于上面两篇参考文献中的方法，除了附加的涂覆约束设计或剪切边结构以减小或消除涂覆泄漏，模具必须进行修改以便容纳涂层注射器。对于大的汽车部件的单腔注射，可以将单个注射器安装在注模机的顶部上。通过采用上面的方法处理相对小的复合腔镜片模具是非常困难和昂贵的。在六腔模具中，最下面的腔具有从顶部出来的浇注物，这有效地干涉了直接位于模具上方的涂层注射器的布置。同时，在美国专利6180043中公开的涂层注射之后夹持压力的变化显著地增加了过程的复杂性。因此，出乎意料的是，按照本发明的方法以比这里提到的参考文献中任一篇的方法更简单和更有经济效益的方式涂覆镜片。
按照本发明的镜片涂覆方法的一个实施例以下面的步骤为特征。在镜片模制的冷却阶段，模具将打开以进行涂层沉积。只要镜片基底硬到足以保持模具打开，模具就可以打开。也就是说，决定像差程度和功率的镜片形状将抵抗在模具降压和真空力的作用下的变形。涂层以未加压的涂覆溶液被沉积在镜片基底上。模具被重新夹持以使涂层接触上面的模具插入物并将平坦的涂层涂覆在镜片表面上。涂层延展压力以与镜片形成的夹持力完全相同的方向和方式进行施力。一旦被封闭，涂层就会从下面利用镜片基底并从上面利用模具插入物而被加热。当镜片固化到足以从模具中排出时，提供20秒到4分钟的涂层固化阶段。
现在详细地参照附图，特别地参照图1A，其中示出US6180043中的现有技术方法的夹持力FC随时间变化的示意性曲线图。在初始的逐渐上升之后，在点IR处注射树脂。一旦汽车部件实现能够承受涂覆压力和涂覆流动压力的固化，夹持力FC逐渐下降到大约5到10吨或更小，如在实例中叙述的。涂层在点IC处受到注射压力(即正压力+P)驱动，以在部件的表面上延展。然后夹持力增加，接着经历多级的、可变的夹持力减小。该夹持力的变化形式有助于使用着色涂层涂覆的汽车部件的结构肋上的变形最小化。
现在参照图1B，现有技术方法的另一实例示出几乎在整个模内涂覆过程中所使用的恒定的夹持力。该线图表示WO03/031138中的过程，这可以被最佳地理解。同样，涂层在点IC处受到注射压力(即正压力+P)驱动，以在部件的表面上延展。
图1C中的比较曲线图示出按照本发明的在点AC处零压力0P下的涂覆应用。该方法并不平衡注射压力与夹持力。在夹持力FC轴线上，示出模具的打开，这由零FC轴线下面的虚线表示。这不是表示负的夹持力，而是示意性地示出模具的打开(在零夹持力时)在时间轴线上发生的位置。施加初始夹持力或与在镜片模制过程中被施加的力相比低得多的夹持力，以在涂覆注射之后重新夹持模具。通过采用插入物以在夹持力下延展涂层，涂层延展过程将几乎不可能使镜片的形状或表面变形，从而可以获得均匀的涂层厚度。
通常，按照本发明的方法将利用具有水平分模线的标准注模机，并且其顶部具有可移动夹持盘。该机器可以是液压、电动或混合动力的机器。电动的机器是优选的，因为模具的打开、关闭和压力增大更快。涂层分配器设置成邻近模具，并适于枢转或延伸进入打开的模具。
从图2中可以看到，将固定或静止的模具半部10定位在底部，将可移动的模具半部12定位在顶部，并能通过电动或液压夹持单元14进行竖直夹持运动。夹持单元14可以提供在光学镜片模制中典型的100吨或更大的夹持力。水平定位的分模线16位于两个模具半部之间。模具半部装备有浇注系统18。树脂螺杆注射器20与浇注系统18的输入部对齐。浇注系统18的多个部分可以位于可移动的模具半部12的相面对的表面内。
螺杆千斤顶30或类似的高度调节装置支撑接收器34内的镜片形成插入物32。循环通道36可以位于接收器内或模具块内附近，其具有借以通过温度调节器38进行循环的温度控制流体。螺杆注射器还被加热以熔化树脂。在聚碳酸酯的情况下，螺杆注射器可以具有500到600华氏温度的加热范围。温度调节器38可以将接收器34加热到200到300华氏温度的范围。类似的温度控制管路可以位于可移动的模具半部12内。
