CN101346222B - 使用冲压涂布来涂布眼用透镜的方法 - Google Patents

Abstract

生产模内涂覆透镜的方法，和通过该方法生产的涂覆透镜。在注射成型机的合模线上或与其相邻地提供具有测量量的热固性丙烯酸酯基涂料溶液的铅版(80a)。将可充气有机硅气囊(70b)浸渍在铅版内以拾取涂料的薄膜。气囊沿着垂直轴或平面或者其他路径输送以靠着加热的模具插件(46a)挤压该涂层，气囊暂停，同时涂料预固化和剥离气囊，从而在模具插件上留下涂层。闭合模具并将热塑性树脂注入到模腔内以形成涂覆眼用透镜。

Description

使用冲压涂布来涂布眼用透镜的方法

技术领域

本发明涉及采用冲压机将涂料施加到注射成型机的插件上，然后注射树脂以形成涂覆眼用透镜。

背景技术

最初开发了经由直接注射的就地涂布，所谓模内涂布来改进通过压缩模塑成型的片状模塑料(SMC)部件的表面外观。近年来，已将其应用于注射成型的热塑性部件。

对于普通注射成型工艺，一旦热塑性片足够刚性以抗顶出引起的变形，则将它顶出模具。对于就地涂布注射，当热塑性片凝固到它将不会被涂布注射破坏的程度时，经由在热塑性片的外表面上注射热固性涂料液体其与注射成型一体化。在得到所需表面覆盖率后，注射更多的涂料以实现一定的涂层厚度。通过来自热塑性片的残留热量和连续加热的模具，涂层热固化。

美国专利5,943,957公开了当它们仍在模具内时，在注射成型片上垫片印刷油墨图像的方法。该专利方法涉及风干的常规油墨，并且不涉及通过将模具插件再夹紧和在模具块中借助保留的热量使涂层固化从而在透镜上铺展的光学等级涂料。

US2003/0152693A1公开了将涂料施加到光学表面的冲压涂布(stamp coating)法，所述光学表面包括透镜表面和用于透镜浇铸的模具表面。该方法基于下述技术，其中使用由可变形的材料制成的气球从容器，所谓的铅版(cliché)中拾取一定量的涂料。在其上具有涂料的可变形的气球然后冲压透镜表面，以使涂料从气球表面转移到透镜表面上。然后UV固化涂覆透镜。然而，透镜冲压涂布尚未成功地应用到注射成型上以生产就地涂覆的眼用透镜。因此，希望提供合适的涂料组合物和用于将模内涂布应用到注射成型的热塑性透镜的方法。

发明内容

与注射成型一体化的就地涂布是当它仍然在模具内部时，就地涂布注射成型的热塑性透镜，例如聚碳酸酯透镜的方式。可在透镜模塑之前，借助冲压将涂料施加到模具插件。在这种情况下，涂料随后将被转移到透镜表面。

因此，本发明的目的是提供制造就地涂覆热塑性透镜的方法。

本发明的目的是公开模内涂布方法以制造涂覆热塑性透镜，其中在高剪切、高温热塑性熔体注射之前，将涂料施加到热插件金属表面。

本发明的目的是提供产生光学质量的涂层的模内涂布体系。

本发明另一目的是改进注射成型循环以在其中引入涂布阶段。

本发明另一目的是提供涂料组合物，它在室温下稳定且为液体，并且在模具插件温度下快速固化。

本发明进一步的目的是提供灵活的技术以在模具插件上冲压涂层。

更特别地，首先借助冲压将光学涂料施加到加热的模具插件。使用其材料具有良好润湿性以便从铅版拾取涂料并且在热塑性透镜的模塑温度下具有一定耐温性的可变形的垫片(pad)，进行冲压。然后将垫片压靠热金属插件2分钟以使涂层热预固化。因此当垫片缩回时，在插件的光学表面上形成薄涂层，且没有残留的涂层被垫片带走。然后闭合模具并注射热塑性熔体。通过来自热熔体的热进一步固化该涂层，并且当透镜从模具中顶出时转移到透镜表面。

在本发明所涉及的各种方法的一般概述中，提供通过预处理敞开的注射成型机的加热的模具插件来制造模内涂覆眼用透镜的方法。铅版配置有圆形的蚀刻凹槽，所述蚀刻凹槽含有热活化的热固性丙烯酸基涂料溶液。将有机硅膜浸渍在凹槽内以接触涂料溶液。借助有机硅膜输送液体涂料到加热的模具插件，然后将该膜挤压在插件上直到涂层预固化。移去有机硅膜并闭合模具。在闭合的模具内注射热塑性树脂。一旦透镜凝固，打开模具并顶出模内涂覆眼用透镜。

