CN102736265A - 抗冲击眼科透镜以及它的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种眼科透镜，其包括：-透明眼科透镜基片，其由有机玻璃制成；-粘合剂层，其覆盖所述透明基片的至少一个面；-由热塑性聚合物制成的透明薄膜，其通过所述粘合剂层固定到所述透明基片上；和-耐磨涂层，其覆盖所述透明热塑性聚合物薄膜，特征在于，所述眼科透镜在中心的最小厚度小于2mm，优选小于1.5mm，甚至更优选小于1.2mm。本发明还涉及两种制造该透镜的方法以及涉及粘性多层薄膜用于改善这种透镜的冲击强度的用途。

Description

抗冲击眼科透镜以及它的制造方法
技术领域
本发明涉及一种非常薄的眼科透镜，其包括透明基片、粘合剂层、热塑性薄膜和耐磨涂层，所述透镜具有优异的冲击强度。本发明还涉及两种制造该透镜的方法，
最后，本发明涉及多层薄膜用于改善眼科透镜，特别是非常薄的眼科透镜的冲击强度的用途。
背景技术
已知耐磨清漆不希望地降低有机眼科透镜的冲击强度。一种解决该问题的方法是在所述有机透镜和所述耐磨清漆之间插置弹性体底漆层(参见，例如US 6 858 305和US 7 357 503)。所述底漆(以液体组合物的形式沉积并然后任选地交联)不仅吸收所述耐磨清漆受到的冲击，而且确保所述磨蚀清漆对所述基片的良好粘合。它的厚度通常为1～约20μm。
然而，对于非常薄的透镜(其在某些地方的厚度仅为1mm的等级)来说，这些双层(弹性体底漆+磨蚀清漆)体系的抗冲击性是不足的。实际上不可能增加所述弹性体底漆的厚度超过某一限度，因为否则将得到在眼科领域不能被接受的散射的透镜。
在针对开发甚至更薄的透镜的研究的背景下，本申请人已经发现，可以用由透明热塑性薄膜和涂覆到所述热塑性薄膜的一个面上的耐磨涂层组成的复合透明薄膜有利地代替已知的双层体系(通过在弹性体底漆上的耐磨涂层形成)，该复合透明薄膜后面也称作抗冲击薄膜。
该抗冲击复合薄膜，当它通过粘合剂层结合到所述眼科透镜的有机基片上时，赋予所述组件非常高的冲击强度。这种冲击强度的增加是如此在以致它使得可以制造中心厚度仅约1mm的薄的抗冲击眼科透镜。
换句话说，在中心具有非常小的厚度的非常薄的眼科透镜(优选负屈光眼科透镜)和更特别的在中心的最小厚度小于2mm，优选小于1.5mm，甚至更优选小于1.2mm(该厚度包括所述有机基片和与它结合的多层薄膜)的眼科透镜的情况下，由所述抗冲击薄膜的结合所赋予的优点是特别有重要的。
发明内容
因此，本发明的一个主题是一种眼科透镜，其包括：
(a)透明眼科透镜基片，其由有机玻璃制成；
(b)粘合剂层，其覆盖所述透明基片的至少一个面；
(c)透明薄膜，其由热塑性聚合物制成，通过所述粘合剂层固定到所述透明基片上；和
(d)耐磨涂层，其覆盖所述透明热塑性聚合物薄膜，
其特征在于，所述眼科透镜在中心的最小厚度小于2mm，优选小于1.5mm，甚至更优选为小于1.2mm。
本发明的另一主题是两种制造该眼科透镜的方法。所述两种方法(下面将详细描述)实质上在以下方面彼此不同，在一种方法中，所述粘合剂层首先涂覆到覆盖有所述耐磨涂层的所述透明薄膜的一个面上；而在第二种方法中，所述粘合剂层涂覆到所述基片上。然后覆盖有所述粘合剂层的所述基片接受覆盖有研磨涂层的透明热塑性聚合物薄膜。
更准确地说，本发明涉及第一种制造所述眼科透镜的方法，该方法包括：
A.准备透明眼科透镜基片，其由有机玻璃制成；
B.准备由在其两个面的一个面上涂覆有耐磨涂层和在另一个面上涂覆有粘合剂层的透明热塑性聚合物薄膜组成的粘性多层薄膜；
C.将所述粘性多层薄膜的粘合剂层与所述有机基片接触；以及
D.在整个接触区域上施加均匀压力以使所述粘性多层薄膜粘附到所述透明有机基片上。
本发明还涉及第二种制造根据本发明的眼科透镜的方法，该方法包括：
a.准备透明透镜基片，其由有机玻璃制成，在它的至少一个面上覆盖有粘合剂层；
b.准备至少一个由在其两个面中的一个面上涂覆有耐磨涂层的透明热塑性聚合物薄膜组成的多层薄膜；