过程控制器50被联接到夹持单元14、树脂注射器20、温度调节器38和其它部件上以调整镜片的模制，这是现有技术中已知的。按照本发明的一个实施例，还提供了联接到控制器50上的涂层涂覆器60。更具体地，涂层涂覆器60邻近模具半部安装，以进行枢转、滑动或其它往复运动来将涂覆器头部60a定位在镜片腔或镜片上。例如，涂覆器60架设到下面的静止模具半部10的侧部。示为T形臂的臂60b装备有由小齿轮60d驱动的齿条60c。当被控制器50启动时，小齿轮60d沿与平面16平行的方向驱动臂60b进入打开的模具，以将头部60a定位在刚刚注射的镜片质量上。全计量的量(full metered charge)或滴的涂层60e、f被沉积到待涂覆的每个镜片L1、L2上。臂60b可以枢转、摆动或沿着另一路径运动以将其带到附图中所示的位置。可以使用一个头部来顺序地将涂层涂覆到每个镜片上。对于4、6或8腔(或更多)的模具，可以使用附加的头部或顺序涂覆。很清楚，通过同时涂覆涂层和缩回以快地关闭模具，更多的头部将减少循环时间。缩回的位置以虚线示出在臂60b的左侧。
按照本发明，镜片模制过程将包括下面的步骤。在注射(和任意封装阶段)之后，模具在镜片模制的冷却阶段打开。涂层在圆形镜片的中心上被沉积为未加压的涂覆溶液。模具被重新夹持以使涂层接触上部的模具插入物并将其延展为镜片表面上的均匀层。涂层延展压力以与镜片形成夹持力几乎相同的方向和方法施加。涂层从下面被镜片加热，从上面被上部的模具插入物加热。采用20秒的最小涂层固化阶段，使镜片获得充分的固化以从注模机排出。
参照图2、3和4可以看到，常规的循环启动从步骤100中的模具的关闭、步骤102中的注射树脂(IR)和步骤104中的可选地施加封装压力开始。在此注射阶段期间，利用大约100吨或更大的初始夹持力。一旦镜片硬到足以保持模具打开，在步骤106中将模具打开。模具的打开产生模具的可移动侧的向上的竖直缩回。臂60b前进，在步骤108中涂覆涂层。例如，对于各种倍率和配置的镜片，涂层可以被涂覆在镜片的中心上或附近。镜片通常全部具有圆形的外周。在臂60b缩回之后，可移动的模具半部12关闭以在整个镜片上表面110上延展涂层。涂层从镜片的中心或中心附近沿径向向外延展到圆形外周。在共同模制阶段112过程中，小于或等于初始夹持力的第二夹持力被利用。一旦获得第二夹持力，它可以保持恒定，直到注射阶段启动。在涂层固化且镜片被充分固化之后，在步骤114中模具被打开，并且在步骤116中排出经过涂覆和固化的镜片。
对于多对腔的模具，本发明包括通过相应数量的浇注装置供给的两对或多对镜片腔。浇注装置从联接到树脂螺杆上的中心源径向向外延伸。径向延伸的浇注装置位于水平平面内。镜片形成腔布置在每个浇注装置的外部末端。在一个实施例中，涂层涂覆器具有以与镜片形成腔相同的间隔关系定位的四个头部。涂覆器的臂延伸进入打开的模具中直到每个头部位于在每个部件形成腔内的镜片的正上方的位置。涂层以零压力同时被滴注到每个镜片的中心上。头部可以通过具有双T形、正方形/矩形、菱形或X形的涂覆器的臂保持。对于模制3对、4对或多对的镜片，涂覆器的臂可以是具有中心毂和6、8或更多个从中心毂向外径向延伸的腿部的圆形或十字架形。可以对多个涂覆器设置涂覆溶液的一个存储器。每个涂覆器可以具有其自己的涂覆溶液存储器。在一个先进的涂覆系统中，可能期望的是在第一涂层充分固化以接收第二涂层之后，通过重复步骤106-112涂覆两个不同的涂层。可以提供两个或多个涂层的中心存储器，而为每个镜片供给一个或两个涂覆器头部。每个镜片可以交替地具有供给一个或两个单独的涂覆器头部的两个相应存储器。
