CN1078528C - 用紫外光和改进冷却方式固化眼镜镜片的方法 - Google Patents

用紫外光和改进冷却方式固化眼镜镜片的方法 Download PDF

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Abstract

制造和涂覆塑料镜片的方法和装置。用含有光敏引发剂的氧阻挡层固化未完全固化的镜片部分。用辐射脉冲控制镜片固化速度。当镜片在型腔中时用传导热源进行后固化。可将空气通入型腔以助于从镜片中散热。可由两种均含有光敏引发剂的单独材料形成模具内的防擦痕涂层。

Description

用紫外光和改进冷却方式固化眼镜镜片的方法
本发明背景
1、发明领域
本发明通常涉及用紫外光制造塑料镜片的方法及装置。
2、背景技术
制造光学镜片的传统方法是通过热固化技术由二甘醇双(烯丙基)碳酸酯(DEG-BAC)的聚合物制得。另外，光学镜片也可以用紫外(“UV”)光固化技术制得。例如，参见授权给Lipscomb等的美国专利4,728,469、授权给Lipscomb等的美国专利4,879,318、授权给Lipscomb等的美国专利5,364,256、授权给Buazza等的美国专利5,415,816、授权给Buazza等的美国专利5,529,728、授权给Joel等的美国专利5,514,214，此处具体结合引用上述所有文献供参考。
用紫外光固化镜片往往产生一些必须克服的问题，以制造适用的镜片。这些问题包括镜片变黄、镜片或模具发生裂缝，镜片内的光学畸变，以及镜片过早脱模。另外，许多有用的可用紫外光固化的镜片形成组合物表现出某些使镜片固化过程难度增加的特性。例如，由于紫外光引发反应的相对快速性，就需要提供一种可紫外光固化以形成眼镜镜片的组合物。过量的放热容易在固化的镜片中产生缺陷。为避免这种缺陷，光敏引发剂的用量应减少到低于紫外光固化技术中通常的使用量。
尽管减少光敏引发剂用量会解决一些问题，也会产生其它的问题。例如，由于在镜片边缘附近和靠近型腔中衬套壁的区域中存在氧气(氧气被认为阻止许多镜片形成组合物或材料固化)，低的光敏引发剂用量会导致在这些区域中的材料固化不完全。未固化的镜片形成组合物容易在镜片中产生被粘稠的未固化镜片形成组合物覆盖的“湿”边。另外，未固化镜片形成组合物在脱模过程中会迁移到镜片的光学表面并污染表面。被污染的镜片常常是不能使用的。
已经通过许多方法解决未固化镜片形成组合物的问题(参见例如在授权给Buazza等的美国专利5,529,728中描述的方法)。这些方法包括移开衬套和对暴露的镜片边缘使用氧阻挡层或光敏引发剂浓缩液，然后，在脱模之前，用剂量足可以使镜片边缘完全干燥的紫外光再次照射镜片。然而，在这种照射过程中，需要比要求的照射量更高，或比要求的照射时间更长。额外的紫外线照射在某些情况下会产生诸如镜片变黄的缺陷。
在许多可紫外光固化的镜片形成组合物中使用低的光敏引发剂用量会使镜片表面不具有足够的交联密度，从而使镜片在着色处理时不具有理想的染料吸收性能，尽管该镜片用剩余双键的百分含量测量时是完全固化的。
提高这些可紫外光固化的镜片表面密度的各种方法描述在授权给Buazza等的美国专利5,529,728中。在其中一个方法中，镜片从模具中脱出，然后将镜片表面直接暴露在紫外线下。由某些紫外光源(如汞汽灯)提供的相对短的波长(254nm附近)容易使材料相当快地产生交联。然而，这种方法不期望的效果是由于这种暴露使镜片易于变黄。
另一个方法是当镜片仍处在玻璃模具之间形成的型腔中时，将镜片暴露在相对短的波长中。当传送约365nm的波长时，玻璃模具容易吸收更有效的短波长。该方法通常要求暴露时间长，镜片模具组件吸收的红外辐射常造成镜片过早从模具组件中脱离。镜片的模具组件在暴露到高强度的紫外光下之前应预先加热，从而减少为得到要求量的交联密度所需要的辐射量。然而，该方法的过早脱模比例高。
本领域已经公知，可将镜片模具/衬套组件加热使镜片形成组合物从液态单体固化成固态聚合物。同样公知的是，当模具和衬套从镜片上移开后，可通过对该镜片进行对流加热使镜片进行热的后固化。
在本申请中的术语“镜片形成物料”和“镜片形成组合物”可相互替换使用。
本发明简要说明
本发明的一个方面涉及对围绕镜片的暴露边缘施加氧阻挡层，以引发镜片边缘附近未完全固化的镜片形成物料反应。在一实施方案中，将液态可聚合镜片形成组合物置于具有至少两个模具和/或一个衬套的型腔中。紫外线可照射至少一个模具部件，基本上将镜片形成组合物固化成镜片边缘附近带有未完全固化的材料的镜片。可将衬套移开使镜片边缘暴露，将包含光敏引发剂的氧阻挡层置于暴露的镜片边缘周围，这样至少部分氧阻挡层光敏引发剂接近未完全固化的镜片形成组合物。部分未完全固化的材料可在加氧阻挡层之前人工除去。然后另外一组紫外线可照射到镜片上，这样至少部分氧阻挡层光敏引发剂引发镜片形成组合物反应，而氧阻挡层基本上阻止来自氧阻挡层外面的氧气与至少部分镜片形成组合物接触。使镜片冷却并移开氧阻挡层。固化完成后可对镜片着色。
氧阻挡层可包括至少对紫外线部分透明的柔性的、可拉伸的、自密封的膜。氧阻挡层可包括掺有光引发剂的聚乙烯。该膜可包括约0.01-1.0mm厚、更优选约0.01-0.10mm厚的高密度聚乙烯窄长条。较厚的膜容易降低适应性和可拉伸性。氧阻挡层可包括小于约0.025mm厚(如约0.0127mm厚)的塑料膜，该塑料膜通过(a)将塑料膜浸入含有光敏引发剂和蚀刻剂的溶液中或涂覆该溶液，(b)将塑料膜从溶液中取出，以及(c)干燥塑料膜的过程制得。塑料膜表面可在浸入溶液前或浸入时进行化学刻蚀。
本发明的另一方面涉及对镜片表面施加传导热。在本发明的一实施方案中，将液态可聚合镜片形成组合物置于具有第一模具部件和第二模具部件的型腔中。首先紫外线可照射到至少一个模具部件上，使镜片形成组合物固化得到镜片。可将模具部件放置在基本上是固态的传导热源上。可这样将热传导到镜片表面：(a)将热从传导热源传导到模具部件表面，和(b)通过模具部件将热向镜片表面传导。
在一个实施方案中，可将柔性的热分散器放置在热源和模具部件之间，以部分隔离模具部件，并缓慢和均匀地将热传送到模具部件的表面。分散体可按适合于模具部件表面的形状定形。热源可包括一个与模具部件凸形表面相适应的凹形单元。热源可包括一个与模具部件凹形表面相适应的凸形单元。热源温度可恒温控制。热量可通过模具部件传导到镜片后表面，从而增强了镜片背面表面附近的镜片形成物料的交联和着色性(例如当不可着色的抗擦除涂层附着在镜片前表面时)。
在本发明的一个实施方案中，眼镜镜片可通过(a)将液态可聚合的镜片形成组合物置于至少由第一模具部件和第二模具部件确定的型腔中，(b)用一组优选高强度的紫外光脉冲照射镜片形成组合物，其中至少一个脉冲持续不到约1秒(优选的小于约0.1秒，更优选的在0.1-0.001秒之间)，和(c)在小于30分钟(优选的小于20分钟，更优选的小于15分钟)时间范围内固化镜片形成组合物，以形成基本清晰的眼镜镜片。
脉冲优选的具有足够高的强度，以便使在型腔内受脉冲照射的基本上所有镜片形成组合物中反应被引发。在一个实施方案中，在型腔内受脉冲照射的基本上所有镜片形成组合物的任何交联部分中反应被引发。温度优选地在经过这种紫外光处理后开始升高。
镜片形成组合物可暴露在来自一个、两个或多个光源的紫外光中。两个光源可置于型腔相对的两侧，使光从两边照射镜片形成组合物。在另一个实施方案中，在照射脉冲之前或同时，镜片形成组合物可暴露在相对低强度的紫外光中。与相对低强度的光相比，这样的脉冲优选地强度相对高，并且优选照射在型腔的另一面。
镜片形成组合物优选当照射脉冲的同时暴露在相对低强度的紫外光中，当在型腔模具部件的外表面测量时，相对低强度的光的强度低于0.01瓦/cm2(优选地低于0.001瓦/cm2，更优选地为2-30毫瓦/cm2)。相对低强度的光容易提供少量的光，以保持两个脉冲之间的反应以更稳定或均匀的方式进行。
当在型腔模具部件的外表面测量时，优选地至少一个或甚至全部脉冲的强度至少为0.01瓦/cm2。作为选择，至少一个或甚至全部脉冲的强度至少为0.1或1瓦/cm2
可照射足够的紫外光使镜片形成组合物开始升温。然后在一个实施方案中，在照射另外的光(如脉冲)之前至少等待或不照射达5分钟。等待或不照射可使热扩散，这样容易避免型腔中的热量过分累积。在一个实施方案中，在等待约5-8分钟之前用至少5，10，或20次脉冲照射镜片形成组合物，然后再用另外的光照射。
眼镜镜片的平均厚度至少为约1.5-2.0mm。较厚的镜片容易造成用连续的非脉冲光固化更难。
型腔优选地用空气或冷空气冷却。光脉冲的一个显著优点是可用环境空气冷却型腔，而不必使用冷空气。这样就可以避免高的镜片固化成本，因为空气冷却装置的购置和使用成本都高。
脉冲优选地从诸如氙光源的闪光光源(即“闪光灯”)发出。脉冲优选地以这种方式照射，使镜片形成组合物在至少一次脉冲的照射过程中对紫外光过饱和。闪光灯的优点在于具有短的“预热”时间(相反连续式灯往往需要5-60分钟的稳定时间)。
在诸如镜片放大倍数大于+2屈光度，或小于-4屈光度的更难成形的情况下，镜片可用脉冲光成形。
通过闪光灯应用脉冲光的一个优点是：尽管使用较高强度的光，由于脉冲过程是如此短，使得照射到镜片形成组合物上而使其固化的光能总量得到减少。这样，较少的辐射热传导到型腔上，因而冷却要求降低。而且节省能量。在一个实施方案中，使用不到20、10、5或1焦耳/cm2的能量使镜片形成组合物固化成镜片。
优选地，根据镜片形成组合物的温度与紫外光照射之间的函数关系照射紫外光，该温度通过测量模具腔内的温度(例如型腔至少某部分的温度)或通过测量模具腔内空气或从腔内出来的空气的温度直接或间接进行测量。
在本发明另一个实施方案中，眼镜镜片可以这样固化：(a)将液态可聚合的镜片形成组合物置于至少由第一模具部件和第二模具部件确定的型腔中，镜片形成组合物含有光敏引发剂，(b)通过至少一个模具部件，将紫外光以某种强度在镜片形成组合物上照射选定的一段时间，从而使组合物的温度开始升高，(c)减小紫外光的强度，以防止镜片形成组合物温度升高到选定的第一温度，(d)使镜片形成组合物的放热反应发生，使镜片形成组合物的温度升高到第二温度，所述第二温度小于选定的第一温度，(e)如下固化镜片形成组合物以形成基本上透明的眼镜镜片：(i)通过至少一个模具部件将紫外光以某种强度照射在镜片形成组合物上，和(ii)减小紫外光的强度，以及(f)在小于约30分钟的时间范围内由镜片形成组合物形成眼镜镜片。
在本发明另一个实施方案中，眼镜镜片可以这样制得：(a)将液态可聚合的镜片形成组合物置于至少由第一模具部件和第二模具部件确定的型腔中，镜片形成组合物含有光敏引发剂，(b)将第一紫外光在至少一个模具部件上照射选定的第一时间段，使镜片形成组合物的温度开始升高，(c)将第一紫外光从至少一个模具部件上移开，以防止镜片形成组合物温度升高到选定的第一温度，(d)重复和交替执行以下步骤使镜片完全成形：(i)将第二紫外光在至少一个模具部件上照射选定的第二时间段，和(ii)将第二紫外光从至少一个模具部件上移开选定的第三时间段。
在本发明另一实施方案中，眼镜镜片可以这样制得：(a)将液态可聚合的镜片形成组合物置于至少由第一模具部件和第二模具部件构成的型腔中，镜片形成组合物含有光敏引发剂，(b)将第一强度的紫外光在至少一个模具部件上照射选定的第一时间段，使组合物的温度开始升高，(c)减小至少一个模具部件上第一紫外光的强度，(d)通过至少一个模具部件，重复将一组紫外脉冲照射到镜片形成组合物上，以完成基本上透明的眼镜镜片的形成，至少一个脉冲持续第二时间段，并且其中第三时间段介于至少两个脉冲的照射之间。
本发明的装置可包括：(a)带有浇注面和非浇注面的第一模具部件，(b)带有浇注面和非浇注面的第二模具部件，所述第二模具部件在使用过程中与第一模具部件分开放置，使得第一模具部件和第二模具部件的浇注面至少部分构成型腔，(c)适合于在使用过程中向第一和第二模具部件的至少一个产生和照射紫外光脉冲的第一脉冲光发生器，和(d)适合于控制第一脉冲光发生器的控制器，使得紫外光以多脉冲照射到第一和第二模具部件的至少一个上，至少一个脉冲持续不到一秒钟。
本发明的系统可包括：(a)含有光敏引发剂的镜片形成组合物，(b)带有浇注面和非浇注面的第一模具部件，(c)带有浇注面和非浇注面的第二模具部件，所述第二模具部件在使用过程中与第一模具部件分开放置，使得第一模具部件和第二模具部件的浇注面至少部分构成用于镜片形成组合物的型腔，(d)适合于在使用过程中向第一和第二模具部件的至少一个产生和照射紫外光脉冲的第一脉冲光发生器，(e)适合于控制第一脉冲光发生器的控制器，使得紫外光以多脉冲照射到第一和第二模具部件的至少一个上，至少一个脉冲持续不到一秒钟，和(f)其中所述体系适合于固化镜片形成组合物，使之不到30分钟形成基本上透明的眼镜镜片。
镜片形成组合物优选包括至少一个多烯官能单体，该单体含有至少两个选自丙烯酰基和甲基丙烯酰基的烯属不饱和基团，至少一个多烯官能单体，该单体含有至少三个选自丙烯酰基和甲基丙烯酰基的烯属不饱和基团，和/或芳族的含双(碳酸烯丙酯)官能的单体。
本发明的系统可包括：(a)含有光敏引发剂的镜片形成组合物，(b)包括带有浇注面和非浇注面的第一模具部件和带有浇注面和非浇注面的第二模具部件的型腔室，所述第二模具部件在使用过程中与第一模具部件分开放置，使得第一模具部件和第二模具部件的浇注面至少部分构成用于镜片形成组合物的型腔，(c)适合于在使用过程中向第一和第二模具部件的至少一个以第一强度产生和照射紫外光的第一光发生器，(d)适合于检测型腔室内温度或排出型腔室空气温度的温度传感器，(e)与温度传感器结合、适合于控制第一光发生器的控制器，该控制器使得当由温度传感器测量的温度基本上上升时，照射到第一和第二模具部件至少一个上的第一紫外光强度下降，和(f)其中所述体系适合于固化镜片形成组合物，使之不到30分钟形成基本上透明的眼镜镜片。
本发明的装置可包括：(a)带有浇注面和非浇注面的第一模具部件，(b)带有浇注面和非浇注面的第二模具部件，所述第二模具部件在使用过程中与第一模具部件分开放置，使得第一模具部件和第二模具部件的浇注面至少部分构成用于镜片形成组合物的型腔，(c)适合于在使用过程中向第一和第二模具部件的至少一个产生和照射紫外光的紫外光发生器，(e)控制器，用于控制由光发生器照射的光的强度，(f)适合于测量由紫外光发生器照射的光的强度的光传感器，所述光传感器适合于向光发生器发出信号，改变所产生的紫外光的强度，和(g)防止除紫外光外的光照射到光传感器上的过滤器。
在另外的实施方案中，制造眼镜镜片的系统可包括：(a)带有浇注面和非浇注面的第一模具部件，(b)带有浇注面和非浇注面的第二模具部件，所述第二模具部件在使用过程中与第一模具部件分开放置，使得第一模具部件和第二模具部件的浇注面至少部分构成用于镜片形成组合物的型腔，(c)适合于在使用过程中向第一和第二模具部件的至少一个产生和照射紫外光的紫外光发生器，(d)适合于向至少一个模具部件的非浇注面直射空气的分散器，(e)适合于冷却空气的热电致冷体系，和(f)适合于接收已与模具部件的非浇注面接触的废气，并将废气回收给分散器的第一送风机。
在一个实施方案中，眼镜镜片可这样制得：(a)将液态可聚合的镜片形成组合物置于至少部分由第一模具部件和第二模具部件构成的型腔中，镜片形成组合物含有光敏引发剂，(b)通过至少一个模具部件，将多个紫外光脉冲照射到镜片形成组合物上，引发镜片形成组合物反应，至少一个脉冲的强度至少约为10毫瓦/cm2；(c)在对镜片形成组合物照射多个脉冲后，通过至少一个模具部件，用第二强度的紫外光照射镜片形成组合物，形成基本上透明的眼镜镜片，第二强度小于约350毫瓦/cm2；(d)基本上与向镜片形成组合物照射第二紫外光同时，在至少一个模具部件的非浇注面吹空气，从镜片形成组合物中散热。
具有耐划痕涂层的镜片可这样形成：将第一涂料组合物置于模具部件内，该模具部件包括浇注面和非浇注面，所述涂料组合物含有光敏引发剂，并且暴露在紫外光中可被固化；(a)将第一涂料组合物置于模具部件内，该模具部件包括浇注面和非浇注面，所述涂料组合物含有光敏引发剂，并且暴露在紫外光中可被固化；(b)旋转模具部件，使第一涂料组合物分布在浇注面上；(c)将紫外光直射在模具部件上，使至少部分第一涂料组合物固化；(d)将第二涂料组合物置于模具部件内，第二涂料组合物含有光敏引发剂，并且暴露在紫外光中可被固化；(e)旋转模具部件，使第二涂料组合物分布在第一涂料组合物已经固化的部分；(f)将紫外光直射在模具部件上，由此使至少部分第二涂料组合物固化，并形成基本上透明的结合涂层，结合涂层含有至少部分第一和第二涂料组合物；(g)将上述模具部件与第二模具部件组装成模具部件之间带有空腔的模具；(h)将镜片形成组合物放置在该空腔内，镜片形成组合物含有光敏引发剂，暴露在紫外光中可被固化；和(i)将紫外光直射在模具上，使至少部分镜片形成物料固化形成镜片，并且其中的结合涂层附着在镜片形成物料的固化部分。
附图的简要说明
通过结合附图对本发明优选的且为示例的实施方案的详细描述，上述简要描述以及其它目的、特征和本发明方法和装置的优点将得到更全面的理解：
图1是用于制造塑料镜片的装置的透视图。
图2是图1装置沿2-2线的横截面图。
图3是图2装置沿3-3线的横截面图。
图4是该装置一个部件的详图。
图5是该装置一个部件的详图。
图6是本发明的装置所用镜片槽的横截面图。
图7是光栅系统的实施方案图。
图8是置于热源和模具表面之间的热分散器的实施方案俯视和侧视图。
图9是用于制造和后固化塑料镜片的另一个方法和系统的简要方框图。
图10是向镜片或模具组件施加紫外光的装置的简图。
图11是镜片的实施方案图。
图12是带有光敏引发剂的氧阻挡层的实施方案图。
图13是具有光传感器和控制器的镜片固化装置的简图。
图14是镜片固化装置正面的简图。
图15是镜片固化装置侧面的简图。
图16是热源和热分散器的实施方案图。
图17是热源和热分散器的各种实施方案图。
图18是热源和热分散器的实施方案图。
图19是两个模具部件和衬套的实施方案图。
图20是表示连续式辐射循环温度分布的曲线图。
图21是表示使用具有3.00D基础曲线的模具/衬套组件，同时用58°F的冷空气冷却模具/衬套组件的连续式辐射循环和脉冲式辐射循环温度分布的曲线图。
图22是表示固化循环各变量之间定性关系的图表。
图23是表示具有6.00D基础曲线并按三种不同光强度使用的模具/衬套组件固化循环的温度分布曲线图。
图24是表示使用具有6.00D基础曲线的模具/衬套组件的固化循环的连续和脉冲的温度分布的曲线图。
图25是表示使用具有4.50D基础曲线的模具/衬套组件的固化循环的连续和脉冲的温度分布的曲线图。
图26是表示使用具有3.00D基础曲线的模具/衬套组件的固化循环的连续和脉冲的温度分布的曲线图。
图27是同时使用闪光灯源和连续式紫外光(如荧光)源的系统的实施方案图。
图28是同时使用两个闪光灯源的系统的实施方案。
图29是使用紫外光控制器的系统的实施方案。
图30描述镜片固化装置的简图。
图31描述热电致冷系统的详图。
图32描述热电致冷系统的横截面图。
图33描述热电模件。
图34描述闪光灯固化循环。
图35描述平顶双焦点模具的横截面图。
优选实施方案的描述
装置、操作程序、设备、系统、方法和用紫外光固化的镜片组合物来自East Rockaway，New York和Louisville，Kentucky的Rapid Cast公司、Q2100公司和Fast Cast公司。此处结合引用Fast Cast公司的题为“FastCast镜片系统操作手册”的出版物。