c.将所述多层薄膜的所述透明热塑性聚合物薄膜与所述透明有机玻璃基片上的所述粘合剂层接触；以及
d.在整个接触区域上施加均匀压力以使所述多层薄膜粘附到所述透明有机基片上。
本发明的最后的主题是由透明热塑性聚合物薄膜、覆盖在所述透明热塑性聚合物薄膜的一个面上的耐磨涂层和覆盖在另一面上的粘合剂层组成的多层薄膜用于改善所述薄膜结合的眼科透镜的冲击强度的用途。
更具体地，本发明涉及由透明热塑性聚合物薄膜、覆盖在所述透明热塑性聚合物薄膜的一个面上的耐磨涂层和覆盖在另一面上的粘合剂层组成的多层薄膜用于改善所述薄膜结合的眼科透镜的冲击强度的用途，所述透镜为中心的最小厚度小于2mm，优选小于1.5mm，甚至更优选小于1.2mm的透镜。
文献FR 2 902 105、FR 2 897 693和WO 97/35216不涉及本发明所限定的非常薄的透镜，且因此根本没有披露由透明热塑性聚合物薄膜、覆盖在所述透明热塑性聚合物薄膜的一个面上的耐磨涂层和覆盖在另一面上的粘合剂层组成的多层薄膜用于改善所述薄膜结合的眼科透镜的冲击强度的用途。
本发明的所述眼科透镜的有机基片可以是任何在眼科领域中通常使用的有机基片。
作为实例，可以提及由下述材料制成的基片：聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚碳酸酯共聚物、聚烯烃特别是聚降冰片烯、二甘醇二(烯丙基碳酸酯)均聚物和共聚物、(甲基)丙烯酸系聚合物和共聚物特别是衍生自双酚-A的(甲基)丙烯酸系聚合物和共聚物、硫代(甲基)丙烯酸系聚合物和共聚物、聚氨酯和聚硫氨酯均聚物和共聚物、环氧共聚物和聚合物、以及环硫化物聚合物和共聚物。
在应用所述粘合剂层或与所述粘合剂层接触之前，所述有机基片可以进行通常意图改善粘合的物理表面处理，例如电晕或等离子体或化学类型的处理。
所述多层薄膜，或抗冲击薄膜(其在本发明中通过粘合剂层结合到所述有机玻璃基片)由以下部分组成：
-由透明热塑性聚合物形成的层；以及
-沉积在所述热塑性层的一个面上的耐磨层。
所述热塑性聚合物必须是透明聚合物，也就是说，光散射小于0.5％，优选为0.2～0.3％，并且透射因数为至少90％，优选为93％～98％的聚合物(这些散射和透射因数的测量根据ASTM D 1003标准在Hazeguard仪上进行)。
它的玻璃态转变温度在光学制品的使用温度(其通常为室温)以上。它通常为50℃～250℃。优选为70℃～200℃。因此在使用温度下，所述热塑性聚合物薄膜不是处于塑性状态，而是处于玻璃状、刚性和脆性状态。
通过DMA(动态力学分析)测量的玻璃态转变温度(Tg)为50℃～150℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜或者Tg为100℃～180℃的三醋酸纤维素薄膜优选用作实施本发明的透明热塑性薄膜。
这些热塑性聚合物薄膜的厚度优选为50μm～150μm，特别为60μm～100μm。
该聚合物薄膜在它的一个面上涂覆本身已知的耐磨涂层。优选的是基于分散在有机基质中的二氧化硅的纳米复合清漆类型的耐磨涂层。这些清漆详细地描述在例如专利US 5 619 288和EP 0 614 957中和国际专利申请WO 02/00561中。在本发明的情况中使用的耐磨涂层中，应该关注的是由环氧烷基烷氧基硅烷(例如γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(GLYMO))和由烷基烷氧基硅烷(例如二甲基二乙氧基硅烷(DMDES))或者由这些化合物的水解产物与催化剂(例如乙酰丙酮酸铝)一起得到的涂层。优选地，所述耐磨涂层还包含胶体粘合剂，例如金属氧化物或二氧化硅。
该耐磨涂层可以使用已知方法涂覆，例如通过旋涂，通过浸涂、通过棒涂或通过喷涂。
所述耐磨涂层的厚度与已知的耐磨涂层的厚度相似，且通常为1～15μm，优选为2～10μm。
在两种制造本发明的所述眼科透镜的方法中的一种中，所述热塑性聚合物薄膜在具有所述耐磨涂层的对侧的面上接受薄的粘合剂层。