更具体地，制造模内涂覆热塑性镜片的方法包括下面的步骤：
a.首先，进行有规律的注模循环以模制热塑性镜片；
b.在镜片模制循环结束时，打开模具而不排出镜片，所以镜片仍然以凸面朝上的方式位于腔内。取决于待涂覆的镜片的表面，镜片也可以以凹面朝上的方式模制；
c.将涂覆液体沉积在镜片凸面(或凹面)的中心；
d.通过向下移动上模具半部而在紧接着涂层沉积之后重新夹持模具。涂层被成吨的夹持压力压缩并被延展以覆盖整个镜片凸面(凹面)。涂层通过来自模具盘的热量和镜片基底的残余热量热固化。涂层厚度取决于镜片基底的收缩性和可压缩性。
e.在20秒到5分钟之后，优选地在20秒到1分钟之后，重新打开模具并排出被涂覆的镜片。
可在该方法中使用的基底可以是任意可注模的镜片材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯混合物、聚酰胺、聚亚安酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷、环状烯烃共聚物等等。在一个优选的实施例中，基底是聚碳酸酯。
注射循环是惯常的并取决于热塑性材料的性质。通常，模具温度从240华氏温度到290华氏温度，熔化温度从540华氏温度到600华氏温度，封装压力从5000psi到15000psi，封装时间从10秒到50秒，冷却时间从60秒到265秒。
实例1
首先，6基底10mm厚的PC镜片在注模机上被注模，在该注模机中模具具有水平定位的分模线。顶部的模具插入物是将形成镜片前表面的凹入的插入物，底部的模具插入物是将形成镜片后表面的凸出的插入物。主要的模制参数包括模具温度设置为270华氏温度，熔化温度从550华氏温度到560华氏温度，封装压力设置为10950psi达45秒，冷却255秒。
在模制循环结束时，打开模具以进行涂层沉积。没有将镜片从腔内移除，0.25ml的可热固化涂层采用自动分配器被沉积到注射镜片的中心。模具被重新夹持并在270华氏温度下被保持30秒。最后，模具被打开并从模具插入物排出光学清晰、无条纹的涂覆镜片。
下面是在该实例中采用的涂层的成分。
  成分   浓度(％)
  Ebecryl 5129   50.0
  Ebecryl 284N   26.0
  羟基丙烯酸甲酯   15.28
  丙烯酸异冰片酯   7.6
  过苯甲酸叔丁酯   1.0
  环烷酸钴   0.1
  表面活化EFK 3034   0.02
按照本发明的涂层有利地提供和/或包括至少下面的特征：
-涂层是无溶剂的；事实上在模内涂覆过程中不应当有挥发性的成分(VOC)产生，其可能干扰聚合参数并由此干扰镜片的光学性质；
-当不侵蚀热塑性基底而保持其光学清晰度的同时，涂层在热塑性基底高模制温度下被固化；
-在涂层凝胶和此后的迅速固化之前，涂层可以流过镜片的前表面；动力学参数对于改进流动特性很重要；
-涂层将有利地给予眼镜镜片所希望的功能性的性质，例如着色性、抗划痕性等等。
按照本发明的涂层是可热固化的、光学清晰的、在涂覆到镜片上后不会显示出可见的条纹，并且包括与镜片材料相容的光学透明涂层，以便当对镜片材料施加所希望的特征(着色、抗划痕等等)时，在不导致任意不希望的影响的情况下与之粘合。
按照本发明的涂层成分优选地具有较小的溶解力并包括丙烯酸脂成分。丙烯酸脂成分优选地是热固化的，这意味着涂层可以通过偶氮基、过氧化物和/或端基封闭叔胺被固化。从化学上来说，涂层成分优选地包括由多达6个官能团构成并具有不同分子量的多官能团丙烯酸脂。优选地，本发明包括改性为满足不同竞争需要的多官能团聚氨酯丙烯酸酯涂层。例如，这样的涂层需要保持为液体形式以沿着热的模具插入物流动得到均匀的厚度，然后非常迅速地聚合，因为镜片模制过程延长了涂覆设定时间。事实上，用于本发明的涂层有利地保持为液体形式以沿着加热的模具插入物流动得到均匀的厚度，然后迅速地聚合。