将凹槽蚀刻到10微米至50微米的深度。选定圆形凹槽的直径以分配完全覆盖弧形插件表面的充足的涂料。铅版含有0.2ml至0.5ml的涂料溶液。有机硅膜是充气到5psi-20psi压力的可充气气囊。气囊在插件上的压力维持1.5分钟至5分钟的时间。热塑性基材选自聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯共混物、聚酰胺、聚酯、环烯烃共聚物和聚氨酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷及它们的组合。热塑性基材可以是聚碳酸酯衍生物。

液体涂料至少包含混合物，该混合物由(甲基)丙烯酸酯化合物中的一种或更多种、引发剂和金属盐组成。该液体涂料至少包含混合物，该混合物由至少一种六官能丙烯酸酯化合物、至少一种双官能丙烯酸酯化合物和至少一种单官能丙烯酸酯化合物组成。引发剂选自烷基芳烷基过酸化合物。金属盐是环烷酸钴。本发明还涉及根据该方法制造的涂覆热塑性眼用透镜。

在本发明的一个实施方案中，当活动的半模垂直打开时，在循环的开始，在下部半模的水平表面上提供铅版。膜、铅版和模具插件全部具有中心点，并且其中在所述浸渍步骤期间，沿着共同的垂直轴对准该三个中心点，并且其中所述输送步骤包括输送该膜以使其中心点保持在垂直轴上。该铅版含有0.1ml至0.8ml的液体涂料溶液。

在备选的实施方案中，当活动的半模打开时，在循环的开始，将铅版水平定向并与一个半模相邻。膜、铅版和模具插件全部具有中心点，并且其中在所述浸渍步骤期间，沿着共同的垂直平面对准三个中心点，并且其中所述输送步骤包括输送该膜以使其中心点保持在垂直平面上。

附图说明

结合附图考虑到以下详细描述的示例性实施方案时，将更加充分地理解本发明的优点、性质和各种附加的特征。在附图中，其中类似的附图标记表示在视图中类似的部件：

图1是表示根据本发明第一实施方案的模内涂布步骤的流程图。

图2是说明涂料如何施加到模具插件的示意图。

图3是表示根据本发明第二实施方案的模内涂布步骤的流程图。

图4A、4B和4C是说明如何施加涂料到模具插件的一系列示意图。

图5是表示涂料施加到垂直定向的模具插件的另一示意图。

具体实施方式

此处所述的方法提供模内涂覆眼用透镜。提供在室温下稳定且为液体的丙烯酸基涂料溶液。可作为未加压的液滴将该涂料施加到插件，然后通过可充气气囊在插件上铺开。或者，气囊可施加已经在铅版内铺开的涂料。在任何一种情况下，在使涂料压靠加热的插件以使涂料预固化的同时，气囊暂停。接下来收回气囊。一旦涂层能够抗因注射流动而导致的变形时，将树脂引入到模腔内。在涂层充分固化的同时，树脂凝固。然后从注射成型机中顶出模内涂覆透镜。

可以下述步骤概括滴涂的实施方案：

1.在下部半模上在加热的金属插件上沉积涂料液体。

2.将气压可调节的充气有机硅膜被气动驱动以使得涂料压靠于金属插件并将涂料铺开以覆盖整个插件表面。

3.一旦将涂料铺开以供涂层部分固化，将驱动有机硅膜移动的压力和使有机硅膜充气的压力保持2-3分钟。因此一旦压力释放并且有机硅膜回缩，在热金属插件上形成预固化的薄涂层，并且在有机硅膜上不存在残留涂料。

4.闭合模具并启动透镜注射成型循环。

5.顶出涂覆透镜。

参考图1的的流程图提供更具体的说明。通过在树脂注射之前增加与引入光学涂层有关的步骤来改变常规的注射成型循环。

在步骤10中，循环始于垂直打开的上部活动的半模。如以下更详细地所述那样，将模具插件加热到约250°F，该温度低于树脂凝固温度并且用T表示。在步骤12中，将丙烯酸酯基涂料溶液的液滴沉积在下部凹形插件上。作为未加压的涂料液滴从涂料分配器中施加涂料。例如，将足以在所需厚度下覆盖光学涂层载体的全部表面的涂料的满计量加料以一滴形式施加。