现在参考图1，本发明的塑料镜片固化室通常指参考号数10。镜片固化室10优选通过一组管12与空气源(图中未示)连接，其目的将在下文描述。
如图2所示，塑料镜片固化室10包括上灯光室14、照射室16和下灯光室18。上灯光室14可与照射室16通过板20隔开。下灯光室可与照射室16通过板22隔开。通过上灯光室门24、照射室门26和下灯光室门28分别将上灯光室14、照射室16和下灯光室18与环境空气隔开。尽管上灯光室门24、照射室门26和下灯光室门28作为包括两个相应的门部件在图1中示出，但本领域普通技术人员可以理解到：门24、26和28可包括单个或多个门部件。上灯光室门24、照射室门26和下灯光室门28可滑动安装在导轨30上。如图2所示，通过相应的通气室34和安置在板20和板22上的开口36，通气口32可与上灯光室14和下灯光室18连接。每个通气口32可用通气口罩38屏蔽。
如图3所示，通气口33可装在照射室门26中并与照射室16连接。每个通气口33可用通气口罩35屏蔽。
如图2和3所示，多个光发生装置或灯40可装在每一个上灯光室14和下灯光室18中。优选地，上灯光室14和下灯光室18各自包括三个按三角形形状布置的灯40，其中上灯光室14中的灯40的三角形顶点向上布置，下灯光室18中的灯40的三角形顶点向下布置。灯40优选地产生波长范围至少接近300nm-400nm的紫外光，因为固化镜片形成组合物的有效波长范围在300nm-400nm区域。灯40可用合适的固定块42支撑和电连接。
排气扇44可与上灯光室14连接，排气扇46可与下灯光室18连接。
如上面提到的，上灯光室14可通过板20与照射室16隔开。同样，下灯光室18可通过板22与照射室16隔开。板20和22可分别包括孔48和50，灯40发出的光可通过这些孔照射到镜片槽52上(如图2的剖视图所示)。镜片槽52的直径优选的近似为74mm。孔48和50的直径优选的在约70mm-140mm之间。
在一个实施方案中，上部光过滤器54置于板20上，下部光过滤器56置于板22上或由衬套57支撑。上部光过滤器54和下部光过滤器56如图2所示由单个过滤元件组成，然而，本领域普通技术人员将认识到每个上部光过滤器54和下部光过滤器56可包括两个或更多个过滤元件。上部光过滤器54和下部光过滤器56的部件优选地根据待模压的镜片的特性来修正。例如，在制造凹形镜片的优选的实施方案中，上部光过滤器54包括一块放置在透明派热克斯玻璃板上的两面磨光的派热克斯玻璃板。下部光过滤器56包括一块放置在透明派热克斯玻璃板上的一面磨光的派热克斯玻璃板，透明玻璃板带有降低投射到相对于镜片边缘部分来说镜片中心部分的紫外光强度的装置，所述镜片放置在磨光的派热克斯玻璃板和透明派热克斯玻璃板之间。
相反，在制造凸形镜片的优选的装置中，上部光过滤器54包括一块一面或两面经磨光处理的派热克斯玻璃板和放置在磨光的派热克斯玻璃板上的透明派热克斯玻璃板，磨光的派热克斯玻璃板带有降低照射到相对于镜片中心部分来说镜片边缘部分的紫外光强度的装置，所述镜片放置在透明派热克斯玻璃板和磨光的派热克斯玻璃板之间。下部光过滤器56包括一块放置在透明派热克斯玻璃板上的一面磨光的透明派热克斯玻璃板，该玻璃板带有降低相对于镜片中心部分来说照射到镜片边缘部分的紫外光强度的装置，所述镜片放置在透明派热克斯玻璃板之间。在该装置中，为代替降低照射到镜片边缘部分的相对紫外光强度的装置，可降低孔50的直径以达到同一目的，即降低照射到镜片边缘部分的相对紫外光强度。
对本领域技术人员而言显而易见地，过滤器54或56可由多个过滤元件组成或包括可有效地将光降低到要求的强度的任何其它元件或装置，以使光散射和/或产生穿过镜片槽52的光强梯度。另外，在某些实施方案中可不用任何过滤元件。
优选地，上部光过滤器54或下部光过滤器56包括具有至少一个磨光表面的至少一块派热克斯玻璃板。同样，上部光过滤器54和下部光过滤器56可分别或都包括一块以上的单面或双面磨光的派热克斯玻璃板，和/或一张或多张透明纸。穿过磨光的派热克斯玻璃后，认为紫外光没有剧烈的强度突变，这会减少某些实例中成品镜片的光学畸变。本领域普通技术人员可认识到，可使用其它装置分散紫外光以便没有剧烈的强度突变。优选的是在照射室16中安装左隔板58、中隔板60和右隔板62，每一块隔板优选地包括多个台阶64。左隔板58和中隔板60确定左照射室66，而右隔板62和中隔板60确定右照射室68。如剖视图2和详图4所示，镜片槽夹持器70可放置在左照射室66和右照射室68中。镜片槽夹持器70可包括周边台阶72，该周边台阶72设计用于可将镜片槽夹持器70分别支撑在左隔板58和中隔板60以及中隔板60和右隔板62的辅助台阶64上。如图4所示，每一个镜片槽夹持器70也可包括使灯40发出的紫外光通过的中心孔74和按下面描述的方式设计用于支撑镜片槽52的环状台阶76。
如图6所示，每一个镜片槽52可包括对置的模具部件78，模具部件78由环状衬套80隔开以构成镜片型腔82。对置的模具部件78和环状衬套80可按某一方式成形和选择，以制造具有要求屈光度的镜片。
模具部件78优选地可由任何允许紫外光通过的合适材料制成。模具部件78优选地由玻璃制成。每一个模具部件78有外周边表面84和一对相对的表面86和88，其中表面86和88是精磨表面。模具部件78优选地具有理想的紫外光传输特性，且浇注表面86和非浇注表面88优选地都没有表面相差、波纹、擦痕或其它缺陷，因为这些缺陷在成品镜片上可被再现。
如上面提到的，模具部件78彼此隔开安装，以便在对置表面86之间形成镜片型腔82。模具部件78优选地通过T形柔性环状衬套80彼此隔开放置，该衬套将镜片型腔82与模具部件78的外部隔绝。在使用中，衬套80可支撑在镜片槽夹持器70的环状台阶76上。
在这种方式中，上部或后部模具部件90具有凸的内表面86，而下部或前部模具部件92具有凹的内表面86，以便得到的镜片型腔82可形成具有要求形状的镜片。这样，通过选择具有要求的表面86的模具部件78，可用装置10制造出具有不同特性，诸如不同焦距长度的镜片。
由灯40发出的紫外光光线通过模具部件78，并以下面讨论的方式作用在置于型腔82中的镜片形成物料上，以制成镜片。如上面提到的，紫外光光线可通过合适的过滤器54或56投射到镜片槽52上。
模具部件78优选地由这样的材料制成，所述材料不允许波长在约300nm以下的紫外线辐射穿过。合适的材料是由Schott Optical GlassInc.，Duryea，Pennsylvania制造并销售的Schott Crown，S-1或S-3玻璃，或由Corning Glass of Corning，New York销售的Corning 8092玻璃。模具的来源可以是Opticas Devlyn S.A.(Mexico City，Mexico)和/或Titmus Inc.(Fredricksburg，Virginia)。
环状衬套80可由乙烯基材料制成，所述乙烯基材料表现出良好的边缘光洁度并在镜片固化处理条件下保持足够的柔韧性。在优选的实施方案中，环状衬套80由硅橡胶材料制成，诸如通用电气公司商售的GE SE6035材料。在另一个优选的实施方案中，环状衬套80由乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物制成，所述共聚物由E.I.DuPont de Nemours&Co.按商品名ELVAX7提供。优选的ELVAX7树脂是熔融指数为17.3-20.9dg/min和乙酸乙烯酯含量为24.3-25.7％(重量)的ELVAX7 350，熔融指数为22.0-28.0dg/min和乙酸乙烯酯含量为27.2-28.8％(重量)的ELVAX7250，熔融指数为38.0-48.0dg/min和乙酸乙烯酯含量为27.2-28.8％(重量)的ELVAX7 240，以及熔融指数为38.0-48.0dg/min和乙酸乙烯酯含量为32.0-34.0％(重量)的ELVAX7 150。不考虑特别的材料，衬套80可通过本领域普通技术人员公知的传统注射成型或压缩成型技术制备。
如图2的剖视图、图3的截面图和图5的详图所示，上部和下部空气分配装置94分别安装在左照射室66和右照射室68中。每一个空气分配装置94与管12连接。如图5所示，每一个空气分配装置94包括增压部分95和带有小孔98的近似圆筒形开口96，使空气从空气分配装置94中喷出。小孔98的直径可以是常数，或者可以沿圆筒形开口96的周边而不同，优选地在正对空气分配装置94的增压部分95的位置上小孔直径最大，在紧邻增压部分95的位置上小孔直径最小。另外，小孔98设计成可将空气吹向镜片槽52，所述镜片可放置在镜片槽夹持器70上并安装在左照射室66或右照射室68中。
在操作中，本发明的装置可进行合适的配置，以用于制造中心相对厚的正镜片或边缘相对厚的负镜片。为降低过早脱模的可能，镜片相对厚的部分优选地比镜片相对薄的部分聚合速度快。
可通过改变照射到镜片特定部分的紫外光相对强度控制镜片不同部分的聚合速度。也可通过使空气直接穿过模具部件78以冷却镜片槽52来控制镜片不同部分的聚合速度。
对于正镜片，紫外光照射强度优选地在镜片边缘部分减少，以便较厚的镜片中心部分的聚合比较薄的镜片边缘部分快。相反，对负镜片而言，紫外光照射强度优选地在镜片中心部分减少，以便较厚的镜片边缘部分的聚合比较薄的镜片中心部分快。对于正镜片或负镜片，空气都可以直接穿过模具部件78的表面以冷却镜片槽52。随着紫外光照射的总光强增加，就需要更强的冷却，这可以通过提高空气速度或降低空气温度或二者同时进行来实现。
本领域普通技术人员公知的是，可用于本发明的镜片形成物料在固化时容易发生收缩。如果让镜片相对薄的部分在相对厚的部分之前聚合，相对薄的部分在相对厚的部分固化时就容易变硬和收缩，镜片就会过早脱模或使模具部件78产生裂缝。因此，当照射到正镜片边缘部分的紫外光相对光强相对中心部分减少时，中心部分就聚合更快，并且在边缘部分变硬之前收缩，使收缩更均匀。相反，当照射到负镜片中心部分的紫外光相对光强相对边缘部分减少时，边缘部分就聚合更快，并且在中心部分变硬之前收缩，使收缩更均匀。
照射到镜片上的紫外光相对光强的不同可通过不同途径实现。根据某一方法，对于正镜片，在灯40和镜片槽52之间可放置一个不透明材料环，以便紫外光主要照射在较厚的镜片中心部分。相反，对于负镜片，在灯40和镜片槽52之间可放置一个不透明材料园盘，以便紫外光主要照射在镜片的边缘部分。
根据另一方法，对于负镜片，在灯40和镜片槽52之间可放置一个片状材料，该材料从不透明的中心部分到透明的径向外沿部分之间具有不同的透明程度。相反，对于正镜片，在灯40和镜片槽52之间可放置一个片状材料，该材料从透明的中心部分到不透明的径向外沿部分之间具有不同的透明程度。
本领域普通技术人员可认识到，除上面列举的使照射到相对的模具部件78上的紫外光光强不同的技术外，还有大量技术可采用。
在一些实施方案中，在通过上部光过滤器54或下部光过滤器56之前，入射光强度已经测量和确定为接近3.0-5.0毫瓦/平方厘米(mW/cm2)，在镜片最厚部分的总光强在0.6-2.0mW/cm2之间，而在镜片最薄部分的总光强在0.1-1.5mW/cm2之间。在一些实施方案中，只要镜片槽52被足够冷却以将聚合速度减少到可接受的水平，入射到镜片槽52上的总光强对成品的影响就比入射到镜片厚的或薄的镜片部分上的相对光强的影响要小。
在一些实施方案中，紫外光聚合镜片的最终放大倍数可通过控制照射到对置的模具部件78上的入射紫外光的分布来控制。例如，对于相同组合的模具部件78和衬套80，所制得镜片的焦距放大倍数可通过改变穿过镜片型腔82或对置的模具部件78表面的紫外光强度的型式(pattern)来增加或减少。
当镜片形成物料开始固化时，将经过一种胶体状态，镜片槽52中的这种状态导致在固化后期产生的内部应力合理分配，此时镜片形成物料开始产生收缩。
当镜片形成物料在固化过程中产生收缩时，由于在镜片相对厚和相对薄的部分之间的收缩不同，优选对置的模具部件78发生弯曲。例如，当负镜片固化时，上部或后部模具部件90优选变得平坦，并且下部或前部模具部件92优选变得陡峭，而大部分弯曲发生在下部或前部模具部件92中。相反，对于正镜片，上部或后部模具部件90优选变得陡峭，而下部或前部模具部件92优选变得平坦，而大部分弯曲发生在上部或后部模具部件90。
通过改变在镜片成形腔82中镜片相对薄和相对厚部分之间的紫外光强度，就能够产生更多或更少总弯曲。导致更少弯曲的那些光条件将使过早脱模的可能性变得最小。
对置模具部件78的初始弯曲和所制得镜片的中心厚度可用于计算镜片的理论或预测的放大倍数。可控制紫外光条件以改变镜片的放大倍数，使其比预测的更大或更小。不透明材料园盘的直径越大，所得到的镜片将表现出的负(-)放大倍数越大。
当将紫外光固化的镜片从对置模具部件78中移开时，镜片就在通常的应力条件下。已经确定，镜片的放大倍数可通过对镜片进行后固化热处理以释放在固化过程中产生的内部应力和使镜片前部和后部的弯曲调换来达到最终静态放大倍数。通常地，镜片用紫外光固化约10-30分钟(优选地约15分钟)。后固化热处理在约85-120℃下进行约5-15分钟。优选地，后固化热处理在100-110℃下进行约10分钟。在后固化前，镜片的放大倍数通常比最终静态放大倍数小。后固化热处理减少了镜片变黄并降低了镜片中的应力，以改变镜片的放大倍数达到最终放大倍数。后固化热处理可在传统的对流恒温器或其它任何装置中进行。
另外，如下面描述的，在某些实施方案中，热可传导到模具和/或镜片上，从而提高已固化镜片的质量。
紫外灯40优选地保持在使灯40的输出最大的温度。灯40优选地进行冷却，因为当灯40过热时，灯40发出的光的强度将产生波动。在图2所示的装置中，灯40的冷却通过分别利用排气扇44和46将环境空气经过小孔32、孔室34和开口36抽吸到上部灯室14和下部灯室18中来完成。然而，应该避免灯40的过度冷却，因为当灯40被冷却到过低的温度时，灯40发出的光的强度会降低。
如上面提到的，当入射紫外光的总强度增加时，镜片槽52优选地在镜片形成物料固化过程中进行冷却。镜片槽52的冷却一般通过降低反应速度和提高粘着力来减少过早脱模的可能。镜片的光学质量、应力特性和抗冲击性也得到提高。镜片槽52的冷却优选地通过将空气吹入镜片槽52来实现。空气优选地具有15-85°F(约-9.4-29.4℃)的温度范围，使固化时间在30-10分钟之间。发现图5中所示的空气分配装置94当专门设计用于将空气直接引导到对置模具部件78表面时特别有益处。在穿过对置模具部件78表面后，由空气分配装置94放出的空气通过排气口33排出。另一方面，由空气分配装置94放出的空气可循环回到空气冷却器中。
镜片槽52也可以通过将镜片槽放入液体冷却浴中进行冷却。
对置模具部件78优选地在每次固化之间完全清洗，因为对置模具部件78上的任何灰尘或其它杂质会导致过早脱模。模具部件78可通过本领域普通技术人员公知的任何传统方法进行清洗，诸如民用清洁产品，如由Proctor and Gambl公司提供的Mr.CleanTM。然而，本领域普通技术人员认为，许多其它技术也可用于清洁模具部件78。
成品镜片的变黄可能与单体成分、光敏引发剂的本性和光敏引发剂的浓度有关。
浇注镜片，尤其是中心较厚的凸形镜片时，裂纹是个问题。加成聚合反应(包括光化学加成聚合反应)是放热反应。在加工过程中，会产生大的温度梯度，而由此造成的应力会使镜片产生裂纹。
在镜片形成组合物从液态向胶体状转变过程中，光学畸变经常在聚合反应早期阶段产生。导致光学畸变的型式一旦形成就很难消除。当胶凝出现时，通常会使温度快速升高。放热的聚合步骤导致温度升高，这一点本身又导致聚合反应加快，进而导致温度进一步升高。如果与周围环境的热交换不足够充分，这种失控的形势将导致过早脱模、出现由热产生的条纹、甚至出现裂纹。
同时，当照射连续紫外光时，反应过程优选地是平滑的和不太快的，但也不太慢。加工过程产生的热优选不会太快，以能与环境交换。优选地调节入射紫外光强度，使反应以要求的速度进行。同样优选的是环状衬套80和对置模具部件78之间的密封尽可能严密。
已经发现导致镜片产品不发生光学畸变的因素是(1)环状衬套80和对置模具部件78之间获得良好的密封；(2)使用表面没有缺陷的模具部件78；(3)使用含有合适类型和浓度的光敏引发剂配方以产生合理的温升速度；和(4)使用均相配方。优选地，对这些条件进行优化。
镜片从模具中过早脱模将产生不完全固化的镜片和有缺陷的镜片产品。引起过早脱模的因素是(1)组装很差的镜片槽52；(2)围绕样品边缘存在气泡；(3)衬套周边或模具边缘有缺陷；(4)不合适的配方；(5)不受控制地温度升高；和(6)高的或不均匀的收缩。优选地，对这些条件最小化。
当对置模具部件78被环状衬套80过于刚性地支撑时也会发生过早脱模。优选地，环状衬套80具有足够的柔韧性，使得对置模具部件78当镜片收缩时能跟随镜片收缩。事实上，镜片必须能够允许直径及厚度的轻微收缩。因而理想的是使用在固化过程中和固化后与镜片的胶粘程度降低的环状衬套80。
在装载镜片型腔82的优选技术中，将环状衬套80放置在凹模或前模具部件92上，再将凸模或后模具部件90移动到位。然后将环状衬套80从后模具部件90边缘最高点处拉开，并将镜片形成组合物注射进镜片型腔82中，直到少量的镜片形成组合物沿着边缘被挤出。然后优选地将多余部分通过真空去除。没有去除的多余液体会溢出到后模具部件90表面并在成品镜片中产生光学畸变。
尽管存在以上的问题，辐射固化镜片模具系统带来的优点完全胜过这些缺点。辐射固化系统的优点包括能量需求、固化时间以及通常与传统热固化系统相关的其他问题明显减少。
镜片形成物料可包括任何合适的液态单体或单体混合物和任何合适的光敏引发剂。镜片形成物料优选地不包括除光敏引发剂之外吸收波长范围为300-400nm紫外光的任何成分。液态镜片形成物料优选地进行过滤以控制质量，并通过从其中一个对置模具部件78中拉出环状衬套80将液态镜片形成物料注入镜片型腔82中的方法放置在镜片型腔82中。一旦镜片型腔82中充满这种材料，环状衬套80重新放回与对置模具部件78密封的位置。
本领域普通技术人员知道，一旦拆开对置模具部件78将固化的镜片从镜片型腔82中取出，镜片可进一步按传统方法加工，诸如将镜片周边磨光。
根据本发明，可聚合镜片形成组合物包括含芳族的双(碳酸烯丙酯)官能的单体和至少一种多烯官能的单体，所述多烯官能的单体含有两个选自丙烯酰基和甲基丙烯酰基的烯属不饱和基团。在优选的实施方案中，组合物进一步包括合适的光敏引发剂。在其他优选的实施方案中，组合物可包括一种或多种多烯官能的单体及一种染料，该多烯官能的单体含有三个选自丙烯酰基和甲基丙烯酰基的烯属不饱和基团。
可用于本发明实施的含芳族的双(碳酸烯丙酯)官能的单体是含二羟基芳族的双(碳酸烯丙酯)材料。衍生单体的含二羟基芳族的材料可以是一种或多种含二羟基芳族的化合物。优选地，羟基直接接在含二羟基芳族的化合物的芳核碳原子上。单体本身是公知的，并且可用本领域公知的方法制备。
含芳族的双(碳酸烯丙酯)官能的单体用以下通式表示：
其中A1是衍生自含二羟基芳族的材料的二价基团，每个R0独立地是氢、卤或C1-C4的烷基。烷基通常是甲基或乙基。R0的实例包括氢、氯、溴、氟、甲基、乙基、正丙基、异丙基和正丁基。最常用的R0是氢或甲基，氢是优选的。尤其有用的二价基团A1的细类用以下通式表示：
其中每个R1独立地是含有1至约4个碳原子的烷基、苯基或卤；每个a的平均值独立地是0-4；每个Q独立地是氧、磺酰基、带有2至约4个碳原子的烷二基或带有1至约4个碳原子的亚烷基；n的平均值为0至约3。优选地Q是甲基亚乙基，即异亚丙基。
优选地，n的值是0，其中A1用以下通式表示：