更具体地，按照本发明的涂层成分优选地包括丙烯酸脂，其包括单官能团丙烯酸脂和/或单官能团丙烯酸甲酯(例如丙烯酸异冰片酯和羟基丙烯酸甲酯)、四官能团丙烯酸脂和/或四官能团丙烯酸甲酯以及六官能团丙烯酸脂和/或六官能团丙烯酸甲酯。可以用于本发明的示例性的丙烯酸脂可以包括且不限于活性多官能团丙烯酸脂，优选地六官能团聚氨酯丙烯酸酯。例如，用于本发明的示例性的丙烯酸脂可以包括六官能团丙烯酸脂和至少一个双官能团丙烯酸脂。如在这里提到的，术语“丙烯酸(甲)脂”指的是相应的丙烯酸脂或丙烯酸甲脂。
丙烯酸脂可以从UCB化学药品公司或从Sartomer and Henkel(一个德国公司)获得，在一个实施例中可以包括例如EbecrylTM牌的丙烯酸脂。根据本发明可以使用的EB数字格式的各种Ebecryl丙烯酸脂的简介如下：
1)284：用HDOHA稀释12％的脂族氨酯丙烯酸酯。极好的耐光性、外部耐久性、韧性和很好的柔性。
2)1290：含丙烯酸多元醇稀释剂的六官能团脂族氨酯丙烯酸酯。提供快速的固化和极好的硬度、溶解性和抗磨性。
3)5129：结合了很好的抗划痕性和改进的柔性的六官能团脂族氨酯丙烯酸酯。
4)8301：含丙烯酸多元醇稀释剂的六官能团脂族氨酯丙烯酸酯。
甲基丙烯酸羟丙酯的使用提供了特别的益处以减慢涂层成分中的反应。3个或更多官能团的多官能团丙烯酸脂将有利地提供更多的交联并导致更高的抗磨性。例如，六官能团丙烯酸酯由于具有六(6)个官能团而将提供高度的交联。这些高官能团丙烯酸酯的氨甲酸乙酯主链提供了柔性和更高的抗热能力。双官能团丙烯酸酯类被用于增加柔性和硬度，并用于在一定程度上为可加工性控制配方粘度。
单官能团丙烯酸甲酯(例如甲基丙烯酸羟丙酯)用作单官能团稀释剂和动力学改性剂。它被用于终止反应或减慢聚合的传播，这样，它将具有一定的稳定性和用于加工的活性窗口。用于按照本发明的合成物中的单官能团丙烯酸甲酯用作活性稀释剂和动力学改性剂，以改进流动特性。
关于术语丙烯酸酯，应当注意的是，丙烯酸甲酯和其它不饱和成分(无论是单官能团还是多官能团的)可以除了丙烯酸酯之外也被使用，或代替丙烯酸酯使用。在某些情况下，丙烯酸甲酯可以在聚合过程中经历更慢的化学反应。丙烯酸酯或丙烯酸甲酯成分可以选自包括例如2到大约6个官能团的聚氨酯丙烯酸酯的族。
在本发明的一个优选的实施例中，高分子量的丙烯酸酯(例如，在25℃时具有至少为1000厘泊(cps)或更高的分子量的丙烯酸酯)被优选地用于按照本发明的眼镜注模。该实施例提供了粘度和涂层成分在加热表面上的流动的改进控制的优点。例如，高注射压力需要高粘度流动以在施加挤压时允许更高的温度(也就是说，高于室温)。应当注意的是，粘度可以基于特定的注模参数和需要进一步根据需要被调节。
在本发明的一个实施例中，涂层成分优选地包括由引发剂(例如过苯甲酸叔丁酯)固化的丙烯酸脂基。事实上，本发明的热固化过程利用自由基聚合。引发剂(过苯甲酸叔丁酯)热分解以产生自由基(也就是说，通过热加热产生自由基反应)。然后这些自由基攻击单体或低聚体(活性多官能团丙烯酸酯)以传播反应来形成长的分子链，并最终形成交联网。
按照本发明的模内涂层成分优选地还可以包括至少一种丙烯酸酯和/或一种引发剂以及至少一种金属盐。引发剂可以选自例如烷基芳烷基过酸(alkyl aralkyl peracide)、偶氮衍生物和端基封闭的叔胺，优选地选自过氧化酮、过氧化二酰、二烷基过氧化物、过氧化二缩酮(diperoxyketal)和过氧化酯，在一个非常优选的实施例中，包括过氧化苯甲酸叔丁酯和氧化苯甲酸叔戊酯。