之后立即，在步骤14中，在2-10秒内，将可充气气囊置于涂料液滴上。气囊耐热且被构造和尺寸加工成具有光滑外部以便均匀地压靠整个插件表面。在所打算的充气水平下，气囊的外表面必须均匀地光滑，从而将涂料铺展成均匀的薄层。气囊可预充气或者可将其底座(base)置于合适的位置然后在涂料液滴之上充气。在步骤16中，涂料开始预固化阶段。继续预固化直到气囊可收回而没有干扰薄涂层。

在步骤18中，将熔融的树脂经由边缘浇口注射到模腔内。必须充分地预固化涂料，以致于它在注射过程中能维持其形状。若树脂欠固化，则它可从浇口被冲走。可改进边缘浇口以确保以最小化干扰涂层的方式注射树脂。同样必不可少的是，树脂不应当在涂层下方注射。在非常高的压力下注射树脂，压力数量级为数千磅/英寸2，从而具有向下朝涂层挤压的效果。结果，当涂层进入最终的固化状态时，涂层紧密地粘结到树脂上。若涂层过度固化，则它起雾或者可能无法粘合到凝固的透镜上。熔融树脂可在大于500°F下进入模腔。

在步骤20中，树脂开始冷却到模具凝固温度T。在该阶段期间，可利用保压压力一段时间。一旦透镜足够刚性以抗变形，则打开模具并顶出模内涂覆透镜。

在使涂料液滴接触气囊之前，可引入眼用圆片、载体或膜到涂层本身上。光致变色载体、圆片或膜非常适合于在本发明的方法中使用。偏光圆片、载体或膜也非常合适，因为它们倾向于非常精密，和通过在保护涂层与热塑性透镜之间夹有偏振膜，本发明提供高度的划伤保护。圆片的厚度数量级可以是0.5mm-1.5mm。在涂层固化之后，它作为均匀地薄热固性层保持在圆片的整个凸形表面上。

工业制造安装

图2是以举例说明本发明各步骤的方式列出的示意图。如所看到那样，我们在底部定位固定或静止的半模40a，活动的半模40b在顶部，并且能借助电或液压闭合单元40c垂直闭合运动。闭合单元40c可提供100吨或更大的闭合力，该闭合力是在光学透镜模塑中是典型的。

底部半模40a包括示例性的三个模腔，但应当理解热塑性透镜通常成对模塑。在左面示出了空的模腔42、在中间涂料液滴施加在其上的模腔44，和在右面的横截面内的涂覆模腔46。螺旋千斤顶46c或类似的高度调节装置支持与接受器46b平齐的透镜形成插件46a。循环通道48可位于接受器46b内，或者在模具块中附近，它们通过调温器控制经其循环的流体的温度。还加热螺杆注射器以使树脂熔融并将其经流道50传输到模腔内，对于每一模腔提供流道。在聚碳酸酯的情况下，螺杆注射器可具有500-600°F的加热范围。调温器可加热接受器46b到200-300°F的范围。类似的温度控制线可位于活动的半模40b内。

将工艺控制器连接到闭合单元40c、树脂注射器、调温器和其他部件以协调透镜的模塑，这是本领域中已知的。根据本发明的实施方案，我们进一步提供与控制器相连的涂料涂布机60。更具体地，涂料涂布机60与半模相邻地安装以供绕枢轴转动、滑动或其他往复运动以在模腔上依次定位涂布机头60a和涂布器70。

在图2中，通过施加未加压的涂料液滴到模腔46内，开动涂布机头60a。然后它移动到左面以施加涂料到模腔44，然后42。涂布器臂70然后定位在液滴上。可借助液压或气动或电信号操作垂直控制器70a以使气囊70b运动到合适的位置内。气囊可由硅橡胶、聚氨酯、弹性体或其他耐热材料制成。气囊的关键特征是充足的硬度计硬度、耐热性和表面光滑性。气囊可被充气和下降，或者下降和充气，或者动作的某些组合。气囊70b正好与插件表面贴合且保持在该位置中，从而贴着加热的插件挤压该涂料。在约2分钟之后，气囊可安全地收回，从而在插件上留下预固化的涂层46d。然后可在该涂层之上注射树脂。应当理解，对于每一模腔可提供一个涂料的涂布机和一个涂布器臂。