其中每个R1、a和Q如通式II所讨论的。优选地，两个自由键均在邻位或对位位置。对位位置是尤其优选的。
衍生A1的含二羟基芳族的化合物也可以是多元醇官能的链增长化合物。这些化合物的实例包括烯化氧(alkaline oxide)增长的双酚类。通常使用的烯化氧是环氧乙烷、环氧丙烷或它们的混合物。通过列举的方式，当用环氧乙烷使对、对双酚类进行链增长时，二价基团A1通常用以下通式表示：
Figure C9719498200262
其中每个R1、a和Q如通式II所讨论的，j和k的平均值各自独立地在约1至约4的范围内。
优选的含芳族的双(碳酸烯丙酯)官能的单体用以下通式表示：
Figure C9719498200263
它公知为是双酚A双(碳酸烯丙酯)。
大量的化合物可被用作含有两个或三个烯属不饱和基的多烯官能的单体。含有两个或三个烯属不饱和基的优选的多烯官能化合物通常被称为脂族多元醇的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如乙二醇、三甘醇、四甘醇、1，4-丁二醇、缩水甘油基、二甘醇、丁二醇、1，2-丙二醇、戊二醇、己二醇、三羟甲基丙烷、二缩三丙二醇的二和三丙烯酸酯以及二和三甲基丙烯酸酯。合适的含有两个或三个烯属不饱和基的多烯官能单体的具体实例包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、四甘醇二丙烯酸酯(TTEGDA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TRPGDA)、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯(HDDMA)以及己二醇二丙烯酸酯(HDDA)。
通常，引发本发明镜片形成组合物聚合反应的光敏引发剂优选地表现出紫外吸收光谱在300-400nm范围。然而在该范围内光敏引发剂高的吸收率是不希望的，尤其当浇注厚的镜片时。以下是本发明范围内光敏引发剂化合物例举的实例：苯甲酰甲酸甲酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-羟基环己基苯基酮、2，2-二仲丁氧基乙酰苯、2，2-二乙氧基乙酰苯、2，2-二乙氧基-2-苯基-乙酰苯、2，2-二甲氧基-2-苯基-乙酰苯、苯偶姻甲醚、苯偶姻异丁醚、苯偶姻、苯偶酰、二硫化二苄、2，4-二羟基二苯甲酮、亚苄基乙酰苯、二苯甲酮、乙酰苯。优选的光敏引发剂化合物是1-羟基环己基苯基酮(由Ciba-Geigy作为Irgacure 184提供)、苯甲酰甲酸甲酯(由Polysciences公司提供)或它们的混合物。
苯甲酰甲酸甲酯是通常优选的光敏引发剂，因为该引发剂可提供较慢的聚合速度。较慢的聚合速度可避免聚合过程中热的过分聚集(并造成镜片裂缝)。另外，该引发剂可相当容易地将液态苯甲酰甲酸甲酯(常温下为液态)与许多丙烯酸酯、二丙烯酸酯以及碳酸烯丙酯化合物混合以形成镜片形成组合物。由苯甲酰甲酸甲酯光敏引发剂制得的镜片往往表现出更有利的应力分布和均匀性。
强吸收性的光敏引发剂将在镜片的第一个毫米厚度中吸收大部分入射光，从而在该区域中产生快的聚合反应。剩余的光将在该厚度以下产生相当慢的聚合速度，并将导致镜片具有可见的畸变。理想的光敏引发剂将具有高的反应性，但在使用范围内将具有较低的消光系数。光敏引发剂在较长波长的低消光系数将允许紫外辐射更深地穿透反应体系。紫外辐射更深的穿透使得光敏引发剂基团在整个样品中均匀形成并产生优异的整体固化。因为样品可从顶部和底部同时照射，优选的是大量光到达镜片最厚部分的中心的体系。光敏引发剂与单体体系的互溶性和相容性也是重要的要求。
另外的考虑是最终聚合物中光敏引发剂片段的影响。某些光敏引发剂产生的片段使成品镜片出现黄色。尽管这种镜片事实上吸收很少的可见光，但从美观上是不希望的。
光敏引发剂常常是针对特定系统的，因而对某一系统有效的光敏引发剂在另一个系统中所起作用就差。另外，光敏引发剂浓度很大程度取决于入射光强和单体成分。引发剂的本性及其浓度对任何特定配方都是重要的。太高的引发剂浓度容易导致镜片产生裂纹和变黄。太低的引发剂浓度容易导致不完全聚合和材料较软。
当不需要高的光传输性时，染料和/或颜料是可选材料。
上面讨论所列出的可选择的成分决不是完全的。这些成分和其他成分可以按它们通常的数量和通常的用途使用，只要不严重影响好的聚合物配方的应用。
根据本发明优选的实施方案，优选的含芳族的双(碳酸烯丙酯)官能的单体、双酚A双(碳酸烯丙酯)与一种或多种更快反应的带有两个丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的多烯官能单体混合，所述多烯官能单体如1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯(HDDMA)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、四甘醇二丙烯酸酯(TTEGDA)、二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TRPGDA)以及非必须地诸如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的带有三个丙烯酸酯基团的多烯官能单体。通常，含有丙烯酸酯基的化合物比含有烯丙基的化合物更快地聚合。
在一个实施方案中，灯40产生具有300-400nm波长范围、在灯表面的光强接近4.0-7.0mW/cm2的紫外光，该紫外光在整个反应过程中分布非常均匀而不产生任何剧烈的强度突变。这种灯管由Sylvania以Sylvania Fluorescent(F15T8/2052)或Sylvania Fluorescent(F15T8/350BL/18”)GTE的商标牌号提供。
如上面提到的，具有300-400nm波长范围的紫外光是优选的，因为根据本发明光敏引发剂优选地在该波长范围内吸收最有效，并且模具部件78优选地允许该波长范围内的光最大限度地通过。
在固化过程中，紫外光辐射水平地或垂直地穿过镜片组合物时优选地不产生明显强度梯度。穿过镜片的明显强度梯度会导致在成品镜片中产生缺陷。
根据本发明的一个实施方案，液态镜片形成组合物包括双酚A双(碳酸烯丙酯)而不是DEG-BAC。双酚A双(碳酸烯丙酯)单体比DEG-BAC具有更高的折射率，这一点可用于制造较薄的镜片，这对相对厚的正镜片或负镜片是重要的。双酚A双(碳酸烯丙酯)单体由PPG Industries以商品名HIRII或CR-73提供。由这种产品制得的镜片有时具有非常轻微、很难检测的程度的变黄。优选地，将由9，10-蒽二酮、1-羟基-4[(4-甲苯基)氨基](BASF Wyandotte Corp.以商品名Thermoplast Blue 684提供)构成的少量蓝色染料添加到组合物中以减少变黄。另外，如果镜片进行上面描述的后固化热处理，发黄就容易消失。此外，如果不进行后固化，在常温下将近两个月后发黄才消失。
由Sartomer和Radcure提供的TTEGDA是二丙烯酸酯单体，该单体优选地包括在组合物中，因为该单体是可减少产品发黄并产生非常透明的产品的快速聚合单体。然而，如果在最优选的组合物中含有过多的TTEGDA，如大于约25％(重量)，成品镜片就容易产生裂纹并且会太柔性，因为该材料在高于40NC的温度下软化。如果完全不含有TTEGDA，成品镜片就会很脆。
由Sartomer提供的HDDMA是二甲基丙烯酸酯单体，该单体在两个甲基丙烯酸酯基团之间具有非常硬的主链。组合物中优选地包括HDDMA，因为该单体形成较硬的聚合物并提高成品镜片的刚性和强度。该单体材料与双酚A双(碳酸烯丙酯)单体非常相容。HDDMA会影响高温刚度、聚合物透明度和聚合反应速度。
由Sartomer和Radcure提供的TRPGDA是二丙烯酸酯单体，组合物优选地包括该单体，因为该单体给成品镜片提供好的强度和硬度而不增加脆性。该单体材料也比TTEGDA的刚性更好。
由Sartomer和Radcure提供的TMPTA是三丙烯酸酯单体，该单体优选地包括在组合物中，因为该单体比双官能团单体给成品镜片提供更好的交联。TMPTA比TTEGDA具有更短的主链，并提高成品镜片的高温刚度和硬度。而且，该单体材料有助于避免成品镜片的光学畸变。TMPTA也影响聚合过程中的高收缩性。在最优选的组合物中包含太多的该单体材料会使成品镜片太脆。
优选地用于本发明组合物中的合适单体，诸如TTEGDA、TRPGDA和TMPTA，在以商品提供的某些形式中包括杂质并带黄色。这些单体的黄颜色优选地可通过将这些单体穿过含有氧化铝粉末--碱的氧化铝(碱)柱来减少或消除。穿过氧化铝柱后，单体几乎不吸收紫外光。穿过氧化铝柱后，由不同来源获得的单体之间的差别也基本上被消除。然而，单体优选地从提供杂质含量最少的单体的来源获得。组合物优选地在聚合反应之前进行过滤以除去悬浮颗粒。
本发明的组合物优选地根据下面的约定制备。将合适数量的HDDMA、TTEGDA、TMPTA和TRPGDA混合和搅拌，优选地用玻璃棒彻底搅拌。然后将丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物可通过净化柱。
合适的净化柱可放在玻璃柱内，该玻璃柱在一个聚四氟乙烯旋塞上面有一个合适的玻璃盘，并在顶部有一个容积约500ml的容器和直径22mm、长约47cm的柱体。净化柱可通过将约35克反应性氧化铝(碱)置于合适的玻璃盘上来制备，所述反应性氧化铝(碱)由ALFAProducts，Johnson Matthey，Danvers，MA以60目的形态提供或由Aldrich以150目的形态提供。然后将约10克由Scientific PolymerProducts，Inc.，Ontario，NY以HR-4提供的抑制剂清除剂(对苯二酚/甲酯清除剂)置于氧化铝的顶部，最后将约35克活化氧化铝(碱)置于抑制剂清除剂的顶部。
约600克丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物可添加到柱填充物上。然后在净化柱顶部施加1.38×104-2.07×104帕的过压，以造成约30-38克/小时的流动速度。可用Parafilm覆盖在净化柱末端和接收瓶的连接处，以防止灰尘和水蒸汽的渗入。丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物优选地可收集在不透紫外辐射的容器中。
合适数量的双酚A双(碳酸烯丙酯)可添加到丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯混合物中以制备成品单体混合物。
合适量的光敏引发剂可添加到成品单体混合物中。含有或不含有光敏引发剂的最终单体混合物可储存在一个对紫外辐射不透明的容器中。
合适量的染料也可添加到含有或不含有光敏引发剂的最终单体混合物中。
磨边后，本发明的紫外光固化镜片表现出优异的抵抗丙酮、甲乙酮和乙醇等有机溶剂的性能。
为达到最好的结果，模具部件78的浇注表面86和非浇注表面88都加工到光学质量。例如，在非浇注表面88上的波动可作为入射光畸变的结果在成品镜片中被复制。
模具条纹造成在条纹下不同的光强条件，甚至当条纹在模具部件78的非浇注表面88上时也如此。镜片中完全暴露的区域会变得更硬，而镜片会因此产生应力。条纹下的镜片部分在固化过程结束时也会变得更弱。这种影响已经被观察到，并会导致过早脱模或引发裂纹。
在模具边缘上的缺陷会影响密封条件并常常导致过早脱模。
可以认为，随着反应进行，产生的热易于降低收缩镜片和模具表面之间的粘着力。粘着力的降低易于造成镜片从模具中脱离。在高曲率(即高放大倍数)镜片中，这一问题甚至更明显，有两个原因：(1)这些镜片有更大的厚度因而有更多产生热量的材料(这些材料加速反应并产生更多的热)，和(2)这些镜片在厚的部分和薄的部分之间具有更大的厚度偏差，由于不同的收缩率会在模具上产生应力。同样可能的是在厚的镜片中相对深的地方产生的温度会造成部分单体蒸发。蒸发出的单体会迁移到镜片/模具界面，从而打破二者之间的真空。
因为过早脱模的问题，优选地，固化高放大倍数的镜片以保持与模具间的粘着力。优选地，模具弯曲并吸收应力。
优选地，所用的冷却流体是温度低于50℃的空气。流体可低于0℃，然而在优选的实施方案中，流体的温度在0℃和小于20℃之间，优选的约0-15℃，更优选的约0-10℃，最优选的约3-8℃。在一个优选的实施方案中，流体温度约为5℃。如图9所示，用于制造塑料镜片的镜片成形装置300可包括通过管道314向装置300供应冷流体的冷却器312。流体可供应到装置300上，然后通过管道320排出。通过管道320排出的流体可通过管道318流出，或者另一方面可通过管道316循环回到冷却器312。冷却器312优选地包括Neslab CFT-50水/防冻冷冻器(Newington，N.H.，U.S.A)。与冷冻器一起使用设计的最低温度为3℃、每个空气分散器94的流量为8立方英尺(约0.224立方米)/分钟空气的Neslab-built风箱盒。风箱盒包括用于冷却水循环的换热器盘管、送风机和向管道314供给空气的淋喷增压装置。
如果镜片用连续的紫外光制造而不对模具进行任何冷却，模具-镜片组件的温度可升到高于50℃。低屈光度镜片可用这种方式制得，但不能得到高的正或负屈光度镜片。某些镜片可通过用循环的未冷却的流体(即常温流体)控制(如冷却)镜片材料固化过程中的温度来制造。这些系统中的常温流体以上面描述的同样的方式直接流向模具部件。使用循环的常温流体比完全不对模具进行任何冷却允许制造更宽参数范围的镜片。
大多数聚合反应因素是相互关联的。聚合反应的理想温度与浇注镜片的屈光度和厚度有关。热容积是一个因素。当使用连续紫外光时，较低的温度(低于约10℃)优选地用于浇注较高的正或负屈光度镜片。较低的温度使得光敏引发剂浓度增加，而这一点可加速反应和缩短固化时间。
当使用连续紫外光时，阻止过早脱模也依赖于冷却流体流量以及它们的温度。例如，如果冷却流体温度降低，也可能降低冷却流体流速。同样，较高冷却流体温度的缺点在一定程度上可抵消较高冷却流体流速的缺点。
在一个实施方案中，对于双分散器系统(即在镜片组合物上部和下部各有一个空气分散器)的空气流速约为每个分散器1-30标准立方英尺(“scf”)(约0.028-0.850标准立方米)/分钟，更优选的约为每个分散器4-20立方英尺(约0.113-0.566标准立方米)/分钟，尤其优选的约为每个分散器9-15立方英尺(约0.255-0.423标准立方米)/分钟。此处使用的“标准条件”即60°F(约15.556℃)和一个大气压(约101.325KPa)。
用于浇注聚合镜片的玻璃模具的厚度会影响制得的镜片。较薄的模具使聚合材料和冷却空气间的热传导更有效，这样可降低过早脱模率。另外，较薄的模具易表现出更强的弯曲的趋势。在聚合的镜片厚的部分和薄的部分之间发生相对快的不均匀收缩的过程中，较薄的模具容易弯曲，进而减少过早脱模的发生。在一个实施方案中，第一或第二模具部件具有小于约5.0mm的厚度，优选的约1.0-5.0mm，更优选的约2.0-4.0mm，尤其优选的约2.5-3.5mm。
“前部”模具或表面指这样的模具或表面，其表面最终形成距眼镜镜片佩戴者的眼睛最远的眼镜镜片的表面。“后部”模具或表面指这样的模具或表面，其表面最终形成距眼镜镜片佩戴者的眼睛最近的眼镜镜片的表面。
在一个实施方案中，镜片形成物料优选地在相对低的温度、相对低的紫外光强度和相对低的光敏引发剂浓度下固化形成固体镜片。当按上面描述的方法固化约15分钟时，这样制得的镜片通常具有约60-78的肖氏D硬度(对于优选的组合物)。按上面描述的方法用普通加热炉后固化加热镜片约10分钟可将硬度提高到约80-81的肖氏D硬度。
在优选的实施方案中，紫外光可由UVEXS，Inc.提供的型号为CCU的汞汽灯或912固化室(Sunnyvale，CA，U.S.A.)提供。
在制造镜片的可选方法中，要求的镜片屈光度(即放大倍数)可用相同的模具，但用不同光的分布来改变。以这种方式可将一个模具用于制造具有不同屈光度的不同镜片。该方法包括以下步骤：(1)将可聚合的镜片形成物料置于第一模具部件和第二模具部件之间的部分确定的型腔中，其中型腔确定了一个与要求屈光度不同的理论屈光度，(2)将紫外线照射到第一和第二模具部件的至少一个上，其中紫外线照射到第一或第二模具部件上以便材料固化以形成具有要求屈光度的镜片，和(3)使流体与第一或第二模具部件接触以冷却第一或第二模具部件。得到的镜片屈光度可根据紫外光照射到第一或第二模具部件上的方式而不同。也就是说，通过改变穿过镜片材料半径的光的相对强度，能够改变产品镜片的屈光度。实施例1配方：    17％  双酚A碳酸双烯丙酯
     10％1，6己二醇二甲基丙烯酸酯
     20％  三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
     21％  二丙烯酸四乙二醇酯
     32％  二丙烯酸三丙二醇酯
     0.012％  1羟基环己基苯基酮
     0.048  苯甲酰基甲酸甲酯
     ＜10PPM  氢醌和甲基乙基氢醌
氢醌和甲基乙基氢醌是存在于一些二丙烯酸酯和/或三丙烯酸酯化合物(由Sartmer获得)中的稳定剂。优选地，将该稳定剂的用量减至最小，因为稳定剂影响固化的速率和数量。如果加入大量的稳定剂，则必须也加入大量的光敏引发剂。光条件：用由Spectronics Corp(Westbury，N.Y.)购得的Spectoline
DM 365N Meter在试样面上测定的mW/cm2              中心      边缘
          ……      ……
顶部：    0.233     0.299
底部：    0.217     0.248空气流量：    对样品的总量为0.272立方米每根管线(“CFM”)-
19.2CFM空气温度：4.4℃模具：    80毫米直径，Corning#8092玻璃
        半径      厚度
阴模    170.59    2.7
阳模    62.17     5.4衬套：General Electric SE 6035硅橡胶，具有3毫米厚水平凸缘尺
寸和垂直凸缘尺寸足以产生2.2毫米的起始空腔中心厚度。装料：将该模具清洗并装入衬套中。暂时将该模具/衬套组件装在卡具上，
该卡具保持这两个模具向衬套的凸缘施加约1kg的压力。该衬套的
上边向后剥离以将约27.4克的单体混合物装入空腔中。然后将衬套
的上边慢慢地移回原位并用小的抽吸装置将过量的单体吸出。优选的
是避免将单体落在模具的非浇注表面上，因为料滴倾向于造成紫外线
的局部聚焦并会造成最终产品的光学畸变。固化：在上述条件下照射该样品15分钟，然后从“FC-104”固化室(即
图14和15中所示的固化室)中取出。通过向镜片和阳模的结合体
施加强烈的冲击力而将模具与固化的的镜片分离。然后将样品在常规
重力型热烤箱中于110℃后固化10分钟，取出并冷却至室温。结果：所得的镜片的直径为72毫米，中心厚度为2.0毫米，边缘厚度为
9.2毫米。聚焦倍数为～5.05屈光度。该镜片为水透明(“水-白”)，
呈现可忽略的雾浊，可见光的总透光率约为94％，得到了非常好的
综合光学性能。肖氏D硬度约为80。该样品可承受按照ANSI
280.1-1987，4.6.4试验程序进行的从1.27米落下的2.54厘米钢
球的冲击力。
其它改进用富含光敏引发剂的氧阻挡层进行后固化