各族的粘合剂可以用于本发明的情况中，优选地，这些粘合剂的弹性模量(或者杨氏模量)小于所述基片的弹性模量并且小于所述热塑性薄膜的弹性模量。一般而言，所述粘合剂的弹性模量在室温下为103～107Pa(帕斯卡)。在特别适合本发明的粘合剂中，可以特别提及PSA(压敏粘合剂)和HMA(热熔性粘合剂)。
术语“PSA”理解为是指干接触粘合剂，通常为粘弹性性质的，其仅需要轻微的压力就可粘附到接触表面上。PSA的特征在于它们不需要通过水、通过溶剂或通过加热活化而将它们永久地粘附到接触表面上。
有利地，使用的压敏粘合剂(PSA)选自基于聚丙烯酸酯的化合物、基于苯乙烯的嵌段共聚物和含有天然橡胶的混合物形成的组中。更特别地，作为非限制性的实例可以提及以下物质：基于聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯或烯属共聚物(例如乙烯/乙酸乙烯酯、乙烯/丙烯酸乙酯和乙烯/甲基丙烯酸乙酯的共聚物)的一般组合物的PSA；基于合成橡胶和弹性体的PSA，包括硅酮、聚氨酯、苯乙烯-丁二烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚丙烯和聚异丁烯；基于含有腈或丙烯腈的聚合物的PSA；基于聚氯丁烯的PSA；基于包含聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚异戊二烯或聚丁二烯嵌段的嵌段共聚物的PSA；以及这些聚合物的混合物。
所述PSA还可以包含一种或多种添加剂，特别选自增粘剂、增塑剂、粘结剂、抗氧化剂、稳定剂、颜料、染料、分散剂和散射剂。优选地，在本发明的情况中，使用基于聚丙烯酸酯的PSA。
对于本发明中设想的应用，重要的是选择PSA以使得到的光学制品的透明度不会不合意地降低。当然，所述PSA层在应用到所述有机基片之前可以具有模糊的外观，但是这一模糊在结合后必须消失。
所述剥离力(90°剥离测试)可以在10～25N/25mm之间变化。
适合用作本发明中的粘合剂的市售PSA为光学质量的PSA，这些也非常广泛地用于显示屏领域中。可以提及的实例包括NittoDenko出售的产品，例如PSA CS 9621，或者3M出售的粘合剂3M8141。
所述PSA层可以在涂覆所述耐磨涂层之前或之后涂覆到热塑性聚合物薄膜上，但是优选在之后涂覆。所述PSA层可以任选地通过在所述方法完成之前直接脱粘的剥离层保护。
在本发明的情况中还可以使用HMA(热熔性粘合剂)。术语“热熔性粘合剂”包括可以熔化并硬化许多次的常规的HMA，但也包括像常规HMA一样涂覆的反应性HMA(但是其交联并由此形成不可能再次熔化的永久型粘合剂结合)。
光学质量的热熔性粘合剂优选为采取高分子量聚氨酯的水性分散系形式的基于聚氨酯的粘合剂。拜耳销售两种适合的热熔性粘合剂，名称为
Figure BSA00000640821500061
U 42和KA-8758。Bond Polymers InternationalLLC也以水性聚氨酯分散体形式提供两种热熔性粘合剂，名称为
Figure BSA00000640821500062
UD-104和
Figure BSA00000640821500063
UD-108。
在应用之前，这些水性分散体可以与意图改变它们的流变学、力学或光学性质的添加剂混合。因此，添加胶体二氧化硅同时增加硬度和耐久性。
所述热塑性聚合物可以选自聚烯烃、聚酰胺、聚氨酯、聚氨酯脲、聚乙烯吡咯烷酮、聚酯、聚酰胺酯、聚噁唑啉和基于丙烯酸系聚合物的体系。适合作为适当的热熔性粘合剂的聚烯烃描述在例如专利US 5 128 388中。特别地，优选的是选自具有弹性体嵌段的共聚物(例如包含聚苯乙烯和聚丁二烯或聚异戊二烯嵌段的共聚物)或者乙烯丁烯嵌段的共聚物的聚烯烃。
所述粘合剂层的厚度通常为10～50μm，优选为15～30μm。
然后在步骤C和D(第一种方法)中或者在步骤c和d(第二种方法)中，将所述透明有机玻璃基片和所述抗冲击多层薄膜粘合到一起。优选地，在这些粘合步骤之前进行在低于所述热塑性聚合物的玻璃态转变温度的温度下将所述多层薄膜热成型的步骤。所述热成型步骤的目的主要是赋予所述多层薄膜与它将要结合的表面的形状相似的形状，由此避免在结合步骤中多层薄膜的拉紧、皱褶或损坏。所述热成型温度优选低于所述玻璃态转变温度至少10℃。