根据第二铅版的实施方案，可根据下述步骤概述该方法：

i.在蚀刻深度为10微米-50微米的铅版上沉积涂料，首先在下部半模的合模表面上定位铅版。使铅版的蚀刻区域的中心与待涂覆凹形加热模具插件的中心对准。

ii.气动驱动的充气有机硅膜从位置1向下移动以从铅版中拾取涂料并向后移动到位置1。使充气有机硅膜的中心与铅版的蚀刻区域的中心以及凹形金属插件的中心对准。

iii.然后从模具的合模表面使金属铅版回位。

iv.其上具有涂料的充气有机硅膜从位置1向下移动以压靠先前在铅版下方的已暴露的金属插件。使将膜充气的气压保持2-5分钟以使涂料热固化。

v.然后，使有机硅膜回位并在热金属插件表面上形成涂料的固体薄层，并且不会被随后注射的热塑性熔体冲洗。

vi.闭合模具并启动标准的透镜注射成型循环。

vii.在该循环最后，模具打开并从模具中顶出涂覆透镜。

如图3中看到那样，在步骤100中，我们通过打开顶部活动的半模来开始生产循环。将含有涂料溶液的铅版置于合适的位置。可与气囊臂联合或单独地输送铅版。在步骤102中，使气囊行进到铅版内以拾取涂料溶液，然后回位。

在步骤104中，收回铅版以暴露在其正下方的模腔。气囊然后可重复其向下直接行进到模具插件上。根据这一实施方案，我们使模具插件、铅版和气囊的中心点在一条直线上。这可在单一的定位步骤中实现。

作为步骤104的替代，在步骤106中，离开铅版铰接气囊臂。然后可将携带涂料溶液的气囊压到模具插件上。根据步骤106，模具插件可以任何角度定向，因为该涂料能借助气囊以薄层被携带。在该步骤106中，气囊可需要第一定位步骤以使其相对于铅版正确地定位，紧跟着第二定位步骤以使其相对于模具插件正确地定位。以下将更详细地描述定位。

在步骤104或106之后，根据步骤108，将气囊置于与加热的模具插件接触。此处所使用的涂料溶液的特征是它在室温下保持稳定且为液体。它具有为补充气囊材料，例如有机硅的润湿性而调节的粘度和流动性。该涂料应当以均匀的层粘附于气囊且不流走或滴淌。

一旦将气囊压靠于加热的插件，我们使用暂停步骤110以使涂料预固化。在预固化过程中，涂料开始固化并呈现固体的一些特性。气囊可被收回、或放气或二者的某种组合以使气囊与涂层剥离而没有干扰模具插件表面上的涂料设置。根据步骤112，从模具移去气囊和铅版。对于所有实施方案，气囊可被充气到5psi-20psi范围内的压力。例如，气囊可被充气到8psi-10psi范围内的压力。

实现了必要的余隙，闭合模具并在步骤114中经由边缘浇口注射树脂。可改进边缘浇口以确保以最小化干扰涂料的方式注射树脂。例如，树脂不应当在涂层下方注射是必要的。在非常高的压力下注射树脂，压力数量级为数千磅/英寸2，从而具有向下压到涂层上的效果。结果，当涂层进入最终的固化状态时，涂层紧密地粘结到树脂上。熔融树脂可在大于500°F下进入模腔。

在步骤116中，树脂开始冷却到模具凝固温度T。在该阶段期间，可利用保压压力一段时间。一旦透镜足够刚性以抗变形，打开模具并顶出模内涂覆透镜。

工业制造安装

图4A、4B和4C是表示根据图3的流程图的设备结构的实施方案的一系列示意图。涂布器臂70、垂直控制器70a和气囊70b类似于图2中所示的那些。涂布器臂70携带滑动托盘80，并且适合于往复运动到敞模内。托盘80包括铅版80a和定位脚80e。在如图4A中所示的托盘80的伸长位置内，气囊70b、铅版80a和模具插件46a应当全部具有定位的中心点。一种方法是在模具表面上提供定位沟槽40e。当托盘80伸长时，当脚80e滑动到沟槽40e内时，它们变得自定位。脚80e可由足够柔软以防止划伤模具部件但足够刚性以正确定位托盘的合适橡胶制造。可将脚80e构造为自定位配合到对应形状的锥形凹穴内的锥形部件。

然后通过垂直控制器70a使气囊70b下落到铅版80a内。正如图4B中所示，垂直抬举气囊70b，同时携带涂料的薄层。通过体系控制器启动电机80b以收回托盘。一种技术是提供具有凸轮80c的托盘，所述凸轮80c在沟槽80d内骑行并旋转以牵引托盘离开插件46a。电机80b可配有皮带驱动或螺杆驱动，使托盘80运动且非常类似于架设的车库门的上升与下降。另外，托盘80包括含有额外的涂料溶液的罐80g。可视需要例如通过活塞驱动气缸单元80f，从罐80g中计量溶液到铅版80a内。