这里公开的实例优选地采用从具有金属盐促进剂的烷基芳烷基过酸衍生的过氧化物。过氧化物被用作通过自由基反应固化涂层。金属盐促进剂帮助迅速地产生自由基和使氧气阻聚最小化。金属盐和过氧化物浓度被优选地选为适合当前过程的固化循环。浓度比例可以按需要变化以适应特定过程要求。同样，虽然使用过氧化物用于固化是优选的方法，并且更具体地氧化苯甲酸叔丁酯和氧化苯甲酸叔戊酯是优选的候选物，但是用于固化的选择性的方法可以包括偶氮基和端基封闭的叔胺的使用。
金属盐优选地选自环烷酸钴、辛酸钴、新癸酸钴、环烷酸铜、环烷酸锌和辛酸钾，优选地，金属盐包括环烷酸钴。
在一个实施例中，按照本发明的一个示例性的涂层成分包括下面各项：(a)至少一种六官能团丙烯酸酯和/或六官能团丙烯酸甲酯成分；(b)至少一种双官能团丙烯酸酯和/或双官能团丙烯酸甲酯成分；(c)羟基丙烯酸甲酯；(d)丙烯酸异冰片酯；(e)过苯甲酸叔丁酯；(f)环烷酸钴。
按照本发明的一种模内涂层成分还可以选择性地包括优选地选自氟化表面活化剂或硅酮表面活化剂的表面活化剂。也就是说，例如氟化表面活化剂(例如，BFKA 3034)或硅酮表面活化剂(例如，Silwet L-7602)的表面活化剂可以包括在按照本发明的涂层成分中。涂层活化剂中的表面活化剂可以被添加以改进模具表面的可润湿性。
涂层成分还可以选择性地包括丙烯酸或环氧官能团胶体，例如OG-101或OG-103(可以从Clariant获得)，或具有丙烯酸硅烷的官能团胶体硅石，或其它胶体，例如胶体铈、胶体铌和胶体锑。
按照本发明的模内涂层成分还可以选择性地包括例如可以选自例如异丙氧基、甲基三甲氧基硅烷和四乙氧基甲硅烷的锆盐的金属醇盐。
按照本发明的涂层成分还可以选择性地包括至少一种二向色染料、光致变色染料和/或一种液晶。
本领域的技术人员可以理解的是涂层应当优选地在镜片基底模制温度下保持其品质，例如对于聚碳酸酯基底，这样的温度为大约250华氏温度。
在光学镜片的涂覆时，按照本发明的涂层是光学清晰的，其厚度可以从大约1微米到100微米。例如，典型的抗磨性涂层厚度从大约1微米到8微米，光致变色系统可以高达大约20微米或更大。
有利地，按照本发明的模内涂层成分提供了非常好的抗磨性质。为了进一步增加抗磨性，在按照本发明的涂层配方中包括丙烯酸或环氧的官能团胶体也是可以的，如上面所讨论的。金属醇盐及其衍生物也可以如上面讨论的选择性地被加入以增加折射率、抗磨性，并且也许会影响聚合速度。
按照一个实施例，按照本发明的涂层成分包括下面各项：
六官能团聚氨酯丙烯酸酯  范围：大约33％-52％  优选地：50％
脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯  范围：大约13％-31％  优选地：25.6％
丙烯酸异冰片酯          范围：大约6％-9％    优选地：7.6％
甲基丙烯酸羟丙酯        范围：大约12％-18％  优选地：15.4％
四丁基过氧化苯甲酸脂  范围：大约0.5％-2％ 优选地：1％
金属络合物            范围：大约0.25％-1％ 优选地：0.4％
实例2
具有附加+2.00的6.5基底的双焦距镜片在注模机上被注模，在该注模机中模具具有水平定位的分模线。顶部的模具插入物是将形成镜片双焦距表面的凹入平顶28mm(毫米)双焦距插入物，底部的模具插入物是将形成镜片后表面的6基底凸出插入物。主要的模制参数包括模具温度设置为270华氏温度，熔化温度从550华氏温度到565华氏温度，封装压力设置为10533psi达45秒，冷却210秒。