所述抗冲击多层薄膜的热成型及其在所述有机玻璃基片上的粘合可以使用本领域已知的技术进行。可以提及的这些方法的实例可以是专利EP 2 018 262和申请人名下的专利申请WO 2006/105999中详细描述的方法。
有利地，所述多层薄膜沉积在所述有机基片的两个面上，也就是说，在所述透镜的背面和正面上。
具体实施方式
下面的实施例通过得到的成品透镜的抗冲击性显示，当所述薄膜粘合到眼科透镜的凸面(通常正面)上时，粘合根据本发明的抗冲击薄膜的益处特别惊人。由此所述抗冲击薄膜仅与所述透镜的正面(其优选为凸面)的粘合构成所述方法的一个特别优选的实施方式。
实施例
有机基片
使用由折射系数为1.67的聚硫氨酯(Essilor公司出售的)制成的有机透镜，具有-1.50的屈光力，中心的厚度为0.9mm或1.1mm。在应用所述多层薄膜之前，将这些透镜在降低的压力下进行氧等离子体表面处理。
抗冲击多层薄膜
下面的用作透明热塑性薄膜：
-由三醋酸纤维素(富士销售的FT TD 80SL)制成的薄膜，厚度为80μm，通过DMA测定的玻璃化转变温度为170℃；或者
-聚对苯二甲酸乙二醇酯(Toray公司销售的
Figure BSA00000640821500081
)制成的薄膜，厚度为75μm(通过DMA测定的玻璃化转变温度为119℃)。
通过旋涂在这些薄膜上沉积厚度为4μm的耐磨涂层，然后通过在100℃加热3小时使该涂层交联。所述耐磨涂层根据专利EP 0614957B 1的实施例3得到。相对于所述组合物的总重量，该涂层包含22％的环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、62％的胶体二氧化硅(在甲醇中以30％浓度包含)，以及0.70％的乙酰丙酮酸铝。
然后在由此得到的薄膜的相对面涂覆厚度约25μm的丙烯酸系PSA(Nitto CS9621)层。
然后将三层的薄膜在约100℃下热成型，由此赋予它将粘合的表面的形状。
粘合
通过经由可变形垫施加约0.03MPa的均匀压力，使用WO 2006/105999中描述的方法将所述多层薄膜粘合到有机玻璃透镜上。
然后由此得到的透镜使用6E松下光电(National Optronics)修边器进行加工并切割成直径为50mm的盘的形式。
冲击强度的评价
使用ANSI标准Z 80.1的标准(1987)，通过将冲击器坠落在各透镜的凸面的中心上评价所述透镜的冲击强度。测定与所述透镜接触时所述冲击器的加速度的变化体现所测定的透镜的断裂能。对于各透镜系列(n＝20一40)，测定平均断裂能FE平均(以mJ计)和最小断裂能FE最小。
为了比较，也评价了接受常规抗冲击涂层(通过浸涂涂覆在透镜的两个面上)的眼科透镜的冲击强度。所述常规抗冲击涂层由覆盖有与根据本发明的实施例的耐磨涂层相同的耐磨涂层的基于胶乳的底漆(2μm厚)组成，厚度为4μm。使用W-240作为基质根据专利US 5 316 791的实施例1中描述的方案获得使用的胶乳，其为Baxenden销售的水性聚氨酯分散体。通过浸涂将该底漆沉积并然后在85℃交联4分钟。
下表表示：
-裸基片中心的厚度(T裸)，以mm表示；
-抗冲击薄膜(或用于比较试验的涂层)；
-具有一个或多个抗冲击薄膜(或涂层)中心的厚度(T最终)，以mm表示；
-各系列测试的透镜的数目(n)；
-平均断裂能(FE平均)，以mJ表示；
-最小断裂能(FE最小)，以mJ表示；以及
-未破碎的透镜的数目。
表
Figure BSA00000640821500091
(cx-cc)＝沉积在所述透镜的凸面和凹面上；
(cx)＝仅沉积在凸面上；
(cc)＝仅沉积在凹面上。
所述表显示：破裂根据现有技术的透镜所需要的平均能量(比较实施例1和2)为大约750mJ，不同厚度的两个样品之间的差异被认为是不显著的。