如图4C中所示，一旦将托盘80收回，则气囊70b可通过垂直控制器70a下降到插件46a上。气囊保持其位置约2分钟，直到涂层预固化。仔细地提高气囊或者放气。然后从模具中完全收回涂布器臂70，这样模具可闭合并继续注射和保压阶段。

可在图4A中最容易地看到替代的定位体系。在模具表面上提供登记(registration)标记40d。尽管以突起的部件表示，但它可以仅仅是个标记，例如黑色和白色的牛眼。在托盘80的端部上提供标度82d，它可以是具有十字线的透明窗。在臂70的末端上提供光学传感器70d。体系控制器可接收来自传感器70d的信号，且能轻推臂70与托盘80，直到它接收到十字线与牛眼对准的确认。

可在图5中看到替代的涂布体系。气囊70b从铅版中吸收涂料溶液，所述铅版没有与底下的模具插件对准。气囊支持臂和铅版托盘承载在共同的横梁98上。在这一情况下，模具插件垂直取向。然后借助在横梁98上安装的步进电机绕枢轴旋转臂70，或者否则移动到模具插件前面的模塑机内。控制器70a现在是水平控制器，它使气囊70b伸长以与加热的模具插件接触。气囊保持与其接触约2分钟，直到涂料完成预固化阶段。将臂70收回和注射循环继续。尽管我们示出并描述了沿着直线路径行进的气囊，但可以使气囊沿着更加复杂的路径。例如，可程序控制自动臂以使气囊沿着任何路径从铅版移动到加热的模具插件。

应当理解，对每一模腔可提供一个臂和铅版。为了同时模塑2对、3对或更多对的透镜，可复制臂/托盘组件以便每个模腔提供一个组件。对于同时发生的4、6或更多次的涂布操作，该组件可承载在伸长到模具内的单一横梁上。横梁可具有正方形、矩形、菱形或其他多边形形状以便紧密地匹配各种模腔的布局。横梁可具有蜘蛛形状，且在中心头点处具有单一的涂料溶液源，和进料器管线从每一支架向外延伸以视需要补足铅版。

可在本方法中使用的基材可以是任何可注射成型的透镜材料，例如聚(甲基)丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯共混物、聚酰胺、聚酯、环烯烃共聚物和聚氨酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷及其组合。在实践中，聚碳酸酯衍生物与本发明的涂料溶液和技术配合很好。

注射循环与往常相同，且取决于热塑性塑料的性质。通常模具温度为240°F-290°F，熔体温度为540°F-600°F，保压压力为5,000psi-15,000psi，保压时间为10秒-50秒，和冷却时间为60秒-265秒。

实施例1

在模具的合模表面上水平定位具有深度为约50微米的圆形凹槽的金属板。将用量为0.5ml的液体涂料沉积在该圆形凹槽，所谓的铅版上。

通过气动气缸驱动的充气有机硅膜向下移动以从铅版中吸收拾取，然后移动回去。从模具的合模表面移去铅版之后，有机硅膜再次向下移动以压靠加热的模具插件并保持在那里以使涂料预固化2分钟。之后，移去有机硅膜并将部分固化的薄涂层转移到金属插件上。膜没有带走任何涂料残留。

为了模塑PC透镜，闭合模具。PC透镜模塑条件与普通的PC模塑条件相同，且由设定在250°F的模具温度、535°F-565°F的熔体温度、6,150psi的保压压力12秒和冷却60秒组成。通过来自热PC熔体的热量进一步固化涂料。在模塑循环最后，打开模具并从模具中顶出光学透明的涂覆透镜。

以下是实施例中使用的涂料组合物。

组分	浓度(％)
		Ebecryl 5129	50.0
Ebecryl 284N	26.0
		甲基丙烯酸羟丙酯	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
		表面活性剂EFK 3034	0.02

本发明的涂料有利地提供和/或包括至少下述特征：

-该涂料不含溶剂；事实上在模内涂布工艺过程中不应产生挥发性有机化合物(VOC)，所述VOC将干扰聚合参数和因此透镜的光学性能；

-在热塑性基材高模塑温度下固化涂层，同时维持其光学透明性而没有蚀刻热塑性基材；

-在涂料胶凝和其后快速固化之前，涂料可在透镜整个正面上流动；动力学参数对于改进流动特性重要；

-涂层在眼用透镜上有利地赋予所需的功能特性，例如着色性、抗划伤性等。

本发明的涂料可热固化、光学透明，在涂布到透镜上之后没有显示出可视的干涉条纹，且包括与透镜材料相容的光学透明的涂层以粘附透镜而没有引起任何非所需的效果，同时在透镜材料上赋予所需的特征(色调、抗划伤性等)。