在模制循环结束时，打开模具以进行涂层沉积。没有将镜片从腔内移除，0.25ml的可热固化涂层采用自动分配器被沉积到注射镜片的中心。使用的涂层配方与实例1中的相同。模具在270华氏温度下被重新夹持60秒。
当模具第一次打开时，在涂层沉积之前，可以观察到平顶结构被非常好地复制在镜片前表面中。在涂层固化和模具重新打开之后，从模具中排出光学清晰、无条纹的被涂覆的双焦距镜片。平顶结构也被非常好地保持在涂层和镜片基底中。
光学级涂层采用平顶结构很难获得，包括双焦距和三焦距镜片。平顶附近的表面不连续性与涂层干涉到镜片表面上并从镜片表面流出，这不良地影响了常规的旋涂和浸涂技术。本发明以“模制”涂层的外表面的方式，利用部件形成表面压缩涂层/镜片整体，以形成均匀厚度的涂层。
该实例表明了本发明的一个重要的特征，其被称为“共同模制”。将共同模制限定为以下过程，其中模具利用夹持力重新夹持到涂层滴上，然后夹持力从零逐渐上升到第二夹持力。一旦第二夹持力达到其最大值，第二夹持力可以保持恒定。最大值可以小于或等于用于模制镜片的初始夹持力。换句话说，第二夹持力不大于初始夹持力。在第二夹持力下，涂层和镜片被联合地模制和压缩在一起。虽然共同模制在本发明的每个实施例中都存在，但是其益处结合不连续镜片表面才最容易认识到，例如在实例2中描述的平顶双焦距。共同模制帮助在涂层中复制镜片表面的形状。共同模制始终采用相同的固定腔容积并用由树脂收缩产生的表层区域容纳涂层。这有助于使涂层厚度均匀，其是产生光学清晰涂层的重要因素。
本发明的方法涂覆出与平坦的镜片一样成功的平顶镜片。虽然镜片与镜片之间的厚度是不同的，但是每个镜片在其整个表面上具有均匀的厚度。在实现特别地设计为包含液体涂覆溶液的模具时，变化应当受到限制。
实例3
首先，6基底10mm厚的聚碳酸酯镜片采用与实例1相同的机器和相同的模制参数被注模。然后，模具被打开，含蓝色染料的0.25ml的液体涂层滴被沉积到镜片前表面的中心。然后模具被重新夹持以热固化涂层2分钟。这对应于图3中的流程图的步骤100-112。然后，模具被重新打开，另一不含蓝色染料的0.25ml涂层滴被沉积到已经被涂覆的镜片前表面的中心。然后模具被重新夹持另外5分钟以固化涂层。该第二次涂层涂覆遵循步骤120中的路径，其中步骤106、108和110被重复。最后，模具被打开并从模具中排出光学清晰、无条纹的双层涂覆镜片。
在该实施例中，第一次全计量的量是0.25ml。第二次全计量的量是0.25ml。换句话说，用于给定的层的所有涂层一次一滴地涂覆在镜片的中心。
或者，可以涂覆不同的涂层，每一层都具有不同的光学功能以产生模内多功能涂覆镜片。多个涂层可以独立地选自光致变色涂层、防雾涂层、防静电涂层、防划痕涂层、保护涂层、防反射涂层、透明涂层、化装用着色涂层、防污点涂层。
按照本发明的开模涂层涂覆的一个重要方面是在重新夹持的初始阶段110，涂层能够在低背压或无背压的情况下延展。例如，当涂层开始在接触上部的镜片插入物的情况下延展时，分模线可以仍然被打开而不导致背压。当模具进一步关闭时，涂层可以继续以非常低的背压延展。这样，涂层在松弛的情况下覆盖整个镜片表面，这有助于产生无条纹的被涂覆镜片，甚至在涂覆两个涂层时。该延展情况与共同模制过程结合就产生具有非常高光学品质的均匀薄涂层，并减少或消除多种镜片表面外形上的条纹。条纹是涂层内的波浪形外形，其可以导致由于从顶点到凹槽的不同厚度引起的变形。
对镜片生产、在其中用于涂层的材料和加工其的方法的优选实施例(其作为示例性的，而非限制性的)进行了描述，应当注意的是本领域的技术人员可以根据上面的教导作出修改和变化。因此，可以理解的是，可以对本发明公开的、在由所附的权利要求书概述的本发明的范围和精神内的特定实施例进行改变。因此，采用专利法所需要的细节和特性对本发明进行了描述，专利证书所要求保护和想要保护的内容在所附的权利要求书中作了陈述。