在某些应用中，在形成镜片时全部的镜片形成组合物不能通过暴露于紫外线中而完全固化。特别是，靠近衬套的部分镜片形成组合物在镜片形成后通常保持为液态。据信因为衬套通常某种程度上渗透有空气，结果，氧渗入其中并且与靠近于衬套的部分镜片形成物料接触。由于氧倾向于抑制该光固化过程，因此靠近于衬套的部分镜片形成组合物在形成镜片时倾向于保留未固化态。
出于几种原因考虑，靠近于衬套的未固化镜片形成组合物是个问题。首先，液态镜片形成组合物使固化的镜片边缘某种程度上为粘性态，这使镜片更难以加工。第二，液态镜片形成组合物某种程度上难以从镜片的表面上完全去除。第三，当这种镜片从模具中取出时，液态镜片形成组合物可能流动并且至少部分涂覆于镜片表面。该涂层难以去除并且使抗划痕涂层或着色染料的涂覆更为困难。该涂层倾向于影响抗划痕涂层和着色染料与固化的镜片表面之间的相互反应。第四，如果形成液态镜片形成材料的液滴，这些液滴会之后固化并且在镜片表面形成隆起物或凸起物，特别是如果该镜片进行后续的后固化或抗划痕涂覆过程。上述问题的结果是：当在初始固化工艺中形成镜片后保留液态镜片形成组合物时，通常必须将镜片进行烦琐的清洗或再浇注。
如果镜片形成后在靠近于衬套处保留少量的液态镜片形成组合物，则可减轻上述的问题。一种减轻这种“湿边缘”问题的方法是增加镜片形成组合物中光敏引发剂含量(即将镜片形成组合物中的光敏引发剂含量增加在约0.15％以上)。然而如果这样做会导致其它问题。具体地，增加光敏引发剂含量会导致在该组合物反应过程中以相当高的速度放热。倾向于导致过早脱模和/或镜片裂纹的结果。因此确信光敏引发剂含量低是优选的。
本发明的实施方案涉及将氧阻挡层与光敏引发剂结合。具体地，在一个实施方案中，光敏引发剂972嵌于或浸于氧阻挡层970〔例如图12中所示的聚乙烯薄膜带等)中。然后将氧阻挡层缠绕在仍包围在两个模具之间的固化镜片边缘(但移开衬套)。尽管仍是“在模具中”，然后将该镜片暴露于紫外线中，由此干燥其边缘。对前述公开方法的改进在于显著减少了用于干燥镜片边缘所需的紫外线剂量。
可以通过以下方法制备包括光敏引发剂的氧阻挡层塑料膜：(a)将塑料薄膜浸入含有光敏引发剂的溶液中，(b)从溶液中取出该塑料薄膜，(c)干燥该塑料薄膜。该溶液包括蚀刻剂。优选地，在将塑料薄膜浸入溶液之前或同时将塑料薄膜表面蚀刻。
在一个实施例中，可以将高密度聚乙烯薄膜(约0.013毫米厚)的薄带(例如约10毫米宽)浸入97％丙酮和3％Irgacure 184(一种从位于新泽西州Farmingdale的Ciba Geigy购得的光敏引发剂)的溶液中约5分钟。该聚乙烯膜可从TapeSolution，Inc(Nashville，Tennessee)购得。在更优选的实施方案中，在浸渍溶液中含有0.5％Byk 300(从位于Wallingford，Connecticut的Byk Chemie购得的流动剂)。确信在Byk 300中的二甲苯倾向于蚀刻该薄膜表面，从而使薄膜更易于吸收Irgacure 184。在另一更优选的实施方案中，将该聚乙烯带浸入丙酮中约10秒以去除过量的Irgacure184。在干燥后过量的光敏引发剂可以以涂覆在该带上的白色粉末形式看出。在另一种情况下，在将带用于上述的镜片边缘上之前将带空气干燥。
在另一个本发明的实施方案中，塑料眼用镜片可通过下述步骤制备：(1)将液态的可聚合的镜片形成组合物置于由衬套、第一模具部件和第二模具部件确定的模具腔体中；(2)将第一紫外线照向至少一个模具部件以固化镜片形成组合物，从而形成具有背面、边缘和前面的镜片，并且其中靠近于镜片边缘的部分镜片形成组合物没有完全固化；(3)将衬套去除以暴露镜片边缘；(4)将含有光敏引发剂的氧阻挡层缠绕在镜片的暴露边缘，从而至少部分氧阻挡层光敏引发剂靠近于没有完全固化的镜片形成组合物；以及(5)将第二紫外线照向于镜片，从而至少部分氧阻挡层光敏引发剂引发镜片形成组合物的反应，同时该氧阻挡层基本上防止氧阻挡层之外的氧与至少部分镜片形成组合物相接触。该第一和第二紫外线可以是(a)相同或不同的波长和/或强度，(b)连续或脉冲的，以及(c)来自相同或不同光源。
步骤4-5的目的是减少当镜片与模具和/或衬套分离时存在的未固化液体镜片形成组合物的量。已发现在模具与固化的镜片分离之前能减少液态镜片形成组合物的量是特别有利的。将模具与固化的镜片分离会使未固化的液体至少部分地涂覆镜片表面。发生这种涂覆是由于未固化的液体镜片形成组合物在模具与镜片分离时倾向于扩展在表面上。确信镜片的固化往往在镜片和模具之间产生空隙。当模具与镜片分离时可以用空气吹扫模具表面以填充这些空隙。空气会将液态镜片形成组合物与其一起吹入空隙中。
在上述步骤4中，在去除衬套后将含有光敏引发剂的氧阻挡层置于镜片的边缘或侧面。优选的是在镜片仍与模具接触的同时放置该氧阻挡层。在另一个实施方案中，在将氧阻挡层放置于镜片侧面上时也将其放置于模具的边缘或侧面。在一个优选实施方案中，首先清洗或擦净镜片侧面以在放置氧阻挡层之前去除至少部分的未固化液态镜片形成组合物。
在涂覆氧阻挡层后，将第二紫外线照射镜片。在第二紫外线照射镜片后，至少部分在初始固化步骤中未固化的液态镜片形成组合物固化。确信包埋在氧阻挡层中的光敏引发剂会便于未固化镜片形成组合物更快和更完全地固化。正因为如此，可使用较少的第二紫外线，因此减少了该步骤所用的时间和所需的能量。另外，由于较少地使用了会降低镜片发黄倾向的第二紫外线，而使镜片质量得到提高。
在优选实施方案中，在第二紫外线照射镜片后，基本上所有残留的液态镜片形成组合物均固化。更优选的是在第二紫外线照射镜片后镜片基本上干燥。
在第二紫外线照射镜片后，将镜片脱模。然后可将镜片着色。在镜片脱模后，可在镜片上涂覆抗划痕涂层。在一个实施方案中，通过将液态抗划痕涂料组合物涂覆在镜片表面上并且之后用紫外线照射该表面而将液态抗划痕涂层固化成固体，从而将抗划痕涂层涂覆于脱模的镜片上。
在一个实施方案中，照射在镜片表面上用于使液态抗划痕涂料组合物固化的紫外线的强度在约360-370纳米波长范围约为150-300mW/cm2，而在约250-260纳米波长范围约为50-150mW/cm2。在镜片与模具脱离或者在镜片上涂覆抗划痕涂层后可将其加热。
在优选实施方案中，照射在模具部件上的第一紫外线的总强度小于约10mW/cm2。
在一个实施方案中，照射在镜片上的第二紫外线的强度在约360-370纳米波长范围约为150-300mW/cm2，而在约250-260纳米波长范围约为50-150mW/cm2。优选地，该第二紫外线照射在镜片上的时间小于约1分钟。
在优选实施方案中，上述方法还可包括在放置氧阻挡层之前用第三紫外线照射镜片的附加步骤。优选在去除衬套之前施用这些第三紫外线。优选地，第二和第三紫外线照射在镜片的背面(如上所述，优选在镜片位于模具空腔中时施用第二和第三紫外线)。第三紫外线优选地与第二紫外线的强度范围相同。第二和第三紫外线可使用相同的装置。
在优选实施方案中，上述方法可还包括从镜片边缘去除氧阻挡层的步骤。
第二和第三紫外线可以反复照射在镜片上。例如，这些紫外线可以通过光学组件施用，因此镜片在可移动的位置上通过光源。镜片可反复通过光线。将镜片反复暴露于紫外线中比一次长时间的暴露更为有利。
该氧阻挡层优选包括薄膜，更优选地包括塑性、柔性和/或弹性薄膜。另外，该氧阻挡层优选至少部分地是可透过紫外线，从而使紫外线透过氧阻挡层而固化残留的液态镜片形成组合物。该氧阻挡层优选是可延伸和自密封的。这些特征使薄膜易于使用。该氧阻挡层优选是防液体渗入的，因此可将任何液态镜片形成组合物保持在模具部件中。优选地，氧阻挡层包括热塑组合物。可以预料的是可使用多种不同的氧阻挡层(例如赛纶卷、聚乙烯，等)。在一个优选实施方案中，该薄膜是“ParafilmMLaboratoryFilm”，从American National Can(Greenwich，CT，U.S.A)购得。该氧阻挡层也可包括铝箔。
优选地该氧阻挡层的厚度小于约1.0毫米。更优选地，该氧阻挡层的厚度为0.01-0.10毫米，最优选地该氧阻挡层的厚度小于0.025毫米。如果氧阻挡层太厚，则其不易延伸和/或适应，并且也不能使足量的光透过该氧阻挡层。如果该氧阻挡层太薄，则易撕裂。
用于将抗划痕涂料组合物涂覆于镜片上并且之后固化该抗划痕涂料组合物的装置公开在授予Kachel等人的美国专利4,895,102和授予Upton的美国专利3,494,326中(将这两篇专利结合入本文供参考)。另外，图10所示的装置也可用于涂覆抗划痕涂层。
图10示出了具有第一室602和第二室604的装置600。该装置可以用于将抗划痕涂层涂覆于镜片上，用于后固化镜片，或者用于将紫外线施用于镜片模具组件上。该第一室602包括开孔606，操作者可以通过该开孔将镜片和镜片模具组件装在镜片夹持器608上。镜片夹持器608由挡板614部分地围绕。第一室602可包括检测光610，和位于该室底板上的孔618。
镜片夹持器608与装置612相连。可以预见装置612可以是旋转装置，使装置600可用于将抗划痕涂层涂覆于镜片上。在这种情况下，装置612可通过挡板614的底部的孔直接与镜片夹持器608接触。然而，在优选实施方案中，装置612只将镜片夹持器608或挡板614与移动装置616接触。已经发现对于将抗划痕涂层涂覆于镜片上来说使用单独的旋涂器(未示出)会得到更好的结果。
挡板614优选地具有由吸收材料如发泡橡胶制成的内表面或衬有吸收材料如发泡橡胶的内表面。这种吸收材料优选是易处理的和可拆卸的。该吸收材料可吸收落在镜片夹持器608之外的所有液体，保持挡板614的内表面清洁。
在一个实施方案中，闸板621用于防止来自光组件622的紫外线与挡板614接触。优选地是，镜片夹持器608暴露于来自光组件622的紫外线中，同时闸板621阻挡至少部分光与挡板614接触。闸板621也可防止从镜片夹持器606落下的所有液态镜片形成物质固化在挡板614上。因此闸板621可抑制在挡板614表面形成薄片。在挡板614落下后打开闸板621，因此在使紫外线接触样品的同时遮挡挡板614。
在一个实施方案中，装置600可用于在涂覆硬质涂层之前在镜片上涂覆预涂层。预涂层可用于增加与欲涂覆的硬质涂层的表面之间的“浸润性”。表面活性剂可用于该目的，但是，表面活性剂倾向于以所不希望的方式影响镜片涂层的挥发和流动特性。该预涂层可含有丙酮和/或Byk300。一旦硬质涂层分布在镜片夹持器608中的镜片上，则要擦掉镜片边缘的涂料以防止在固化过程中形成过量的薄片。
在另一个实施方案中，将预涂层和硬质涂层分布在镜片夹持器608上。将紫外线照射在涂料上，至少直至形成凝胶。可以将镜片形成物料置于凝胶顶部并固化。
第二室604包括位于底板上的孔620。也可包括紫外线组件622，该组件可包括多束光线和光反射器。
装置600包括空气过滤器和分布系统。空气通过过滤器624由通风机626充入室628中(通风机和过滤器的数量和位置可以变化)。通风机626将过滤的空气散布在室602、604、和617中。气流通过导管(未示出)从点613至点615而到达室617。当需要将空气吸出室604时，可以通过启动和关闭多个通风机629而控制光线和/或第二室的温度。空气由室617通过靠近于第一室602内的开口606底部的孔636而散布。空气也可用通风机627通过靠近于第一室602内的开口606顶部的孔634而从第一室602吸至室630。这种布置可防止污物进入第一室606。空气用通风机627从室630排向外界。
在使用过程中，可以将镜片或镜片模具组件置于镜片夹持器608上。按下按钮，使驱动装置616启动装置612、镜片夹持器604和挡板614，使它们位于第二室604内的开口620下方。因此将来自光组件622的光照射在镜片或镜片模具组件上。在一段时间后，驱动装置616再将它们移回至位于第一室602内的开口618的下方。
该镜片夹持器608可以包括与金属棒相连的吸杯。该吸杯的凹面可与模具或镜片表面接触，吸杯的凸面可与金属棒接触。该金属棒可与镜片旋涂器接触。
该镜片夹持器也可包括移动臂和弹簧组件，它们一起操作以在使用过程中通过弹簧张力将镜片保持在镜片夹持器上。
在本发明另一个选择方式中，镜片可以在两个模具部件之间固化。可将衬套移去，并且可将残余的液态镜片形成组合物去除。在此时将模具部件置于基本上固体导热源中。通过(a)将传导热源的热传导给模具部件表面，(b)再通过模具部件将热传导给镜片表面而将热传导给镜片表面。然后涂覆富含光敏引发剂的氧阻挡层，将第二紫外线照射在镜片上，以固化残余的镜片形成组合物。氧阻挡层实施例1
用与实施例1类似的方法和装置将液态镜片形成组合物初始固化。该组合物基本上与实施例1的相同，不同之处在于不用氢醌，甲基乙基氢醌的浓度约为25-45ppm，1羟基环己基苯基酮的浓度为0.017％，苯甲酰甲酸甲酯的浓度为0.068％。在“第一紫外线”下初始固化该组合物15分钟。所有装置基本上与实施例1所述的相同，但是具有下列不同：
1、镜片模具组件每侧的空气流速设为约0.51-0.57立方米/分钟。
2、该装置的改进之处在于空气通过位于镜片形成室后面的导管流向并流出开口96和孔98(它们基本上没有改变)，而不通过管(如图5中的管12)。将增压室部分95延伸，从而使室的壁为增压室部分95的壁。图14示出了这种镜片固化装置800的正视图。装置800中的空气从镜片模具组件802上方的孔98经过导管804、通风机806、热交换器808以及导管810再经过空气返回风道824回到孔98(在图15中示出)。图14也示出了水冷却器812，该冷却器冷却水并通过管道814和热交换器808输送。图14还示出了光816和毛玻璃818。被光816包围的室820不与包围模具组件802的室822相连。以此方式，来自孔98冷却的空气不与光816接触也不冷却光816(这种冷却会引起光输出量的很大变化)。室820由通风机(未示出)冷却，该通风机启动与否取决于光816表面的温度。图15示出了装置800的侧视图。
3、根据光的表面温度变化输入和输出包围光的室的空气流速。变化空气流速可有效地保持光表面的温度在40.3℃-40.6℃。
4、当光输出变化时，通过改变供给光的功率而将紫外光输出控制在设定点。
5、将毛玻璃置于光和用于改变穿过模具表面的紫外光强度的过滤器之间。该玻璃优选是两面磨光。该毛玻璃作为光和这些过滤器之间的漫射体。如果将该毛玻璃置于离过滤器至少约2毫米、更优选约为10-15毫米、最优选约12毫米，则可得到较好的结果。发现毛玻璃可减弱过滤器的作用。例如，存在毛玻璃会降低该系统通过改变光而产生不同的镜片放大倍数的能力(见实施例1和图1)。
6、在图3中，当从侧面看时，中心光40以三角形方式排布。这些光如此排布可提供在线排布。
在初始固化后，从固化室中取出镜片模具组件。该镜片模具组件包括镜片，该镜片由前模具、后模具和位于前模具和后模具之间的衬套所包围(见图6所示的组件)。
在实施例1中的此点表明镜片已脱模(见上述)。尽管在此点脱模是可能的，如上所述，通常会残留一些液态镜片形成组合物，特别是在靠近于衬套的镜片区域。因此，如实施例1所述，不将镜片脱膜。取而代之，将衬套取下，将液态镜片形成组合物从镜片边缘擦去，并且在镜片仍在模具之间时用具有光敏引发剂的氧阻挡层(Parafilm M)缠绕在镜片边缘周围。将Parafilm M紧紧缠绕在镜片边缘周围，然后延伸，从而将其附着在镜片和模具上(即以类似赛纶卷的方式)。然后将该镜片模具组件置于装置600中，从而可将镜片的背面(在模具部件之间)暴露于第二紫外线中。
该第二紫外线的强度较初始固化光的强度显著地高，其强度为小于10mw/cm2。当将光设置为高设置时，将模具组件经过图10中的第二室604(即：UVEXS Model 912)。经过第二室约需要22秒。在这22秒内所用的总的光能约为4500毫焦耳每平方厘米(“mJ/cm2)。
每次经过第二和第三紫外光所用的总光能优选为约500-10,000mJ/cm2，更优选为约3000-6000mJ/cm2，最优选为4000-5000mJ/cm2。通过改变暴露时间或光强可改变光能。用从InternationalLight，Inc.(Newburyport，MA，U.S.A)购得的Model IL390B LightBug测量光能。总光能表示在250-400nm范围内的紫外光的总量。
已经发现，在此点施用紫外光有助于使一些或全部残留的液态镜片形成组合物固化。可重复第二紫外光步骤。在该实施例中，将该第二紫外光步骤重复一次。也可以将镜片的前侧或两侧暴露于第二紫外光中。
在施用第二紫外光后，将模具组件冷却。暴露于紫外光所产生的反应是放热的。该紫外光也激发红外光，该红外光可加热模具组件。然后将镜片脱模。脱模的镜片基本上比在初始固化步骤后直接从模具组件上取下的镜片更干和更硬。氧阻挡层实施例2
重复氧阻挡层实施例1的步骤，不同之处在于在去除衬套之前将镜片模具组件定位，从而将镜片的背面暴露于第三紫外光中。在这种情况下，第三紫外光的强度与第二紫外光的强度相同，并且经过第二紫外光一次所用的时间也相同。已经发现，在此点施用第三紫外光有助于使一些或全部残留的液态镜片形成组合物固化，因此当去除衬套时会残留较少的液态镜片形成组合物。进行在氧阻挡层实施例1中的所有剩余步骤，所得的镜片从模具中取出时基本上是干燥的。传导加热
本发明的实施方案涉及在镜片脱模之前通过向形成型腔的至少一个模具施加传导热从而后固化型腔中所包括的聚合的镜片。
更具体地，本发明的一个实施方案包括下列步骤：(1)将液态镜片形成组合物置于由至少第一模具部件和第二模具部件确定的型腔中，(2)将紫外线照射在至少一个模具部件上以固化镜片形成组合物，从而形成具有背面、边缘和前面的镜片，(3)将型腔的模具部件置于基本上固体传导热源中，以及(4)通过(a)将传导热源的热传导给模具部件表面，(b)再通过模具部件将热传导给镜片表面而将热传导给镜片表面。
在下述的实施方案中，进一步通过传导加热处理经暴露于紫外光中而固化的镜片。这种传导加热可增加镜片中的交联度以及镜片的着色度。将镜片形成材料置于型腔900(图19所示)中，该型腔由至少第一模具部件902和第二模具部件904所确定。将紫外线照射在至少一个模具部件上，因此将镜片形成材料固化为镜片。可用热分散器910(图16所示)将来自传导热源912的传导热分配给至少一个模具部件。热分散器910优选是柔性的，从而使其至少一部分成形为分别与第一模具部件902的面906或者第二模具部件904的面907的形状相一致。优选将热分散器910置于与传导热源912相接触，将模具部件902置于热分散器910上方，从而模具部件的面906靠近于热分散器910的顶部。热分散器910可与热源912结合。由热源912将热传导给热分散器910。通过模具部件将热从热分散器910传导给镜片表面。热分散器可成形为与第一模具部件902的面906或者第二模具部件904的面907的形状相适应的形状，以将热施加于镜片的前面916或背面915上(图11所示)。热源912的温度可以恒温地控制。
在一个实施方案中，热板918(图17所示)用作热源以给镜片提供传导热。也可使用多个其他热源。在一个实施方案中，热分散器910可包括逆反模型(countershape)920。逆反模型920可置于热板顶部以散布来自热板的传导热。逆反模型优选是柔性的，从而其至少一部分可基本上与模具部件的外侧形状相一致。该逆反模型可以是半圆形以及或者是凸形或者是凹形，取决于置于其上的模具组件表面是凸形还是凹形。例如，当使用后模的凹面来将热传导给镜片组件时，则使用凸逆反模型以将组件置于其上。