本发明的涂料组合物优选含较少的溶剂且包括丙烯酸酯化合物。丙烯酸酯化合物优选热固化，这意味着可借助例如偶氮、过氧化物和/或封端的叔胺固化涂层。从化学角度来说，涂料组合物优选包括含最多6个官能团和具有各种分子量的多官能丙烯酸酯。优选地，本发明包括为满足各种竞争性要求而改性的多官能氨基甲酸酯丙烯酸涂料。例如，这种涂料需要保留液体形式以沿着热模具插件流动为均匀的厚度，然后相当快速地聚合，这是因为涂料固化时间延长了透镜模塑工艺。确实，本发明所使用的涂料有利地保持液体形式以沿着加热的模具插件流动为均匀的厚度，然后快速地聚合。

更特别地，本发明的涂料组合物优选包含包括单官能丙烯酸酯和/或单官能甲基丙烯酸酯例如丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸羟丙酯，以及四官能丙烯酸酯和/或四官能甲基丙烯酸酯和六官能丙烯酸酯和/或六官能甲基丙烯酸酯的丙烯酸酯。可在本发明中使用的示例性丙烯酸酯可包括但不限于反应性多官能丙烯酸酯，优选六官能脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯。例如，本发明中所使用的示例性丙烯酸酯可包括六官能丙烯酸酯和至少一种双官能丙烯酸酯。此处所使用的术语“(甲基)丙烯酸酯”是指相应的丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯。

可从UCB Chemicals或从Sartomer and Henkel(德国公司)获得丙烯酸酯，和在一个实施方案中可包括例如Ebecryl^TM商标的丙烯酸酯。以下为根据本发明可使用的EB数字格式的各种Ebecryl丙烯酸酯的简要一般性说明：

1)284：用HDOHA稀释12％的脂族氨基甲酸酯二丙烯酸酯。优异的耐光牢度、外部耐久性、韧度和良好的柔性。

2)1290：含有丙烯酸酯化多元醇稀释剂的六官能脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯。提供快速固化和优异的硬度、耐溶剂性和耐磨性。

3)5129：兼有良好的抗划伤性和改进的柔性的六官能脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯。

4)8301：含有丙烯酸酯化多元醇稀释剂的六官能脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯。

使用甲基丙烯酸羟丙酯产生特殊的兴趣，以减慢涂料组合物内的反应。三个或更多个官能团的多官能丙烯酸酯有利地提供更多的交联和导致较高的耐磨性。例如，六官能丙烯酸酯提供高度交联，这是因为具有6个官能团。这些高官能丙烯酸酯中的氨基甲酸酯骨架提供柔性和较大的耐热能力。使用双官能丙烯酸酯类增加柔性和韧度并在一定程度上控制配方的粘度以适于加工性。

单官能甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸羟丙酯，充当单官能稀释剂和动力学改性剂。它用于终止反应或者减慢聚合增长，以便它具有一定的稳定性和供加工的反应性窗。在本发明的组合物中所使用的单官能甲基丙烯酸酯充当反应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，要注意的是，除了或替代丙烯酸酯以外，也可使用甲基丙烯酸酯和无论单还是多官能的其他不饱和化合物。在一些情况下，甲基丙烯酸酯可在聚合过程中经历较慢的化学反应。丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯化合物可选自包括例如2个到约6个官能团的脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯类。

在本发明的优选实施方案中，高分子量丙烯酸酯(例如在25℃下分子量为至少1000厘泊(cps)或更高的丙烯酸酯)优选用于本发明的眼镜透镜注射成型。这一实施方案提供在加热的表面上涂料组合物的改进的粘度和流动控制的优点。例如，高注射压力要求高粘度流动在施加的挤出过程中允许较高的温度(即高于室温)。要注意可基于特定的注射成型参数和要求视需要进一步调节粘度。

在本发明的一个实施方案中，涂料组合物优选包含用引发剂(例如过苯甲酸叔丁酯、过苯甲酸叔戊酯)固化的丙烯酸基础成分。事实上，本发明的热固化工艺使用自由基聚合。引发剂(过苯甲酸叔丁酯、过苯甲酸叔戊酯)热分解生成自由基(即，通过加热发生自由基反应)。这些自由基然后进攻单体或低聚物(反应性多官能丙烯酸酯)以使反应增长而形成长分子链和最终交联的网络。

本发明的模内涂布组合物优选可进一步包括至少一种催化剂和/或引发剂，和至少一种金属盐。引发剂可选自例如烷基芳烷基过酸、偶氮衍生物和封端的叔胺，优选选自酮过氧化物、过氧化二酰基、过氧化二烷基、二过氧化缩酮和过酸酯，和在非常优选的实施方案中，包括过苯甲酸叔丁酯和过苯甲酸叔戊酯。