Claims (32)

1.一种用于光学地涂覆注模热塑性镜片(L1，L2)的方法，所述镜片位于以水平分模线(16)定位的注模机内，所述方法包括下面的步骤：
将熔化的热塑性树脂注射(102)到在初始夹持力作用下保持关闭的带边缘浇口的镜片形成腔内；
当镜片硬到足以保持其形状时，打开(106)模具(10，12)；
将未加压的全计量的量的涂层(60e，60f)涂覆(108)到镜片(L1，L2)的中心上；以及
通过将夹持力从零逐渐升高到不大于初始夹持力的第二夹持力而共同模制(110，112)涂层，以将涂层压缩为均匀厚度且无条纹的层，其中共同模制步骤包括重新夹持打开的模具。
2.如权利要求1所述的方法，其中，共同模制步骤(110，112)包括将打开的模具(10，12)重新夹持(110)到相同腔容积，以将涂层(60e，60f)沿径向向外延展到表层区域内的镜片外周。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在所述重新夹持步骤(110)过程中，涂层(60e，60f)在无背压的情况下延展。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述共同模制步骤(110，112)包括共同模制涂层(60e，60f)以精确地复制部件形成表面，而不使镜片(L1，L2)变形。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，将未加压的全计量的量的涂层涂覆到镜片的中心上的步骤(108)包括在对大气开放状态下涂覆液体涂层(60e，60f)，所述涂层通过来自固化镜片(L1，L2)和模具(10，12)的热而热固化，并形成光学透明的涂层。
6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述模具(10，12)竖直地打开和关闭。
7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，初始夹持力大于100吨。
8.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，初始夹持力为150吨。
9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，第二夹持力小于初始夹持力。
10.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，第二夹持力等于初始夹持力。
11.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，涂层(60e，60f)的全计量的量在0.1ml和5.0ml之间。
12.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，涂层(60e，60f)的全计量的量在0.1ml和0.8ml之间。
13.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，热塑性树脂从由聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯混合物、聚酰胺、聚酯、环状烯烃共聚物、聚亚安酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷及以上这些的组合构成的组中选择。