当所述透镜在它们的各个面上具有根据本发明的基于三醋酸纤维素薄膜的抗冲击多层薄膜时(实施例1和2)，平均断裂能显著增加。它几乎高了三倍，而最终的透镜几乎不比比较实施例1和2的透镜厚。
实施例3和4使得可以理解：对于涂覆到透镜的凸面和凹面上的涂层的冲击强度的贡献是不相同的。这是因为，所有其它条件是相同的，所述透镜的凸面上的抗冲击多层薄膜的存在使得可以获得比涂覆在凹面上的相同薄膜的平均断裂能高两倍的平均断裂能。30个透镜中的12个透镜经受住了所述冲击器的断裂。
最后，实施例5和6显示，基于PET的多层薄膜使得可以获得具有非常高的冲击强度的透镜，53个透镜中仅7个透镜在冲击下断裂。

Claims (13)

1.一种眼科透镜，其包括：
-透明眼科透镜基片，其由有机玻璃制成；
-粘合剂层，其覆盖所述透明基片的至少一个面；
-由热塑性聚合物制成的透明薄膜，其通过所述粘合剂层固定到所述透明基片上；和
-耐磨涂层，其覆盖所述透明热塑性聚合物薄膜，
其中，所述眼科透镜在中心的最小厚度小于2mm。
2.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，形成所述透明薄膜的热塑性聚合物的玻璃态转变温度通过动态力学分析测量为50℃～250℃。
3.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，形成所述透明薄膜的热塑性聚合物选自三醋酸纤维素(TAC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
4.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述粘合剂层为压敏粘合剂层或热熔性粘合剂层。
5.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述透明热塑性聚合物薄膜的厚度为50μm～150μm。
6.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述耐磨涂层的厚度为1～15μm。
7.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述粘合剂层的厚度为10～40μm。
8.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述基片的两个面覆盖有粘合剂层、透明热塑性聚合物薄膜和覆盖所述透明热塑性聚合物薄膜的耐磨涂层。
9.根据权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述基片只有一个面覆盖有粘合剂层、透明热塑性聚合物薄膜和覆盖所述透明热塑性聚合物薄膜的耐磨涂层。
10.一种制造权利要求1的眼科透镜的方法，该方法包括：
A.准备透明基片，优选为眼科透镜基片，其由有机玻璃制成；
B.准备由在其两个面中的一个面上涂覆有耐磨涂层和在另一个面上涂覆有粘合剂层的透明热塑性聚合物薄膜组成的粘性多层薄膜；
C.将所述粘性多层薄膜的粘合剂层与所述有机基片接触；以及
D.在整个接触区域上施加均匀压力以使所述多层薄膜粘附到所述透明有机基片上。
11.一种制造权利要求1的眼科透镜的方法，该方法包括：
a.准备透明眼科透镜基片，其由有机玻璃制成，在它的至少一个面上覆盖有粘合剂层；
b.准备至少一个由在其两个面中的一个面上涂覆有耐磨涂层的透明热塑性聚合物薄膜组成的多层薄膜；
c.将所述多层薄膜的所述透明热塑性聚合物薄膜与所述透明有机玻璃基片上的所述粘合剂层接触；以及
d.在整个接触区域上施加均匀压力以使所述多层薄膜粘附到所述透明有机基片上。
12.由透明热塑性聚合物薄膜、覆盖在所述透明热塑性聚合物薄膜的一个面上的耐磨涂层和覆盖在另一面上的粘合剂层组成的多层薄膜用于改善所述薄膜结合的眼科透镜的冲击强度的用途。
13.根据权利要求12所述的用途，其中，所述眼科透镜为在中心的最小厚度小于2mm的眼科透镜。
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