此处公开的实施例优选使用衍生自烷基芳烷基过酸的过氧化物和金属盐促进剂。使用过氧化物借助自由基反应来固化涂料。金属盐促进剂有助于快速生成自由基并最小化氧的阻聚。优选选择金属盐和过氧化物的浓度以适合本方法的固化循环。可视需要改变浓度比以适合特定的工艺要求。再者，尽管使用过氧化物固化是优选的方法，和更具体地过苯甲酸叔丁酯和过苯甲酸叔戊酯是优选的候选物，但替代的固化方法可包括使用偶氮和封端的叔胺。

金属盐优选选自环烷酸钴、辛酸钴、新癸酸钴、环烷酸铜、环烷酸锌和辛酸钾，和优选金属盐包括环烷酸钴。

在一个实施方案中，本发明的示例性的涂料组合物包括下述：(a)至少一种六官能丙烯酸酯和/或六官能甲基丙烯酸酯化合物；(b)至少一种双官能丙烯酸酯和/或双官能甲基丙烯酸酯化合物；(c)甲基丙烯酸羟丙酯；(d)丙烯酸异冰片酯；(e)过苯甲酸叔丁酯；和(f)环烷酸钴。

本发明的模内涂布组合物可任选地进一步包括表面活性剂，所述表面活性剂优选选自氟化表面活性剂或有机硅表面活性剂。即，可在本发明的涂料组合物内包括诸如氟化表面活性剂(例如EFKA 3034)或有机硅表面活性剂(例如Silwet L-7602)之类的表面活性剂。可在涂料组合物内添加表面活性剂以改进模具表面的润湿性。

涂料组合物也可任选地包括丙烯酸或环氧官能化的胶体，例如OG-101或OG-103(获自Clariant)，或用丙烯酸硅烷官能化的胶体二氧化硅，或者其他胶体，例如铈胶体、铌胶体和锑胶体。

本发明的模内涂布组合物可进一步任选地包括例如金属醇盐，所述金属醇盐可选自例如异丙氧基锆、甲基三甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。

本发明的涂料组合物可进一步任选地包括至少一种二色性染料、光致变色染料和/或一种液晶。

本领域的普通技术人员要理解，涂料应当优选在透镜基材的模塑温度下保持其质量，例如对于聚碳酸酯基材，这一温度为约250°F。

涂布光学透镜时，本发明的涂层光学透明且可具有约1微米-约100微米的厚度。例如，典型的耐磨涂层厚度为约1微米-约8微米，和光致变色体系可以是最多约20微米或更大。

有利地，本发明的模内涂布组合物提供非常良好的耐磨性能。为了进一步增加耐磨性，还可在本发明的涂料配方内包括如上所述的丙烯酸或环氧官能化的胶体。也可任选地添加如上所述的金属醇盐及其衍生物以增加折射指数、耐磨性和可能影响聚合速率。

根据一个实施方案，本发明的涂料组合物包括下述：

六官能脂族氨基甲酸酯丙烯酸酯    范围：    约33％-52％    优选：50％

用HDOHA稀释12％的脂族氨基甲     范围：    约13％-31％    优选：25％

酸酯二丙烯酸酯

丙烯酸异冰片酯                  范围：    约6％-9％      优选：7.6％

甲基丙烯酸羟丙酯                范围：    约12％-18％    优选：16％

过苯甲酸叔丁酯                  范围：    约0.5％-2％    优选：1％

金属络合物(例如环烷酸钴)        范围：    约0.25-1％     优选：0.4％

实施例2

在6个基部金属插件的凹形表面的中心沉积0.5ml的液体涂料液滴。在底部半模内密闭插件，并且因模具的其余部分的温度维持在250°F下而已被恒定地加热。使用自动分配器或带标度的移液管沉积涂料。

充气有机硅膜向下移动以挤压涂料液滴并在插件凹形表面上铺开。该涂料配方与实施例1中的相同。有机硅膜保持在该位置2分钟以通过来自热插件的热量使涂料热固化。当膜回位时，在插件表面上形成薄涂层。然后闭合模具并将塑料熔体注入到模腔内。通过来自熔体的热量进一步固化涂料。透镜模塑参数与实施例1中的那些相同。在透镜模塑循环最后，从模腔中顶出光学透明的涂覆透镜。