14.如权利要求1所述的方法，其中，热塑性树脂是聚碳酸酯衍生物。
15.如权利要求5所述的方法，其中，液体涂层(60e，60f)包括一种或多种丙烯酸酯成分、引发剂和金属盐。
16.如权利要求15所述的方法，其中，液体涂层(60e，60f)包括至少一种六官能团丙烯酸酯成分、至少一种双官能团丙烯酸酯成分和至少一种单官能团丙烯酸酯成分。
17.如权利要求15所述的方法，其中，引发剂选自烷基芳烷基过酸成分。
18.如权利要求15所述的方法，其中，金属盐是环烷酸钴。
19.如权利要求5所述的方法，其中，液体涂层(60e，60f)在基底镜片的模制温度处充分地固化。
20.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述共同模制步骤(110，112)包括固化涂层(60e，60f)达20秒到5分钟。
21.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述共同模制步骤(110，112)包括固化涂层(60e，60f)达20秒到1分钟。
22.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，带边缘浇口的镜片形成腔是无焦镜片形成腔、单焦距镜片形成腔、双焦距平顶镜片形成腔、三焦距平顶镜片形成腔和渐进镜片形成腔中的一种。
23.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在所述共同模制步骤(110，112)之后，所述方法还包括下面的步骤：
在涂层已经固化并且镜片能够承受排出力而不变形后，从模具排出(116)镜片。
24.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在所述共同模制(110，112)步骤之后，所述方法还包括下面的步骤(120，112)：
当镜片硬到足以保持其形状时，再次打开(106)模具；
再次将未加压的全计量的量的涂层沉积(108)到镜片的中心上；以及
再次通过将夹持力从零逐渐升高到第二夹持力而共同模制(110，112)涂层，以将涂层进一步压缩为更加均匀厚度且无条纹的层。
25.如权利要求24所述的方法，其中，再次沉积的涂层与所述沉积的涂层(60e，60f)相同。
26.如权利要求24所述的方法，其中，沉积的涂层(60e，60f)从由光致变色涂层、防雾涂层、防静电涂层、防划痕涂层、保护涂层、防反射涂层、可渗吸涂层、透明涂层、化妆用着色涂层和防污点涂层构成的组中选择。
27.如权利要求24所述的方法，其中，再次沉积的涂层与所述沉积的涂层(60e，60f)不同。
28.如权利要求27所述的方法，其中，再次沉积的涂层具有与所述沉积的涂层不同的光学功能，以产生模内多功能涂覆镜片(L1，L2)。
29.如权利要求28所述的方法，其中，沉积的涂层(60e，60f)和再次沉积的涂层独立地从由光致变色涂层、防雾涂层、防静电涂层、防划痕涂层、保护涂层、防反射涂层、可渗吸涂层、透明涂层、化妆用着色涂层和防污点涂层构成的组中选择。
30.如权利要求24所述的方法，其中，重复所述再次打开(106)、再次沉积(108)和再次共同模制(110，112)的步骤以涂覆第三或更多层的涂层。
31.如权利要求9所述的方法，其中，第二夹持力为初始夹持力的10％到90％。
32.如权利要求12所述的方法，其中，涂层(60e，60f)的全计量的量在0.2ml和0.5ml之间。
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