逆反模型920可包括玻璃模具、金属光圈(1ap)、热盐垛和/或砂垛、或者一系列适于传导热源912的热的其他装置。应该理解的是，图17包括用于说明目的的多个实施方案的组合。多个相同或不同的逆反模型可组合用于热源的表面。在一个实施方案中，逆反模型包括装有颗粒924的容器。该颗粒优选包括金属或陶瓷材料。逆反模型920可包括热分散器910。可将物料层914置于逆反模型920或热分散器910之上以向镜片模具组件提供缓慢、平顺、均匀的热传导。该层优选具有相当低的热导率。并且可由橡胶、布、NomexTM织物或者任何其他合适的能提供缓慢、平顺、均匀热传导的材料制成。
在一个实施方案中，逆反模型920包括装有颗粒924的层914(如袋或容器)，从而可方便地将逆反模型成形为与表面906或907相一致的形状。在一个实施方案中，逆反模型基本上是装有颗粒924的“豆袋”，并且与装于其上的模具表面的形状相一致。颗粒924可包括陶瓷材料、金属材料、玻璃珠、砂子和/或盐。该颗粒优选地便于将传导热基本均匀地传给表面906或表面907。
在一个实施方案中，将逆反模型920置于热源912顶部足够时间，以使部分逆反模型获得基本上接近或等于热源表面温度的温度。然后可将逆反模型“翻转”，从而使逆反模型的温度基本上接近或等于热源表面温度的加热的部分暴露。可将模具置于逆反模型的加热部分之上，该逆反模型优选与该模具的表面形状相一致。以此方式，传导给镜片的导热速率可以以最大值开始。热量优选通过逆反模型和模具表面传导给镜片表面。将模具置于逆反模型之上后，逆反模型加热部分的温度倾向于降低。
在一个实施方案中，热分散器910部分地将模具部件与传导热源912隔离。该热分散器优选地可逐渐地、均匀地传热给模具部件。该热分散器优选地由橡胶和/或其他合适的材料制成。该热分散器可包括适合于接触和接受模具部件的各种形状和尺寸的逆反模型(如半圆的凹形或凸形)。
在一个实施方案中，热板盖930(图8所示)用于将传导热传导给模具部件902表面。使盖930适合于直接安置在热板918(或其它任何热源)上。盖930优选包括基本上与表面906的形状相一致的部分932。部分932优选包括适于接收表面906的凸面或凹面(未示出)。部分932优选由橡胶制成，并且能缓慢、均匀地将传导热传给表面906。在一个实施方案中，具有与表面907的形状基本相一致的凹槽的热板盖用于通过模具部件将热分散给镜片。
在一个实施方案中，将由热源传导的热传导给一个模具部件的一个外侧。该外侧表面可以是表面906或表面907。也可以将热传给镜片的背面915以增加交联和/或靠近于镜片背面表面的镜片材料的着色能力。
在一个优选实施方案中，将恒温控制的热板918用作热源。优选将玻璃光学模具928置于热板918的凹面上以用作逆反模型。该玻璃光学模具优选具有约80毫米直径和约93毫米曲率半径。可将橡胶盘929置于该模具928上以给镜片模具组件提供均匀的传导热。该橡胶盘优选由聚硅氧烷制成，并且优选具有约74毫米直径和约3毫米的厚度。优选将镜片模具组件置于模具928上，从而使组件的模具部件的外表面906安置在模具928的顶部。优选地是，镜片模具组件的边缘不直接与热板接触。该镜片模具组件优选通过橡胶盘而不通过其模具边缘接收热。
为了获得好的产率和减少在使用传导热方法过程中过早脱模造成的影响，在施加传导热之前将镜片边缘完全固化和干燥是必需的。如果在施加传导热时镜片边缘未完全固化(即存在液态或胶态)，则会存在镜片从加热装置过早脱模的高度影响。
在一个实施方案中，在施加传导热之前处理镜片边缘以固化或去除未完全固化的镜片形成物料(如上所述)。型腔至少由衬套908、第一模具部件902、和第二模具部件904所确定。将紫外线照射在至少一个模具部件上，由此固化镜片形成物料成为优选具有正前面916、背面915和边缘的镜片。一旦形成镜片，可将衬套从模具组件中去除。可按照上述实施方案中的任一种方法用氧阻挡层固化所有残留在镜片边缘的液体或胶体。优选使用用光敏引发剂处理的氧阻挡层。另外，也可通过手工方法去除所有残留的液体或胶体。一旦镜片边缘干燥，可用本文所述的任一种方法将镜片表面传导加热。
在一个实施方案中，在于型腔中进行接收传导热后固化处理之后将镜片着色。在镜片着色过程中，优选将镜片浸于染料溶液中。传导加热的实施例
用类似于实施例1的方法和装置，将液态镜片形成组合物初始固化，不同之处在于用下述步骤进行后固化处理：
在将样品照射15分钟之后，将镜片从FC-104室中取出，然后通过上述的UVEXS型912固化室(见图10)以接收紫外线，每次通过所接收的紫外线剂量约为1500mJ/cm2(+/-100mJ)。然后将衬套从模具组件中去除，并用脱脂棉织物缠绕模具边缘以去除靠近于模具边缘的未完全固化的镜片形成物料。当取下衬套时将浸有光敏引发剂的塑料带缠绕在暴露的模具边缘。之后，将模具组件通过UVEXS固化室一次以将模具前面暴露于约1500mJ/cm2的剂量中。然后将模具组件通过UVEXS固化室4次以上，每次使模具背面接收约1500mJ/cm2的剂量。开启热板以使热板表面达到151℃温度(+/-10℃)。将具有由NomexTM织物制成的衬面的相应的“豆袋”容器置于热板上。该容器含有玻璃珠并能翻转，从而直接与热板接触的容器部分(即容器的最热部分)面向并远离该热板。然后将模具组件置于直接与热板接触的容器的热的暴露部分上。将模具的非浇注的凹面置于容器的暴露表面上，该暴露表面与凹面的形状相一致。通过该容器和模具部件将热传导给镜片13分钟。则形成肖氏D硬度为84的镜片。应用脉冲紫外光
将可聚合的镜片形成组合物置于模具/衬套组件中并连续暴露于合适的紫外光中，以将该组合物固化为光学镜片。通过检测组合物内部温度可确定固化反应的程度。认为镜片形成组合物经过3个步骤固化：(1)诱发，(2)凝胶形成并温升，(3)终极。在图20中示出了连续应用紫外光固化的-0.75-1.00放大倍数的镜片这些步骤。图20表明了在整个连续辐射固化循环中型腔内温度为时间的函数。
在固化循环开始时发生诱发步骤，其特征在于当用紫外线照射镜片形成组合物时，其温度恒定(或者当固化室温度低于该组合物温度时，其温度下降)。在诱发期间，随着光敏引发剂分解和消耗存在于该组合物中的抑制剂和溶解的氧，该镜片形成组合物保持液态。随着组合物中的抑制剂和氧的含量降低，分解的光敏引发剂和组合物开始形成链以产生可浇注的“浆状”物料。
随着连续进行照射，“浆状”逐渐成为软的、非浇注的、粘性的胶体。在软胶阶段开始产生显著量的热量。在此点可影响镜片的光学质量。如果激发的紫外光强度存在任何明显的不连续(例如，在模具外面的组合物液滴，该液滴可将光聚焦至靠近于该液滴的镜片形成组合物部分)，这在凝胶结构中会产生局部畸变，会在最终产品中造成象差。镜片形成组合物经过这一非常软的胶态和经过硬的胶态而成为晶体组织。当使用OMB-91镜片形成组合物时，在胶体和晶体阶段之间转换过程中会短时形成雾浊。随着反应的继续和消耗更多的双键，反应速率和由反应产生的放热速率变低，这使镜片形成组合物的内部温度经过最大点，在此点放热速率可与系统的排除热能力相匹配。
在达到最大温度并且镜片形成组合物开始冷却时，镜片通常具有晶体结构，并且如果镜片破碎则会形成裂纹而不是破碎。甚至尽管仍发生一些反应，转换速率会明显变慢，并且镜片开始冷却。在整个终极阶段仍可加以照射。通常，当镜片形成组合物的温度降至接近其开始放热的温度(即由于反应放热而使组合物的温度升高的点)时，则认为固化循环完全了。
在FC-104固化室条件下，连续辐射方法非常适合于相对较低质量的镜片(最高至约20-25克)(参见US 5,364,256和5,415,816)。随着固化物料数量的增加，可能会产生问题。在放热阶段所产生的总热量基本上与镜片形成物料的质量成比例。在较高质量镜片固化过程中，在给定的时间内会比较小质量镜片固化过程中产生更大量的热。但是，热交换器所得到的总的模具/衬套表面积(如从镜片形成组合物去除的热)基本保持恒定。因此，与较低质量的镜片形成组合物相比，相对较大质量的镜片形成物料的内部温度可更快地升至更高的温度。例如，低负值浇注-成品镜片的内部温度通常不能超过约37.8℃，而某些较厚的半-成品镜片“半成品”在连续暴露于辐射中时可获得大于约176.8℃的温度。在固化过程中镜片形成物料会收缩，在固化过程中，过量放热会降低模具和镜片形成物料之间的粘合力。在具有相对高质量的镜片形成物料的固化过程中，这些因素会导致过早脱模和/或裂纹的问题。
本发明的明显的优点在于相对高质量的、半-成品镜片半成品和高倍数浇注-成品镜片的制造不具有上述过早脱模和裂纹的问题。如下所述的本发明的方法可以比已有的方法更多地控制具有紫外光引发聚合的眼用镜片固化过程。通过在循环过程中的合适的时间中断或降低激发的光，可以控制热量的产生和释放速率，并且可以降低过早脱模的影响。本发明的一个实施方案涉及控制可紫外光固化的镜片形成物料的反应速率(以及热量产生速率)的方法，该方法是通过施加选择的间歇的照射剂量(如脉冲)，随后施加选择的降低的紫外光或“黑暗”周期进行控制的方法。在下述说明中应理解的是，“黑暗”指不存在激发的照射，而无需不存在可见光。
更具体地，本发明的实施方案涉及：(a)镜片形成物料进行照射(如连续的或脉冲的照射)经过引发周期的初始暴露周期，(b)在物料达到第一温度(如果连续照射，组合物所能达到的最高温度)之前中断或降低照射，并且使反应进行至低于第一温度的第二温度，以及(c)对镜片形成物料进行足够次数的暴露和降低的紫外光或黑暗的交替周期，以完全固化，同时通过控制照射的周期和持续时间、来控制热量产生和/或散失的速率，或者在固化室中冷却。图21表明了型腔中的温度为(a)连续紫外光暴露和(b)脉冲紫外光暴露的时间的函数。
在本文中，当液态镜片形成组合物固化至其基本上成为非浇注的、但是仍基本上为可变形的和基本上为非晶态的程度时，产生“凝胶”。
在下述说明中，应理解的是“第一周期”指初始暴露周期的时间长度，其中将照射(如以脉冲方式)施加于镜片形成组合物，优选地使至少部分组合物形成凝胶。“第一紫外线”射线或光指在初始暴露周期施加于镜片形成组合物的照射。“第二紫外线”射线或光指在组合物冷却至上述“第三温度”之后施加于镜片形成组合物(如以脉冲方式)的照射。“第二周期”指第二紫外线照射镜片形成组合物的时间持续时间。“第三周期”指在第二周期中施加紫外光之后使用降低的紫外光或黑暗的持续时间。
在本发明的实施方案中，将镜片形成物料置于由第一模具部件和第二模具部件确定的型腔中。在第二周期和/或第三周期过程中，当完全形成镜片时，第一模具部件和/或第二模具部件可以是或可以不是连续地冷却。一种从镜片形成物料中去除热量的方法是在至少一个模具部件的非浇注表面连续喷吹空气。优选地是用空气同时喷吹第一和第二模具部件。可使用冷却剂，以将空气温度冷却至低于室温，优选的是在约0-20℃，更优选的是约3-15℃。在第一周期过程中也可使用空气冷却至少一个模具部件(以前述任何方式)。
在本发明的实施方案中，当镜片形成组合物开始升温或形成凝胶时，第一周期结束，并且将第一紫外线降低或去除(如遮挡)，从而使其停止与第一或第二模具部件接触。优选的是第一周期足以使镜片形成物料在型腔中成为凝胶，从而基本上不存在液体(除了靠近于物料边缘处的少量液体)。在一些情况下，在完全凝胶化之前中断照射会导致光学变形。优选的是选择第一周期的长度为防止镜片形成组合物达到第一温度。第一温度优选为在系统条件下(如所有冷却空气的流动速度和温度、照射的波长和强度)照射镜片形成组合物直至组合物的“放热潜能”(即在反应过程中的放热能力)耗尽所能达到的最高温度。
根据本发明的实施方案，在去除第一紫外线之后直至组合物达到第二温度的持续时间内允许进行组合物中的反应。第二温度优选地低于第一温度。优选地是组合物永远不能达到第一温度。因此，优选地是，防止该组合物达到第一温度，并将其冷却至第二温度。优选地是将组合物从第二温度冷却至第三温度。这种冷却可以通过将热传送至周围环境中而“非活性地”进行，或者用上述的任何方法冷却至少一个模具部件。
在本发明的一个实施方案中，通过用第二紫外线照射至少一个模具部件(如以脉冲方式)而完全固化镜片形成物料。第二紫外线可以照射在模具部件上的时间为根据镜片形成组合物的反应速率所确定的第二周期。组合物或型腔部分或者通入或排出的空气的温度的变化是反应速率的指示参数，并可相应确定第二周期。第二周期可以变化，使后续的脉冲具有比前一脉冲更长或更短的持续时间。各脉冲之间的时间(即第三周期)也可以组合物的温度和/或反应速率的函数而变化。为获得光脉冲，(a)开启和关闭光源的电源，(b)使用一个装置来交替地将光发射至镜片形成组合物并且之后遮挡光的路径，或者(c)移动光源和/或模具组件以防止紫外光与镜片形成组合物接触。优选地将第二和/或第三周期控制至可快速形成镜片，同时降低(a)从第一和/或第二模具部件中镜片过早脱模和/或(b)镜片裂纹的影响。
在一个实施方案中，优选将第二周期控制至防止组合物的温度超过第二温度。在将照射从第一和/或第二模具部件除去之后，由于在组合物中发生的反应的放热性质，镜片形成组合物的温度会连续地升高。第二周期可以足够短暂，从而在组合物的温度低于第二温度时去除第二紫外线的脉冲，并且在第三周期中将组合物的温度升至为基本上等于第二温度，在此点组合物的温度开始降低。
在一个实施方案中，第三周期延长至组合物的温度基本上等于第三温度。一旦组合物的温度降低至第三温度，可将第二紫外线的脉冲施加于组合物。在一个实施方案中，第二周期保持恒定，并且控制第三周期以将组合物的温度保持为低于第二温度。可用第三周期将组合物的温度降低至在将脉冲施加于组合物后使组合物达到但不超过第二温度的温度，这是所希望的。
在一个实施方案中，使用光栅系统950(图7所示)来控制将第一和/或第二紫外线施加于镜片形成物料。光栅系统950优选地包括气动光栅板954，其可以插在固化室中以防止紫外光到达镜片形成物料。光栅系统950可包括程序逻辑控制器952，该程序逻辑控制器可启动汽缸956以使光栅板954插入固化室或从固化室取出。程序逻辑控制器952优选地以特定的时间间隔插入和取出光栅板954。程序逻辑控制器952可以接收来自位于固化室内的热电偶的信号，可将其靠近于至少部分型腔，或将其定位，以检测通入或排出固化室的空气的温度，并作为固化室内的温度的函数来调整光栅插入和/或取出的时间间隔。可在靠近于型腔和/或浇注室的多个位置上布置热电偶。
第二紫外线的波长和强度优选与第一紫外线的相同。希望的是变化照射的波长和/或强度(如第一或第二紫外线的)。根据组合物的个性和固化循环的参数，可在各个实施方案中变化所用照射的具体的波长和强度。
可设计和使用多种固化循环。最佳循环的设计应该包括考虑许多交互参数。显著独立的参数包括：1)镜片形成物料样品的质量，2)施加于物料的光的强度，3)镜片形成物料的物理特性，以及4)系统的冷却系数。显著的固化循环(非独立的)参数包括：1)用于引发和凝胶化的最佳的初始暴露时间，2)总循环时间，3)各个脉冲之间的时间周期，4)脉冲的持续时间，以及5)总暴露时间。
尽管也用其他镜片形成物料和固化室温度进行了试验，但是，包括本发明方法的大多数试验均使用下述的OMB-91单体和上述的设定为12.79℃操作温度的FC-104固化室进行。OMB-91配方和性能如下所列。OMB-91配方：
成分                                    重量百分数Sartomer SR 351(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯)    20.0+/-1.0Sartomer SR 268(四乙二醇二丙烯酸酯)        21.0+/-1.0Sartomer SR 306(三丙二醇二丙烯酸酯)        32.0+/-1.0Sartomer SR 239(1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯) 10.0+/-1.0(双酚A双(碳酸烯丙酯))                      17.0+/-1.0Irgacure 184(1-羟基环己基苯基酮)           0.017+/-0.0002苯甲酰甲酸甲酯                             0.068+/-0.0007氢醌的甲酯(“MeHQ”)                       35ppm+/-10ppm热塑性蓝P(9，10-蒽二酮，                   0.35ppm+/-0.1ppm1-羟基-4-((4-甲基苯基)氨基)测量/性能性能                                       说明外观                                     透明液体颜色(APHA)                                 50最大(试管试验)                               Match标准酸度(ppm以丙烯酸)                        100最大反射率                                   1.4725+/-0.002密度                                     1.08+/-0.005gm/cc.于23℃粘度@22.5℃                              27.0+/-2厘泊溶剂重量(wt％)                           0.1最大水(wt％)                                 0.1最大MeHQ(从HPLC)                         35ppm+/-10ppm
应理解的是，本发明的方法和系统可应用于除了本文所述的很多种可照射固化的镜片形成物料。应理解的是，由于在各种批号的镜片形成组合物中抑制剂含量变化，因而甚至使用相同类型的镜片形成组合物也需调整固化循环参数(特别是初始暴露时间)。另外，由于系统的去除热的能力的变化，也需调整固化循环参数(如在照射脉冲之间的冷却周期持续时间)。系统的冷却能力的变化和/或镜片形成物料的成分的变化也需调整固化循环参数。
明显影响脉冲的固化循环设计的参数包括：(a)待固化的物料的质量和(b)施加于物料上的光的强度。本发明方法的显著方面是初始暴露周期。如果使样品初始地接收过量的照射，则反应会进行的过度并会增加过早脱模和/或裂纹的可能性。如果样品在规定的(即预设的)固化循环中照射不足，则随后的暴露会在循环的后期使温度极大的升高，会导致过早脱模和/或裂纹。另外，如果在对于规定的光强度和/或规定的镜片形成物料质量而设计的循环中光强度的变化幅度大于约+/-10％，则会导致过早脱模和/或裂纹。
本发明的实施方案包括具有两个过程的固化循环。第一过程涉及将镜片形成组合物连续照射相当长的时间而形成干凝胶。然后将物料在黑暗中冷却至较低的温度。第二过程涉及通过交替地将物料相当短时地暴露于照射中和较长时间地暴露于降低的照射(如黑暗冷却)中而可控制地释放物料的残留放热潜能。
镜片形成物料在第二过程中的性质取决于镜片形成物料在第一过程中所进行的反应的程度。对于规定的固化循环来说，优选地使第一过程中发生的反应程度一致落入所确定的范围内。如果不能很好地控制反应的进展，会增加过早脱模和/或裂纹的不利影响。对于包括具有恒定抑制剂和引发剂含量的组合物的固化循环来说，所用照射的强度是影响在第一过程所达到的固化程度的变化的最有可能的影响源。通常，强度波动范围为+/-5％会导致在第一过程中所达到的固化程度的明显不同。光强度变化在+/-10％会显著降低产率。