在某些试验中，将厚度为2mm的6个基础透镜注射到具有一个被冲压涂覆的插件的模腔内。在注射过程中使用150吨的合模吨位。涂层厚度为28微米厚。

描述了制造透镜、在其内使用的用于涂料的材料及其加工方法的优选实施方案(意在举例说明而不是限制)，要注意本领域的技术人员可根据上述教导进行改进和变化。因此要理解，可在所公开的特定实施方案中作出变化，所做变化落在所附权利要求列出的本发明的精神和范围内。因此，用专利法所要求的细节和详细资料如此描述本发明的基础上，在所附权利要求中列出了专利证书要求和期望保护的内容。

Claims (24)

1.通过预处理敞开的注射成型机的加热的模具插件(46a)来制造模内涂覆眼用透镜的方法，包括下述步骤：

提供铅版(80a，90a)，该铅版具有圆形蚀刻凹槽，该凹槽含有热活化的热固性丙烯酸基涂料溶液；

将有机硅膜(70b)浸渍(102)于凹槽内以接触涂料溶液；

借助有机硅膜(70b)将液体涂料输送(106)到敞开的注射成型机的加热的模具插件(46a)并且将该膜(70b)挤压(108，110)在该插件(46a)上直到涂层预固化；

移去(112)该有机硅膜(70b)并用闭合单元闭合模具；

在闭合的模具内注射(114)熔融的热塑性树脂；和

打开模具并顶出(116)模内涂覆眼用透镜。

2.权利要求1的方法，其中将凹槽蚀刻到10微米至50微米的深度。

3.权利要求1的方法，其中设定圆形凹槽的直径以分配充足的涂料以完全覆盖弧形插件表面。

4.权利要求1的方法，其中该铅版(80a，90a)含有0.2ml至0.5ml的涂料溶液。

5.权利要求1的方法，其中该有机硅膜是充气气囊(70b)。

6.权利要求5的方法，其中将该气囊(70b)充气到5psi-20psi的压力。

7.权利要求1的方法，其中在所述挤压步骤中，压力维持1.5分钟至5分钟的时间。

8.权利要求1的方法，其中该热塑性基材选自聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯共混物、聚酰胺、聚酯、环烯烃共聚物和聚氨酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷及它们的组合。

9.权利要求1的方法，其中该热塑性树脂是聚碳酸酯衍生物。

10.权利要求1的方法，其中该液体涂料至少包含(甲基)丙烯酸酯化合物的一种或更多种、引发剂和金属盐的混合物。

11.权利要求10的方法，其中该液体涂料至少包含至少一种六官能丙烯酸酯化合物、至少一种双官能丙烯酸酯化合物和至少一种单官能丙烯酸酯化合物的混合物。

12.权利要求10的方法，其中该引发剂选自烷基芳烷基过酸化合物。

13.权利要求10的方法，其中该金属盐是环烷酸钴。

14.权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括：

当活动的半模垂直打开时，在循环开始时，在下部半模的水平表面上提供铅版(80a)。

15.权利要求14的方法，其中该膜(70b)、铅版(80a)和模具插件(46a)全部具有中心点，并且其中在所述浸渍步骤期间沿着共同的垂直轴对准该三个中心点，并且其中所述输送步骤包括输送该膜(70b)以使其中心点保持在垂直轴上。

16.权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括：

当活动的半模打开时，在循环开始时，提供水平定向的铅版(90a)以与一个半模相邻。

17.权利要求16的方法，其中该膜(70b)、铅版(90a)和模具插件(46a)全部具有中心点，并且其中在所述浸渍步骤期间，沿着共同的垂直平面对准该三个中心点，并且其中所述输送步骤包括输送该膜(70b)以使其中心点保持在垂直平面上。

18.权利要求15或17的方法，其中该铅版含有0.1ml至0.8ml的液体涂料溶液。

19.权利要求18的方法，其中该热塑性基材选自聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚碳酸酯/聚酯共混物、聚酰胺、聚酯、环烯烃共聚物和聚氨酯、聚砜、聚苯乙烯、聚戊烷及它们的组合。

20.权利要求19的方法，其中该热塑性基材是聚碳酸酯衍生物。

21.权利要求15或17的方法，其中该液体涂料至少包含(甲基)丙烯酸酯化合物的一种或更多种、引发剂和金属盐的混合物。

22.权利要求21的方法，其中该液体涂料至少包含至少一种六官能丙烯酸酯化合物、至少一种双官能丙烯酸酯化合物和至少一种单官能丙烯酸酯化合物的混合物。

23.权利要求21的方法，其中该引发剂选自烷基芳烷基过酸化合物。

24.权利要求21的方法，其中该金属盐是环烷酸钴。

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