光强度变化对待固化物料的影响取决于该强度是否高于或低于对固化循环所设计的优选强度。图23示出了使用不同光强度的3个实施方案的温度曲线。如果物料所暴露在其中的光强度大于优选的强度，过量的剂量会使反应进行的过度。在这种情况下，会产生过量的热，在固化循环的第一过程中会增加过早脱模和/或裂纹的可能性。如果过量照射的物料在第一过程中不发生过早脱模或裂纹，则在第二过程中所施加的后续脉冲可产生非常小的附加反应。
如果光强度低于优选的强度并且镜片形成物料照射不足，会产生其它问题。该物料在第一过程中固化程度不足。在第二过程中施加的脉冲会引起相当大量的反应发生，并且反应产生的热量会远远大于系统的排热能力。因此，镜片形成物料的温度会过度升高。会导致过早脱模。另外，未固化的镜片在循环结束后会连续地产生热量。
施加于镜片形成物料的最佳初始照射剂量主要由其质量决定。初始剂量也是光强和暴露时间的函数。对于给定的模具/衬套/单体组合进行固化循环的设计方法包括选择固定的光强。
本发明的方法可包括宽范围的光强。使用相对低的光强可使每一冷却步骤的时间降低，从而施加更短和更可控制的脉冲。在使用荧光灯的情况下，使用较低的强度可允许使用较低的功率设置，从而降低灯冷却系统的负荷，并延长灯的寿命。使用较低光强的缺点在于使初始暴露周期一定程度地延长。相对高的强度可使初始暴露时间变短，但同时对灯装置和/或灯冷却系统的要求更高，还会降低灯的寿命。
在一个实施方案中，用Mercron HR0696-4驱动装置供电的GeneralElectric F15T8BL灯可与FC 104固化室一起使用，所述固化室具有一片双毛面漫射玻璃和一片透明的P0-4丙烯酸板。对于顶灯设置的强度为760微瓦/cm2，对于底灯为950微瓦/cm2。
一旦选定光强，可确定初始暴露时间。在循环过程中检测反应的常规方法包括制作精密测量热电偶，将其置于型腔内，以及将其与合适的数据测定系统相连。优选的热电偶是Type J，0.005英寸直径，从OmegaEngineering购得的Teflon绝缘的金属丝。将绝缘层剥去约30-50毫米，将每根金属丝用细钻孔注射器针头穿过衬套壁。然后取出针头，将两根金属丝拧在一起而形成位于衬套内部环境的热电偶接头。在模具组件装料后将引线的另一端连接在小型连接器上，该连接器可插入与数据测定装置相连的永久热电偶延长导线。
该数据测定装置可以是由John Fluke Mfg.公司制造的Hydra 2625AData Logger。将其与运行Hydra Data Logger软件的IBM兼容个人计算机连接。将计算机配置为在显示器上显示趋势曲线以及数字温度读数。扫描间隔可设置为任何常规的时间周期，5或10秒的周期通常即可提供好的分辨率。
热电偶接头在型腔中的位置会影响其在整个循环中的读数和性质。当接头位于前模具和后模具之间时，可观察到比位于或靠近模具表面温度相对高的温度。型腔边缘至接头的距离会影响绝对的温度读数和固化循环温度曲线的形状。镜片形成物料的边缘较物料的其它部分更晚地开始使温度略为升温。在循环的后期，位于中心的镜片形成物料某种程度上早于位于边缘的物料，并且往往对照射脉冲的反应弱，而靠近边缘的物料具有显著的活性。当进行研究固化循环的实验时，优选在型腔中插入两个探针，一个靠近中心而另一个靠近边缘。在循环的早期可依据中心探针，而边缘探针可指示循环的后期阶段。
通过沿模具表面使用不同的光分布而在镜片形成物料的不同区域中获得不同的反应速率。试验表明“负型”光分布造成镜片形成物料边缘早于物料中心开始反应。在大量过滤器上容易产生的总透光度不均匀性会抵消使用光分布过滤器固化大质量半成品镜片的潜在优点。在FC-104固化室内的开孔上使用的PO-4丙烯酸板(Cyro Industries；Plano，Texas)的紫外光透光性往往比丝网过滤器板明显更恒定。
在选择和/或确定了(a)照射强度，(b)可照射固化的镜片形成物料，(c)模具/衬套组件，以及(d)数据测定系统之后，可确定最佳的初始暴露周期。将镜片形成物料样品暴露于连续照射中以获得温度曲线是有用的。这可提供最佳初始暴露时间落于其中的可识别的消耗时间范围。感兴趣的是两点：第一次检测到样品中温升的时间(“T初始”或“Ti”)，和样品达到最高温度的时间(“Tmax”)。另一个感兴趣的是实际的最高温度，这说明了样品在系统条件下(如存在冷却)的“潜热”。
作为一般规则，大质量镜片(即大于约70克的镜片)的温度应该在约93.4℃以下，优选的在约65.6-82.3℃。由于裂纹和/或过早脱模，更高的温度一般会降低镜片产率。通常，小质量镜片(即不大于约45克的镜片)应该保持在约65.6℃以下，优选的为约43.4-60℃。
可以根据镜片形成物料的质量选择第一周期。在一个实施方案中，镜片形成物料的质量为约45-70克，选定的第二温度为约65.6-93.4°F。根据另一个实施方案，镜片形成物料的质量不大于约45克，第二温度低于约65.6℃。在本发明的又一个实施方案中，镜片形成物料的质量至少为约70克，第二温度在约76.7-87.8℃。
可以进行下述试验：在T初始和Tmax之间的一半时间之前将照射从模具部件上移去。根据上述试验结果在随后的试验中交互地降低或增加初始暴露时间，以提供处于优选范围的Tmax。对于任何给定的模具/衬套组件和光强来说，该过程可确定最佳的初始暴露时间。
图22所示定性地总结了与上述方法相关的系统参数之间的关系。
在初始暴露周期之后，可以进行一系列的辐照脉冲/冷却步骤以可控制地释放物料的残留放热潜能并完全固化。至少存在两种方法可完成这第二过程。第一种包括施加大量的非常短的脉冲和短的冷却周期。第二种方法包括施加少量的伴随长冷却周期的长脉冲。这两种方法中的任一种均可制造好的产品，并且在这些极端方式之间存在很多可接受的循环。
本发明的显著方面涉及使用光脉冲照射来制造大范围(如从-6至+4屈光度)的镜片，而无需已制冷的冷却流体(如冷却的空气)。对于合适的光照射来说，可使用室温的空气作为冷却流体，从而显著降低系统成本。
对于三种半成品模具衬套组，一些既定循环在下表中进行了详细描述：6.00D基础曲线，4.50D基础曲线，以及3.00D基础曲线。用FC-104固化室进行这些循环，在所述固化室中，温度约为13.3℃冷空气流向模具组件的前表面和后表面。磨砂散射窗玻璃被置于样品和灯之间，在该玻璃下面设置一层约1英寸厚的PO-4丙烯酸材料。顶光光强被控制在760微瓦/cm2并且底光光强被控制在950微瓦/cm2，该值是在样品的平面处测得。使用谱线仪DM365N和标准探测仪台架。
  基础曲线
模具组     6.00     4.50     3.00
前模     5.95     4.45     2.93
后模     6.05     6.80     7.80
衬套     -5.00     13mm     16mm
所得到的半成品
直径     74mm     76mm     76mm
中心厚度     9.0mm     7.8mm     7.3mm
边缘厚度     9.0mm     11.0mm     15.0mm
质量     46g     48g     57g
固化循环变量
总循环时间     25：00     25：00     35：00
初始暴露     4：40     4：40     4：35
脉冲次数     4     4     4
脉冲的周期(秒)
和持续时间@从初始暴露开始经过的时间
脉冲1     15@10：00     15@10：00     15@13：00
脉冲2     15@15：00     15@15：00     15@21：00
脉冲3     30@19：00     30@19：00     20@27：00
脉冲4     30@22：00     30@22：00     30@32：00
图24，25和26分别为上述详细描述的循环在连续紫外线辐照和脉冲紫外线辐照情况下的温度分布图。在图23-26中，“I0”代表固化循环中所使用的紫外线的初始强度。术语“I0＝760/950”的意思是，上灯的光强调节为初始设定的760微瓦/cm2而下灯的光强为950微瓦/cm2。图23-26的“内部温度”是指通过设置于模腔内的热电偶测得的镜片形成物料的温度。
可以采用下列用于设计脉冲/冷却循环的一般规律，以使得快速固化镜片同时防止镜片过早的脱模和/或开裂。该脉冲持续时间优选地不会导致温度超过初始暴露期间的最大温度。冷却期持续的时间可以由使镜片形成物料的内部温度回到接近于刚好是它接受脉冲前的温度所需的时间所决定。下列这些一般常规实验过程中的规律可以建立起宽范围的镜片形成物料、光强度及冷却条件适用的固化循环。
优选地，对所输出的光的测量和调节是通过根据光输出的变化而改变提供给灯的功率的量而得到的。特别地，本发明优选的实施方案包括安装在灯附近的光传感器。该光传感器用于测量光的量，而后当第一紫外线的强度随着使用而减弱时，控制器使功率增加以保持第一紫外线的强度，并且反之亦然。更具体的，功率通过改变提供给灯的电频率而改变。
优选将过滤器应用于光传感器，从而照射到光传感器上的不同于紫外线的光波得以减少或根本没有。在一个实施方案中，将一片由HoyaOptics(Fremont，California)制造的365N Glass应用于光传感器以过滤掉可见光。
一个“灯驱动器”或光控制器为Mercron Model FX0696-4和ModelFX06120-6(Mercron，Inc.，Dallas，Texas，U.S.A.)。这些光控制器可能在U.S.专利4717863和4937470中有所描述。
图13示意出了上述光控制系统。装置10中的灯40向镜片支架70提供光线。光传感器700位于灯40附近。优选地，该光传感器700为光敏电阻光传感器(光敏二极管或其它光传感器也可用于此用途)。带有过滤器750的光传感器700与灯驱动器702通过电线704相连。光驱动器702通过光传感器700发出电流并且接收从光传感器700发出的返回信号。将该返回信号与可调设定点相比较，并且通过电线706向紫外线灯40发出的电频率随着设定点和从光传感器700接收到的信号之间的差异而变。优选地，光的输出保持在约+/-1.0％以内。
在本发明的一个实施方案中，中压汞蒸汽灯用于固化镜片形成物料和镜片涂层。用于紫外线固化的该灯和许多常规光源不能反复开关，因为在操作前一般需要几分钟的预热时间。汞蒸汽光源在辐照期之间(即，第二期间)的较低功率设置下可能呈惰性，然而在较低功率设置下，该光源将仍然产生大量的热并消耗电能。
在一个实施方案中，闪光灯发射紫外线脉冲以固化镜片形成物料。据信闪光灯与其它光源相比可以提供较小的，较冷的，较便宜的，并且更为可行的光源。当对其电容器组充电时，用于闪光灯的能源趋于得到相对小的电流。闪光灯在几微秒范围内放出所储存的能量从闪光管自身产生非常高的峰值强度。因此，闪光灯与其它用于紫外线固化的光源相比，需要用于操作的功率较小并且产生的热量较少。闪光灯也可用于固化镜片涂层。
在一个实施方案中，用于将紫外线射向至少一个模具部件的闪光灯为氙光源。镜片涂层也可以用氙光源固化。参考图29，氙光源980优选地包括带有管996的光闸992和允许紫外线通过的电极。该管包括硼硅酸盐玻璃或石英。通常石英管耐受的功率比硬质玻璃管高约3-10倍。管的形状可以是环形，U形，螺旋形，或者是线形。管可以包括电容性触发电极995。该电容性触发电极可以包括导线，银棒，或者覆盖在管996外表面的导电涂层。氙光源优选地用于传送持续不到约1秒的光脉冲，更优选地持续约1/10秒到1/1000秒之间，还有更优选地持续约1/400秒到1/600秒之间。氙光源可以适用于大约每4秒或少于4秒传送光脉冲。氙灯相对高的光强和短的脉冲持续时间可以使镜片形成组合物迅速固化而不向组合物产生大量的辐射热。
在一个实施方案中，控制器990(示于图29)控制由紫外光源980传送出的紫外光脉冲的强度和持续时间以及脉冲之间的时间间隔。紫外光源980可以包括电容器994，它贮存传送紫外光脉冲所需要的能量。电容器994可用于使紫外光脉冲如所希望的频繁地传送。温度监控器997固定在模具腔984内的许多位置上。温度监控器可以测定腔内温度，和/或测定排出腔的空气的温度。该系统可以适于给冷却器988和/或分配器986(示于图27)传送信号，以改变冷却空气的数量和/或温度。温度监控器还可以确定接近模具腔许多位置任何一处的温度并将信号传送给控制器990以改变脉冲持续时间，脉冲强度，或脉冲之间的时间，该时间是模具腔984内温度的函数。
在一个实施方案中，光传感器999用于测定由光源980发出的紫外光强度。光传感器优选用于向控制器990传送信号，控制器优选用于维持紫外线的强度在所选择的水平上。滤波器998安装在紫外光源980和光传感器999之间，优选用于防止可见光接触光传感器999而允许紫外线接触传感器。包括365N玻璃或者其它任何材料的滤波器适用于滤去可见光并透过紫外线。
在一个实施方案中，冷却分配器用于使空气通过至少一个模具部件的非浇注面以冷却镜片形成组合物。在通过至少一个模具部件冷却组合物之前，空气要冷却到环境温度以下。
在一个实施方案中，环境温度的空气可用于冷却镜片形成组合物。由于通常氙闪光的持续时间大大小于约1秒，因此与用其它紫外光源固化的方法相比传送给镜片形成组合物的辐射热非常少。这样，给镜片形成组合物减少的热可以使在环境温度下的空气可除去足够的放热，以充分地防止过早的脱模和/或镜片开裂。
在一个实施方案中，氙光源用于将第一紫外线射向第一和第二模具部件，直到测量出温度增加和/或镜片形成组合物开始凝胶或生成凝胶。优选用少于15次脉冲辐射形成凝胶，更优选的是用少于约5次脉冲。优选在组合物暴露于脉冲中的总时间超过大约1/10或1/100秒之前形成凝胶。
在一个实施方案中，将一个反射装置连同氙光源一起使用。该反射装置安放在闪光光源之后，并且优选地使紫外线从组合物的中心到组合物的边缘均匀分布。
在一个实施方案中，氙光闪光灯用于将多个紫外光脉冲照射镜片形成组合物，使之在不到30分钟的时间内固化成眼镜片，或更优选地，在不到20或15分钟的时间内。
氙光源的使用还可以形成具有较宽范围屈光度的镜片。较高放大倍数的镜片显示出最大的最薄部位对最厚部位的比率，这意味着有更多的导致收缩的应力产生，引起较大的模具弯曲，这就增加了过早脱模的倾向。较高放大倍数镜片还具有较厚的部位。在这些较厚的部位内的部分镜片形成物料接受的光比更接近模具表面的部位要少。连续照射形成镜片工艺通常需要用相对低的光强以控制固化期间产生的热。用相对低的光强结果使凝胶期既慢又长。当镜片的一部分和另一部分以不同的速度固化时，会产生光学变形。以不均匀固化为特征的方法通常不适宜生产相对高放大倍数的镜片，因为较深的部位(例如镜片厚部分中的部位)会以比更接近模具表面的部位胶凝速度慢。
用氙光源可以达到的相对高强度可以使其更深地穿入和/或穿透镜片形成物料，因此，与用传统的辐射-引发固化相比可使更厚的镜片均匀固化。在镜片形成物料中配以高强度紫外线脉冲，然后使紫外线减少或者变黑暗，在反应继续进行时没有活性辐射，就会产生更均匀的凝胶化。能够固化屈光度在大约+5.0和大约-6.0之间以及更大的镜片。可以确信，当固化时，特别是当用相对高强度的光引发凝胶化时，穿过样品的光的分配是不太关键的。镜片形成物料可以吸收能量，单位时间能量吸收量低于在相对高强度脉冲期间传送的能量。对于通过高强度闪光光源传送的光来说，镜片形成物料可能是“超饱和”的。在一个实施方案中，氙光源被用于固化屈光度在大约-4.0和大约-6.0之间的镜片。在一个实施方案中，氙光源被用于固化屈光度在约+2.0和约+4.0之间的镜片。
在一个实施方案中，同时使用多于一个的氙光源对镜片形成组合物用紫外线脉冲照射。这种实施方案示于图28。氙光源980a和980b可以围绕模具腔985安装以便脉冲基本上同时到达镜片的前表面和后表面。模具腔985优先用来将模具固定在垂直位置，这样，由氙光源980a发出的脉冲可以照射到第一模具部件表面上，而氙光源980b发出的脉冲可以照射到第二模具部件表面上。在一实施方案中，氙光源980b照射到镜片后表面的紫外线脉冲比氙光源980a照射镜片前表面的紫外线脉冲更频繁。氙光源980a和980b可以这样构成，一个光源由腔上方的某一位置使光线照射模具腔984而另一个氙光源从腔下方的某一位置将光线照射到模具腔。
在一个实施方案中，氙光源和相对低强度(如荧光)光源用于同时将紫外线照射模具腔。如图27所示，氙光源980可以将紫外线照射到模具腔984的一个侧面，而低强度荧光源982则将紫外线照射到模具腔的另一侧。荧光源982可以包括一个致密的荧光“光槽”(light bucket)或者一个散射荧光灯。荧光光源可以发出连续的或者如氙光源发出的紫外线脉冲一样基本上是脉冲的紫外线。荧光源可以发出低于大约0.1瓦/cm2的相对低强度的连续紫外线。
本发明的方法可使大批相同材料的半成品镜片固化，而将这些材料用于固化浇铸上光镜片。这两者都认为是适于本专利的目的的“眼镜镜片”。这些方法还可以用于固化各种其它镜片形成物料。本发明的方法成功地用于制做浇铸成品镜片以及半成品镜片。
脉冲方法实施例1：中压蒸汽灯的应用
用中压汞蒸汽灯作为活性辐射源(即本文前述UVEXS912型)发出的紫外光成功地使眼镜片得以固化。固化腔包括在每2.54厘米大约250W的功率水平工作的15.24厘米中压蒸汽灯和一个具有强紫外线反射的散焦二色反射器。高的红外辐射百分率通过该反射器的主体以使其不能直接射到待固化的材料上。固化腔进而包括用于传送灯下面样品的传送装置。传送装置与该固化腔一起安装，以便使滑架能将样品从室的前边移动到后边，这样，样品将移动通过灯下的辐射带。然后，样品会又一次通过该带被传送到室的前表面。在这个方法中，给样品提供每个循环两种不同的照射。如下文所确定的，一次通过含有两个这种不同的照射。用装有XRL340B监视器的International Light IL 1400辐射计测定，在样品表面一次通过提供的剂量大约为275毫焦。
镜片腔用与下述脉冲方法实施例2中相同的模具、镜片形成组合物和衬套形成。含有镜片形成物料的反应槽放在支撑滑架上，这样使凸模的边缘表面与灯的表面的距离是大约75mm。然后，将该镜片腔暴露于一系列紫外线剂量之下，该系列包括对模具后表面照射两次而紧接着对模具的前表面照射一次。在第一次这些辐照之后，在无任何辐射下，在如脉冲方法实施例1中描述的FC-104室中，以温度为23.7℃的空气温度，并且后表面的空气流速为约15-25scf/min，前表面的空气流速为约15-25scf，将反应室冷却5分钟。然后，照射镜片腔的前模表面一次而后退回到冷却室6分钟。接着，对后表面照射一次，并冷却2分钟。紧跟着，对前表面照射两次并冷却3.5分钟。然后，前表面和后表面各照射两次，并将衬套除去以使镜片边缘暴露。将浸渍有光敏引发剂的聚乙烯薄膜条缠绕在镜片边缘周围，前表面和后表面各进行另外的三次照射。将该槽的后表面放置在导热的模具后固化装置上放置13分钟，该装置有一个如上所述的放在171.2℃热板上的装满玻璃珠的“豆袋”容器(参考导热实施例1)，其后将玻璃模具从制成的镜片上移除。所得到的镜片显示出聚焦倍数(focusing power)为-6.09屈光度，有极好的光学性能，无畸变，直径74mm，中心厚度1.6mm。在冷却步骤中，在衬套壁的外侧面上安装一个小表面探针热敏电阻监测反应。结果概括如下。
UV辐射剂量 在UV辐射剂量之后大约经过的时间(分钟) 衬套壁的温度(℃)
两次经过后表面和一次经过前表面     0     未记录
    1     26.97
    2     26.52
    3     26.13
    4     25.08
    5     24.58
一次经过前表面     0     未记录
    1     28.58
    2     30.3
    3     29.25
    4     未记录
    5     27.47
    6     26.41
一次经过后表面     0     未记录
    1     26.3
    2     26.13
两次经过前表面     0     未记录
    1     25.8
    2     25.46
    3     25.02
    3.5     24.85
脉冲法实施例2：使用单个氙闪光灯
用作为活性辐射源的氙闪光灯发出的紫外线成功地使眼镜片固化。所使用的闪光灯为Ultra 1800 White Lightning照相频闪放电管，可由Paul C.Buff Incorporated of Nashville，Tennessee商购到。该灯可以通过用石英闪光管代替标准硼硅酸盐闪光管而改进。优选石英闪光管因为一些由管内的弧光所产生的紫外线易于被硼硅酸盐玻璃吸收。该频闪放电管包括两个半圆形的闪光管，这两个闪光管同时激发并且放置以形成一个直径约为73毫米的环。灯后面的反射器上的孔(该孔通常含有用于照相目的的立体感光灯)被一高抛光紫外线反射材料的平片所覆盖，此种材料可以以商品名Alzac从Ultra VioletProcess Supply of Chicago，Illinois商购到。功率选择器开关设置在满功率状态。一次闪光所产生的紫外线的能量通过由International Light，Incorporated ofNewburyport，Massachusetts提供的International Light IL1700 Research Radiometer测量。探测头是对326nm-401nm区的射线敏感的Ihternational Light XRL 340 B。探测头的窗口设置于距闪光管的平面约35mm处并且几乎处于由管所构成的环的中心。结果显示一次闪光的功率为约940微瓦。
型腔是通过将两个直径为80mm的冕片玻璃模具置于沿其内周有一凸缘的聚硅氧烷橡胶圈或衬套中而形成的。玻璃模具的边放在该凸缘上以形成具有所要生成的镜片形状的密闭腔。凸缘的内周与成品镜片的边缘相吻合。第一模具的凹面与成品镜片的前表面相吻合而第二模具的凸面与成品镜片的后表面相吻合。嵌入两个玻璃模具的橡胶环的凸缘高度控制着两个玻璃模具之间的距离，从而控制成品镜片的厚度。通过选择适当的衬套以及具有不同曲率半径的第一和第二模具，可以产生能够制造各种放大倍数的镜片的镜片腔。
镜片腔的产生是通过将曲率半径为407.20mm的凹面玻璃模具与曲率半径为65.26mm的凸面玻璃模具置于可提供1.8mm(在空腔中心测得)模具间隙的衬套中而产生的。将约32克的镜片形成单体注入到空腔中。用于该测试的镜片形成物料为OMB-91镜片单体。将含有镜片形成物料的反应槽水平地置于支撑架上以使凸模边缘的平面距离闪光管平面约30mm并且该槽基本处于光源的中心。
而后，使镜片腔的后表面暴露于5次闪光的第一系列，每次闪光间隔约4秒。然后，使该槽翻转并使前表面暴露于另外4次闪光中，每次闪光间隔约4秒。优选地将第一组闪光照射到后表面以使材料开始固化，从而不使液体单体中的任何气泡从空腔的边缘迁移到镜片光学区域的中心。在第一组的9次闪光后，在上述FC-104室中没有任何活性射线时，使反应槽冷却5分钟。为了使反应槽冷却，向该槽的后表面提供温度为21.9℃且流速为约15-25scf/min的空气，并且向该槽的前表面提供温度为21.9℃且流速为约15-25scf/min的空气。而后用另一次闪光照射镜片腔后表面并且返回到冷却室中冷却4分钟。
然后，使该槽的前表面暴露于一次闪光中并且在冷却室中冷却7分钟。而后，该槽的前表面暴露于一次闪光中且其后表面暴露于一次闪光中并冷却3分钟。然后，该槽的前表面暴露于两次闪光中且其后表面暴露于两次闪光中并冷却4分半钟。其后该槽的后表面和前表面分别暴露于5次闪光中，并且将衬套移开以使镜片的边缘暴露出来。而后将一条浸渍过光敏引发剂(Irgacure 184)的聚乙烯膜缠绕在镜片的边缘，并且该槽的前表面暴露于另外5次闪光中而其后表面暴露于15次闪光中。随后将该槽的后表面置于上文所描述的(参见上述传热实施例)传导热模中后固化装置(例如，将装满玻璃珠的“豆袋”置于约171℃热板上)13分钟，其后将玻璃模具从成品镜片上移开。所得到的镜片表现出聚焦倍数(distance focusing power)为-6.16屈光度和+2.55双焦点叠加倍数(bifocal add power)，具有优良的光学性能，无色差，直径为74mm，并且中心厚度为1.7mm。在冷却步骤中，将一枚小的表面探针热敏电阻置于衬套的外壁上以控制反应。其结果总结如下：
辐射剂量 从辐射剂量开始所经过的时间(分钟) 衬套壁的温度(℃)
后表面5次闪光和前表面4次闪光 0 未记录
1 未记录
2 25.8
3 25.52
4 24.96
5 24.4
后表面1次闪光 0 未记录
1 24.9
2 24.85
3 25.58
4 24.85
前表面1次闪光 0 未记录
1 26.35
2 27.36
3 27.3
4 26.52
5 25.97
6 25.3
7 25.24
前表面1次闪光和后表面1次闪光 0 未记录
1 26.02
2 26.02
3 25.58
前表面2次闪光和后表面2次闪光 0 未记录
1 26.8
2 26.58
3 25.74
4 24.85
4.5 24.63
进一步的改进改进的紫外线镜片固化装置
图30所绘为紫外线镜片固化装置400的实施方案的简图。该装置优选包括用于产生并向镜片槽52发射紫外线的第一光发生器402和第二光发生器404。优选使第一光发生器402成为直接将紫外线照射到镜片槽的第一模具部件上，并且优选使第二光发生器404成为直接将紫外线照射到镜片槽的第二模具部件上。光发生器402和404可以为向镜片槽连续发射紫外线的中压汞灯，或者可以为向镜片槽发射脉冲紫外线的频闪放电管光源。在一个实施方案中，该频闪放电管光源为具有石英闪光管的氙源。在另一实施方案中，该频闪放电管光源为具有例如硼硅酸盐制成的闪光管的氙源。
该装置可以包括光栅系统950(如图7所示)和逻辑程序控制器952。该光栅系统优选地可以屏蔽照射到至少一个模具部件上的至少部分紫外线。逻辑程序控制器952优选为与光栅相结合并用于激活该光栅系统。优选地该光栅可选择为延伸至屏蔽紫外线通向镜片槽的通路并且优选地可缩回以允许紫外线向镜片槽照射。
装置400优选包括可以基本环绕辐射室407的空气总管406。优选地，将空气分布装置94安装于空气总管的表面上以使空气通向至少一个模具部件的非浇注面。辐射室优选与空气压力通风系统412相互连通，该系统用于将“废气”从辐射室中排除。此处所述“废气”是指与至少一个模具部件相互接触以将型腔中镜片形成物料的热量带走的空气。在放入辐射室之前，优选将镜片槽安置于镜片屉410的镜片支架中。镜片屉可以插入辐射室并从辐射室中取出并且当将其插入辐射室时，优选与空气总管一起基本上形成气体密封。
装置400优选包括：在将空气从空气分布装置94通向镜片槽之前，用于降低空气温度(并且优选将空气冷却至低于环境温度)的第一冷却组件414和第二冷却组件416。图32绘制的是辐射室和冷却组件的截面图。辐射室408优选基本上用气密封闭以阻止或防止冷空气从该室中逸出。在一个实施方案中，元件420和422可以设置在空气分布装置上以基本上形成气封。元件420优选设置于光发生器402和第一模具部件之间，而元件422优选设置于光发生器404和第二模具部件之间。元件420和422可以为片状并且优选对分别从光发生器402和404所发出的紫外线基本上是透明的。在一个实施方案中，元件402和404为基本透明的硼硅酸盐玻璃。在另一个实施方案中，元件402和404为光散射器，用于使照射镜片槽的紫外线发生散射。光散射器优选由经喷砂处理而使玻璃“磨砂”的硼硅酸盐玻璃制成。在又一实施方案中，元件402和404可以由石英玻璃制得。
在一个实施方案中，冷却组件414和416为热电冷却系统。冷却组件414可用于冷却通向第一模具部件的空气，而冷却组件416可用于冷却通向第二模具部件的空气。冷却组件的尺寸优选为可将空气的温度冷却至约0℃-约20℃之间。
冷却组件414优选包括用于产生温差以使空气冷却到环境温度以下的热电模件422。热电模件的例子示于图33中。该热电模件优选与DC电源440相连。该热电模件优选为一半导体晶片并且优选包括许多位于一对涂覆有金属化表面446的陶瓷片448和450之间的半导体pn结。该pn结优选为热并联并且为电串联。该热电模件可以为单级的或串联的模件。当该热电模件与DC电源相连时，发生一种现象(如，“珀尔帖效应”(“the Peltier effect”))其中冷的一侧(冷侧)448吸热而热的一侧(热侧)450散热。应能理解，电流的流动可以反向以导致448侧散热而450侧吸热。
Tellurex Corp.of Traverse City，Michigan提供的题目为“热电介绍”的出版物中讨论了此种热电模件并且全文结合入本文以供参考。Supercool Corp.of Minneapolis，Minnesota提供的题目为“保持冷却的热电手册”的小论文同样描述了热电模件并且全文结合入本文以供参考。
在图31中，热电模件向上的一侧是热侧。冷却组件414优选包括与热侧相连的散热片428以便从热电模件上散热。散热片可以直接与热侧相连或者该散热片可以间接地通过具有相当高的传热性能的元件与热侧相连。在图31中，该散热片通过导热块424间接地与热侧相连。优选地，绝热体426基本上围绕热电模件和导热块。在一个实施方案中，通风机434用于使空气穿过散热片428以加快热电模件的散热速率。散热片优选包括许多用作热交换表面的叶片。
该热电模件的冷侧优选与用作吸热的冷侧散热片430相连以冷却通向镜片槽的空气。冷侧散热片可以设置于空气导管453中，并且优选含有许多叶片，空气穿过该叶片并使叶片冷却。
冷却组件416优选包括第二热电模件423、第二导热块425、第二热侧散热片429以及第二通风机435，每个部件可以按照如上述对包括在冷却组件414中的部件的描述方式进行操作。在另一实施方案中，冷却组件414和416可独立操作使通向第一模具部件的空气的温度与通向第二模具部件的空气的温度不同。
第一送风机432优选成为使空气通过空气导管453的形式，该导管与空气分布装置94a相连。第二送风机433优选成为使空气通过空气导管454的形式，该导管与空气分布装置94b相连。此处所述“送风机”的意思是：任何可操作的使流体(例如空气)通过导管的装置。第一送风机优选输送分布在第一模具部件非浇注面的空气。第二送风机优选输送分布在第二模具部件非浇注面的空气。与至少一个模具部件的非浇注面接触过的废气优选通过空气压力通风系统412通往送风机432和433以再循环到空气分布装置94a和94b。每个热电模件优选具有可以将约0.0283-0.849立方米/分钟的热废气冷却至约0-20℃的尺寸。
在另一个实施方案中，冷却组件可用于将再循环空气的温度降低至环境温度或高于环境温度。当冷空气的温度超过预定温度水平高于环境温度时，冷却组件可以处于工作状态。
发现该热电冷却系统与一些常规冷却系统相比可以更安静、有效和可靠地操作。由于空气压力通风系统412中的废气的温度优选低于环境温度，通过封闭冷却环路再循环废气往往减少冷却系统中的热负载。
在一个实施方案中，可通过控制面板418人工控制或自动控制装置400的操作。控制面板可以包括用于自动控制系统变量的电子控制器和显示空气导管不同位置冷空气温度的数字显示器415，辐射室以及空气压力通风系统。该控制面板优选适合于接收从温度传感器460、462和464发出的电子信号。也可在导热块424和425中形成空腔以固定放置于此的温度传感器。通过控制面板上的开关或通过逻辑程序控制器，送风机432和433可以处于工作状态或非工作状态并且冷却组件可以连通或断开。穿过模具部件的空气的流速可以通过控制面板调节，或者在送风机432和433操作期间该流速可以保持恒定。
逻辑程序控制器417可以安装在控制面板内。控制器417优选适用于单独控制光发生器402和404的操作，以使紫外线以多个脉冲的形式照射至少模具组件之一。控制器417优选可程序控制，以使每次脉冲之间经过预定时间从而使固化循环最优化。控制器417适宜于使频闪放电管在固化循环过程中按预定时间放电，从而控制聚合反应的速率和控制镜片形成组合物所放的热。已发现，足以进行控制的一个逻辑程序控制器为与Relay Six继电器板相结合的Little StarMicrocontroller，两者都可由Z-World Engineering ofDavis，California商购到。该频闪放电管的放电程序可用Dynamic C程序语言编写。已发现可由Paul C.Buff，Incorporated ofNashville，Tennessee商购到的Ultra 1800 White Lightning照相频闪放电管可充分运行。
应理解，装置400的实施方案可与上述优选的实施方案的方法和装置相结合。
改进的镜片固化装置实施例
曲率半径为-5.98屈光度且双焦点叠加倍数(bifocal add power)为+2.50屈光度，直径为80mm的玻璃平顶28双焦点模具用等份数的异丙醇和蒸馏水的混合物喷涂并用不起毛的纸巾擦干。该模具与干净的曲率半径为+4.11屈光度的阳模一起组装在聚硅氧烷橡胶衬套中。位于橡胶衬套内周的凸缘使两个模具的中心间隔为4.2mm。
该模具/衬套组件被置于浇注台上并且衬套的边缘被剥开以向空腔中注入14.4g的OMB-91镜片形成组合物，该组合物可由FastCastCorporation of Louisville，Kentucky商购到。衬套的边缘恢复到与模具边缘的密封关系并且多余的镜片形成组合物用抽吸装置从后模具的非浇注面上抽空。浇注过的模具/衬套组件从浇注台传送到插在频闪放电管固化室的镜片屉中的台上。根据图34所示的辐照循环，该组件的两侧接受辐射，由逻辑程序控制器控制。频闪放电管的功率设置被调节到最大功率。
如图31和32所示，在辐射过程中，镜片槽连续暴露于送风机输送的并用热电冷却模件冷却的再循环气流中。在循环开始时，空气温度测量为20℃而在循环结束时为22.8℃。在余下的循环中，空气温度变化至高达32℃，这主要是从频闪放电管闪光灯和镜片形成组合物所放出的热加入到系统中造成的。预见到操作温度可以减少到正好低于环境温度并且固化循环可以通过使用比该实验中使用的具有更大容量的热电冷却器而缩短。
浇注槽(casting cell)在腔中翻转以使其凸面向上，并且凸面经受13次闪光照射而使其凹面经受10次闪光照射。将浇注槽从频闪放电管室中取出，将衬套从组件上剥去，并且将残余未固化的材料从镜片露出的边缘上擦掉。将该槽放回该室中，其凹侧向上，并使凹面经受额外的13次闪光照射而使凸面经受10次闪光照射。
在约65.6-93.4℃的温度下，前模和后模的非浇注面与导热垫接触放置10分钟，该垫可由FastCast Corporation ofLouisville，Kentucky商购到。伴随轻微的碰撞，将该组件从导热垫旁移开，并将后模从适当尺寸的楔形浇口中取出。附着有前模的镜片被置于含有水的容器(水的温度为室温)中，并将镜片与前模分开。成品镜片用等份数的异丙醇和水的混合物喷涂，并擦干。现在制成的镜片在其中心为4.0mm厚并且直径为74mm。镜片的聚焦倍数为+1.98-0.02D而双焦点叠加倍数为+2.54D，具有良好的光学质量，并且不发黄。
改进的镜片固化工艺
当用紫外线浇注眼镜片时，镜片形成组合物的凝胶花纹可影响镜片的光学质量。如果在早期的聚合工艺中在浇注腔中的单体所接受的光强存在局部不连续，则在成品中可以看到光学畸变。较高倍数的镜片的定义为：与同样直径的相对较低倍数的镜片相比在特定的区域较厚。离浇注腔的模具表面最近的镜片层与较深的层相比能接受到较强的光强，因为镜片形成组合物吸收部分入射光。这导致与外层相比较深层的聚合作用的开始被延迟，这将会导致成品中的光学畸变。据认为，与不同的固化速率相一致，存在不同的放热速率，具体地，当空腔内的外部区域已经固化后，较深区域才开始放热，散热效率会降低，从而在成品中产生光学波动和畸变。由于此种缺陷被放大而使这一现象在高倍数正镜片中尤为突出。
在一个实施方案中，包含于浇注腔中的镜片形成组合物暴露于相对高强度的紫外线中足以引发反应的一段时间。在镜片形成组合物充分聚合以产生大量的热之前终止辐射。这种初始相对高强度的照射优选使浇注腔中的材料基本均匀地胶凝，因此需固化的镜片内层和外层之间的反应速率差得以减小，从而使得当使用连续低强度辐射引发反应时经常遇到的波动和畸变得以消除，特别是对于高屈光倍数正镜片。
在一个实施方案中，用相当高强度剂量的紫外线以脉冲形式照射镜片形成组合物。该脉冲优选持续不到约10秒，优选为小于约5秒，并且更优选为小于约3秒。脉冲强度优选为至少约10微瓦/cm2，更优选为至少约100微瓦/cm2，并且还更优选为在约150微瓦/cm2和约250微瓦/cm2之间。在开始采用相当高强度紫外线之后，优选基本上几乎所有镜片形成组合物形成凝胶。在一个实施方案中，在开始照射相当高强度紫外线的过程中，镜片形成组合物放热反应所产生的仅仅是少量的热。
在该初始高强度照射之后，当冷却液流向形成空腔的至少一个模具的非浇注面时，进行第二辐射步骤其中浇注槽中的物料优选在相对较低强度下照射相对较长的时间。冷却液优选带走由镜片形成组合物的聚合反应所放出的热。如果在此第二辐射步骤中紫外线的强度太高，则生热速率将太快并且镜片可能过早地从模具的浇注面上脱落和/或开裂。同样地，如果镜片形成组合物的散热速率太慢，则镜片可能过早脱模和/或开裂。在初始剂量的紫外线照射之后，优选尽可能快地将含有镜片形成组合物的模具/衬套组件放置于冷却环境中。
在一个实施方案中，在第二辐射步骤中用于照射镜片形成组合物的紫外线小于约350微瓦/cm2，更优选为小于约150微瓦/cm2，并且还更优选为在90微瓦/cm2和约100微瓦/cm2之间。在第二辐射步骤中，紫外线可以优选连续地或以脉冲形式照射镜片形成组合物。可以将半透明的高密度聚乙烯板设置于紫外线发生器和至少一个模具部件之间以将紫外线的强度减少到优选的范围内。
在一个实施方案中，在第二步相对低强度辐射步骤之后，在第三辐照步骤中用相当高强度的紫外线照射镜片固化组合物以对镜片进行后固化。在第三辐射步骤中，紫外线脉冲优选为直接照射镜片形成组合物，尽管该组合物也可代之以连续辐射。脉冲的强度优选为至少约10mW/cm2，更优选为至少约100mW/cm2，并且还更优选为在约100mW/cm2和约150mW/cm2之间。
每个上述辐射步骤优选通过使紫外线穿过第一和第二模具部件中的每个部件而进行。眼镜片优选在总时间少于30分钟下被固化并且优选不产生开裂、条纹、畸变、混浊和发黄。
相信上述方法可以使整个镜片的生产在质量要求上能够超出目前用连续低强度辐射所获得的那些镜片。与常规方法相比，该方法在应用于固化相对高或低放大倍数的镜片时，可减少所得到的镜片的光学畸变发生。可以理解，上述方法可单独使用或与前述优选的实施方案的装置和方法结合使用。
改进的固化工艺实施例
用额定距离曲率半径为-6.00屈光度和双焦点叠加倍数为+2.50屈光度，直径为80mm的玻璃递增模具用等份数的异丙醇和蒸馏水的混合物喷涂并用不起毛的纸巾擦干。该递增模具为双凸形以提供沿180度经线直径为68mm的光学区和沿90度经线直径为65mm的光学区。模具的非浇注面安装在与轴相连的吸杯上。该轴安装在旋转装置上(由FastCast UX-462 FlashCure Unit提供，可从FastCastCorporation of Louisville，Kentucky商购到)。一池(其直径为2.54厘米)液体Primer从安装有孔径为约0.1016厘米喷嘴直径的喷嘴的柔性聚乙烯挤瓶中分送到水平设置的玻璃模具的中心。该Primer的组分在下面详细讨论(参见耐划痕镜片形成工艺实施例)。
该旋转电机用于使模具以约850-900转/分钟的转速旋转，这导致液体物料分散在模具表面。就在这之后，将另外一股稳定的1.5-2.0g Primer物料流分散在旋转模具的浇注表面，其喷嘴的端部与模具表面成45度角设置，且距离为约12mm，以使该液流依模具旋转的方向流动。该Primer物料流首先向模具表面的中心方向流动而后沿模具表面的半径方向从模具表面的中心向边缘方向流动。存在于Primer中的溶剂可以在模具旋转时在8-10秒内蒸发掉。停止旋转并且在模具上的该Primer涂层通过从安装在UX-462 FlashCure单元中的中压汞蒸汽灯发出的紫外线两次辐照而固化，总量为约300 mJ/cm2。
再次接通旋转电机并且将可由FastCast Corporation ofLouisville，Kentucky商购到的约1.5-2.0 gHC8-H Hard Coat(参见下面的描述)用与Primer涂层相似的方式分散于旋转模具上。当模具旋转时，使HC8-H中的溶剂蒸发25秒。停止旋转并且HC8-H涂层用与Primer涂层相同的方法固化。
将模具从FlashCure单元中取出并且与干净的曲率半径为+2.00屈光度的凸模一起组装在聚硅氧烷橡胶衬套中。橡胶衬套内周上的凸缘使两个模具的中心点的距离为6.3mm。模具/衬套组件放置在浇注台上并且衬套的边缘向后被剥开以向空腔中注入OMB-91镜片形成组合物，该组合物可由FastCast Corporation of Louisville，Kentucky商购到。衬套的边缘恢复到与模具边缘的密封并且过剩的镜片形成组合物用抽吸装置从后模的非浇注面上抽空。浇注过的模具/衬套组件被置于UX-462FlashCure单元内的台上并经受从15.24厘米中压汞蒸汽灯发出的4次紫外线辐照，总量为约600mJ/cm2。
紧随该初始辐射剂量的高强度紫外线之后，将组件传送至FC-132固化室中，在该固化室中，浇注槽连续暴露于温度为5.56℃的气流中，同时用非常低强度的紫外线辐射8分钟。从上面测得的光强为约90微瓦/cm2加上从下面测得的光强约95微瓦/cm2，该值低于制造商所要求的正镜片光分布图。典型地，灯架成为可传送用于标准15分钟固化循环的强度为约300微瓦/cm2的紫外线的形式。紫外线强度的减弱是通过将半透明高密度聚乙烯片沿着正镜片光分布片插入光分布过滤片的缝隙而实现的。半透明高密度聚乙烯片被置于前模件和一个光分布片以及后模件和另一光分布片之间。
随后将该组件返回到UX-462FlashCure单元并且使后模的非浇注面暴露于4倍辐射剂量的总量为约1150mJ/cm2的高强度UV光线中。将衬套从组件上剥离并且将残余未固化的物料从镜片暴露的边缘处擦掉。将氧阻挡条(聚乙烯)缠绕在镜片边缘周围，并且该模具的前模的非浇注面暴露于为另外两倍剂量的光强总量为575mJ/cm2的高强度UV光线中，随后后模的非浇注面暴露于另外8次总量为2300mJ/cm2的闪光中。
使后模的非浇注面与导热垫在温度为约65.6-93.4℃下接触13分钟，该导热垫可由FastCast Corporation ofLouisville，Kentucky商购到。将该组件从导热垫旁移开并且伴随轻微的碰撞将后模从适当尺寸的楔形浇口中取出。附着有镜片的前模被置于含有水的容器(水的温度为室温)中，并将镜片与前模分开。现将成品镜片用等份数的异丙醇和水的混合物喷涂并擦干。读数为+3.98D其叠加倍数为+2.50的镜片干净、不发黄，且表现出良好的光学性。
改进的耐划痕镜片成形工艺
“模铸”法涉及通过将液体涂料置于模具中然后固化，从而在眼镜片上形成耐划痕涂层。模铸法优于“模外法”，因为模铸法表现出较少发生涂层的前表面不规则的缺陷。采用模铸法可生产能复制模具浇注面的外形和光洁度的耐划痕涂层。然而，当使用常规模铸耐划痕涂层时所遇到的问题是常常在涂层中形成小“针孔”。相信针孔是由模具上的杂质，或在涂层固化前落在其上的空中的颗粒，或涂覆在随后发生破裂的涂层过程中形成的气泡造成的。当使用平顶双焦点模具时，此种针孔的形成非常普遍，正如图35中所绘制的。如图所示，模具主表面456下的双焦点弧454上的缺口452降低了浇注面的光洁度。
当涂层用旋涂法涂覆于模具表面上时，该缺口成为阻碍浇注面均匀流动的障碍。在着色镜片时，针孔缺陷是主要的问题，因为用于镜片染色的染料可以穿透针孔，结果导致镜片中的可见染料微斑。
根据本发明的实施方案，第一涂层组合物(例如可聚合“底漆”材料)通过过滤器而后置于具有浇注表面和非浇注表面的模具部件中。第一涂层组合物优选含有光敏引发剂以使其在暴露于紫外线时可固化。该模具部件可以旋转以使第一组合物分布在浇注表面上。该模具部件优选绕基本垂直的轴旋转，其转速在约750和约1000转/分钟之间。而且可以使用分配装置将额外量的第一组合物在模具部件旋转时分布到浇注表面上。该分配装置优选从模具部件的中间移向模具部件的边缘以使额外量的组合物沿模具部件半径分布。优选地，用紫外线照射模具部件以使至少部分该第一组合物固化。
而后可以将第二涂层组合物置于模具部件的第一组合物上。当暴露于紫外线中时，第二涂层组合物优选也为可固化的，因为它含有光敏引发剂。模具部件再次旋转以使第二涂层组合物分布在第一涂层组合物固化的部分上。该模具部件也可在向其中加入第二组合物的同时旋转。而后优选用紫外线照射模具部件以同时固化至少部分第二涂层组合物并形成具有两种涂层组合物的透明组合涂层。优选地，该组合涂层为基本上耐划痕的涂层。而后可将该模具部件与第二模具部件通过放置于部件间使之密封的衬套组装在一起。因此，形成了由两个原始模具部件共同组成的具有空腔的模具。衬套的边缘可以剥开以向空腔中注入镜片形成组合物。组合涂层与镜片形成物料优选良好地粘附在一起。该镜片形成组合物优选含有光敏引发剂并且优选用紫外线固化。可以使温度低于环境温度的空气向第二模具部件的非浇注表面流动以在该镜片形成组合物固化时使其冷却。
该底漆优选含有高粘度单体，低粘度、低闪点有机溶剂，以及合适的光敏引发剂体系的混合物。该溶剂可占混合物的大于约80％，优选为约93％-96％。该混合物优选具有低粘度并且优选为旋转时覆盖任何的表面不规则，例如平顶双焦点模具的弧线。该低闪点溶剂优选相对快地蒸发掉，留下含有光敏引发剂和高粘度单体的薄层，该薄层覆盖该模具的浇注表面。固化的底漆优选为柔软的以使其可以良好地粘附在玻璃模具的表面上。由于该底漆是柔软的，它不具备耐划痕性能。然而，可通过向底漆上涂覆高耐划痕硬涂层(如，第二涂层组合物)得到耐划痕组合涂层的较佳结果。该硬涂层优选含有一种溶剂，该溶剂在模具部件旋转以使硬涂层分布在底漆表面上时蒸发掉。
通常，理想的底漆材料优选具有下列性能：在常规储存条件下(例如室温和没有紫外线)表现出化学稳定性；在不规则的表面上流动良好，特别是在平顶双焦点弧层上流动良好；当用特定剂量的紫外线固化时，留下无开裂的具有高双键转化率(约大于80％)的涂层；在镜片成形固化循环过程中保持与模具表面的粘附性，特别是与平顶双焦点模具的弧形部分的粘附性；以及与随后涂覆于其面上的硬涂层之间具有化学相容性，例如形成光学透明的组合涂层。尽管在底漆或硬涂层中可能发生针孔缺陷，在一层涂层上的缺陷几乎不可能与另一涂层同时发生。每层涂层优选覆盖另一涂层上的针孔，导致组合涂层上较少的针孔。因此，制成的模铸涂层镜片可用染料着色而不会产生针孔所带来的缺陷。无开裂、发黄、混浊和畸变同样是优选的。
在一个实施方案中，位于第一模具部件和第二模具部件之间的衬套可以在部分镜片形成物料固化后移除。剥开衬套优选暴露出镜片的边缘。具有光敏引发剂的氧阻挡层可以设置于镜片暴露的边缘周围，其中氧阻挡层光敏引发剂优选靠近镜片形成组合物未固化的部分。而后可以将额外的紫外线照射到镜片上以使至少部分氧阻挡层光敏引发剂能够引发镜片形成物料的反应。在将镜片暴露于紫外线时，该氧阻挡层优选用于防止氧与至少部分镜片形成组合物接触。
根据一个实施方案，将基本为固态的导热热源提供给一个模具部件。热量可以从热源可导地传递到模具部件的表面。而且，该热量可以穿过模具部件传递到镜片表面。
耐划痕镜片成形工艺实施例
第一涂层组合物，此后称为“Primer”，是通过将下面的组分(以重量计)进行混合制备的：
93.87％丙酮；
3.43％SR-399(二季戊四醇五丙烯酸酯)，由Sartomer供应；
2.14％CN-104(丙烯酸环氧酯)，由Sartomer供应；
0.28％Irgacure 184(1-羟环己基苯酮)，由Ciba-Geigy供应；
0.28％Darocur 1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮)，由Ciba-Geigy供应。
第二涂层组合物，此后称为“HC8-H”，是通过将下面组分(以重量计)进行混合制备的：
84.69％1-甲氧基2-丙醇；
9.45％SR-399(二季戊四醇五丙烯酸酯)，由Sartomer供应；
4.32％SR601(乙氧基化的双酚A二丙烯酸酯)，由Sartomer供应；
1.54％Irgacure 184(1-羟环己基苯酮)，由Ciba-Geigy供应；
每一种涂层组合物通过首先将单体溶解到溶剂中，然后添加光敏引发剂，充分混合，最后在使用前让组合物通过一微米的过滤器来制备。
曲率半径为-6.00屈光度和双焦点叠加倍数+2.00屈光度，直径为80mm玻璃28mm平顶的模具用等份数的异丙醇和蒸馏水的混合物进行喷涂。该平顶模具用不起毛的纸巾擦干。模具的非浇注面安装在吸杯上，该吸杯安装在主轴上。该主轴被置于旋转装置上，该旋转装置装备在FastCast UX-462 FlashCure Unit中，可由FastCastCorporation of Louisville，Kentucky商购到。
将一池(直径为2.54厘米)液体Primer分散到水平设置的玻璃模具中心。从安装有喷嘴直径约为0.1016厘米的喷嘴的柔性聚乙烯挤瓶中分配Primer。旋转装置的旋转电机保证模具以大约每分钟850～900转的速度旋转，使液体Primer在模具面上散布。在此之后，立即将额外的1.5～2.0克平稳流动的Primer材料分散到旋转模具的浇注面上。Primer材料流引入到浇注面上，其喷管出口呈45度角安置并与模具表面相距约12mm。该喷管出口的位置使得流体朝模具的旋转方向流动。Primer材料流首先引入模具表面的中心，然后沿模具表面的半径方向从中心朝模具表面的边缘分散。
Primer中的溶剂在模具旋转过程中要求在8～10秒钟内蒸发掉。停止旋转，保留在模具上的Primer涂层经由包含在UX-462 FlashCure装置中的中压汞蒸汽灯输出的两次紫外线辐照而固化，总量为约300mJ/cm2。此处提及的所有光强度/剂量的测量是采用装有XLR-340BDetector Head的International Light IL-1400 Radiometer，两者均可由International Light，Inc.ofNewburyport，Massachusetts商购。
在紫外光的照射下，旋转电机再次转动，大约1.5～2.0克的由FastCast Corporation of Louisvile，Kentucky供应的HC8-H HardCoat以与Primer涂层相似的方式分散到旋转模具上。当模具正在旋转时，HC8-H中的溶剂要求在25秒钟内蒸发掉。停止旋转，HC8-H涂层用与Primer涂层相同的方式进行固化。
模具从FlashCure unit上取出并安装到聚硅氧烷橡胶衬套上，该聚硅氧烷橡胶衬套与曲率半径为+7.50屈光度的干净凸模相结合。橡胶衬套内圆周上的凸缘使得两模具之间在中心点处相距1.8mm。在该点处，模具/衬套组件设置在浇注台上且衬套的边缘可向后剥掉以向空腔中注入OMB-91镜片成形组合物，该组合物可由FastCastCorporation of Louisville，Kentucky商购。衬套的边缘恢复到其与模具边缘的密封关系并且多余的镜片成形组合物用抽吸装置从后模的非浇注面抽空。
浇注的模具/衬套组件从浇注台传递到FC-132固化室，可由FastCast Corporation of Lousville，Kentucky商购。当组件在室中时，根据制造商所要求的负镜片光分布模式，组件从两边连续照射15分钟，上面大约为300微瓦/厘米2，下面大约为350微瓦/厘米2。在照射期间，浇注槽连续暴露于温度为5.56℃的气流中。
随后模具/衬套组件返回到UX-462FlashCure装置中。后模的非浇注面暴露于四倍剂量的总量约为1150mJ/cm2的高强度UV光下。衬套从组件中剥离，残留的未固化材料从镜片的暴露边上擦去。氧阻挡条(聚乙烯)包覆在镜片的边缘上。模具/衬套组件再次暴露于两倍剂量的高强度UV光下，其中将575mJ/cm2总能量引入前模的非浇注面上，接下来，总量为2300mJ/cm2的另外8次UV光的闪光照到后模的非浇注面。
后模的非浇注面在大约65.6～93.4℃的温度下与导热垫接触13分钟，该导热垫可由FastCast Corporation ofLouisville，Kentucky商购。将模具/衬套组件从导热垫上取下，并且伴随轻微的碰撞将后模从适当大小的楔形浇口中移开。附着有镜片的前模放置在含有水的容器中(水的温度为室温)。当其在水中时，镜片与前模相分离。用等份数的异丙醇和水的混合物喷涂制成的镜片，之后擦干。
将镜片置于支架内并在一加热的染料槽中放置5分钟。染料槽含有BPI Black溶液(可由Brain Power，Inc.of Miami，Floridas商购)和温度大约为87.8℃的蒸馏水。从染料槽中取出镜片，用自来水冲洗并擦干。镜片可吸收大约80％的可见光。当在光台上进行美观缺陷检验时，没有观察到针孔缺陷。此外，由镜片的后表面吸收的色泽是光滑和均匀的。
非聚合耐划痕涂层加工方法
非聚合涂层组合物，下文中称“Precoat”是通过将下述材料按重量进行混合制备的，该材料为：99.80％丙酮和0.20％BYK-300，以及BYK-300为可由BykChemie商购的增滑剂。
曲率半径为-6.00屈光度和双焦点叠加倍数为+2.00屈光度，直径为80mm的玻璃28mm平顶模具用等份数的异丙醇和蒸馏水的混合物进行喷涂。随后模具用不起毛的纸巾擦干。模具的非浇注面安装在吸杯上，该吸杯安装在主轴上。主轴放置在旋转装置上，该旋转装置装备在FastCast UX-462 FlashCure Unit上，可由FastCast Corporationof Louisville，Kentucky商购。
旋转装置的旋转电机保证模具以大约每分钟850～900转的速度旋转。将大约2.0～3.0克平稳流动的Precoat材料流分散到旋转模具的浇注面上，其喷管出口呈45度角安置并与模具表面相距约12mm，从而使得流体朝模具的旋转方向流动。Precoat材料流首先引入模具表面的中心，然后沿模具面的半径方向从中心向模具表面的边缘分散。Precoat的作用是改进玻璃模具的湿润特性以便HC8-H材料能更均匀的流遍整个模具。
Precoat中的溶剂几乎瞬间就从旋转模具中蒸发掉，并且大约1.5～2.0克的HC8-H Hard Coat被分散到旋转模具的浇注面上。HC8-HHard Coat沿模具面的半径从中心向边缘的方向流到浇注面上。喷管出口呈45度角安置并与模具表面相距约12mm，以便流体向模具的旋转方向流动。当模具正在旋转时，要求HC8-H内的溶剂在25秒钟内蒸发掉。停止旋转，HC8-H涂层经由包含在UX-462 FlashCure装置中的中压汞蒸汽灯输出的两次紫外线的辐照而固化，总量为约300mJ/cm2。
将模具从FlashCure装置上取出并安装到聚硅氧烷橡胶衬套中，该聚硅氧烷橡胶衬套与曲率半径为+7.50屈光度的干净凸模相结合。橡胶衬套内圆周上的凸缘在两模具之间的中心点处相距1.8mm。模具/衬套组件设置在浇注台上且衬套的边缘可向后剥掉以使OMB-91镜片成形组合物注入到该空腔中，该组合物可由FastCast Corporation ofLouisville，Kentucky商购到。衬套的边缘恢复到其与模具边缘的密封关系。多余的镜片成形组合物用抽吸装置从后模的非浇注面抽空。浇注的模具/衬套组件从浇注台传递到FC-132固化室，商业上可由FastCast Corporation of Lousvile，Kentucky供应。根据制造商所要求的负镜片光分布模式，组件从两边连续照射15分钟，上面大约为300微瓦/厘米2，而下面大约为350微瓦/厘米2。在照射期间，浇注槽连续暴露于温度为5.56℃的气流中。
随后组件返回到UX-462FlashCure装置中。后模的非浇注面暴露于四倍剂量的总量大约为1150mJ/cm2的高强度UV光下。衬套从组件中剥离，残留的未固化材料从镜片的暴露边上擦去。氧阻挡条(聚乙烯)包覆在镜片的边缘上。该槽再次暴露于两倍剂量的高强度UV光下，其中总共将575mJ/cm2引入前模的非浇注面上。紧接着是另外8次高强度UV光的闪光。总量为2300mJ/cm2的8次闪光照射到后模的非浇注面上。
后模的非浇注面在大约65.6～93.4℃的温度下与导热垫接触13分钟，将组件从导热垫上取下，并且伴随轻微的碰撞后模从适当大小的楔形浇口中取出。附着有镜片的前模放置在含有水的容器(水温为室温)中以使镜片与前模相分离。用等份数的异丙醇和水的混合物喷涂制成的镜片，之后擦干。
镜片被置于支架内并在一加热的染料槽中放置5分钟。染料槽含有BPI Black溶液(可由Brain Power，Inc.of Miami，Florida商购)和温度大约为87.8℃的蒸馏水。从染料槽中取出镜片，用自来水冲洗并擦干。镜片可吸收大约80％的可见光。当在光台上进行美观缺陷检验时，观察到几个针孔着色缺陷。它们的直径在0.2mm～0.05mm的范围内。可是，由镜片的后表面吸收的色泽是光滑和均匀的。
依据这些描述，对于本发明各方面进一步的改进和替代实施方案对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。因此，该描述仅仅是一种说明，它是为了教导本领域的技术人员以一般的方式来实现本发明。可以将这里所显示和描述的本发明的形式理解为本发明的优选实施方案。在这里可替代那些已说明和描述过的元件和材料，部件和加工过程可以改变，本发明的某些特征可以单独使用，所有的这些在受益于本发明的描述后对本领域的技术人员来说是显而易见的。在这里所描述的元件和组合物或特征或在这里所描述的一系列方法特征都可以进行改变而没有脱离如在下面权利要求中所描述的本发明的精神和范围。

Claims (37)

1.制造眼镜镜片的方法，包括：
将液态的可聚合镜片形成组合物置于至少由第一模具部件和第二模具部件确定的型腔(82)中，镜片形成组合物含有光敏引发剂；
其特征在于，该方法进一步包括：
测定镜片形成组合物的温度；
通过至少一个模具部件(78)向镜片形成组合物照射具有第一光强的紫外光；
当测定的镜片形成组合物的温度开始升高时降低紫外光的光强；
照射第一光强紫外光后，接着使镜片形成组合物发生放热反应达选定的第一时间段；和
通过至少一个模具部件向镜片形成组合物照射具有第二光强的紫外光达选定的第二时间段；
其中在小于约30分钟的时间段内由镜片形成组合物形成眼镜镜片。
2.权利要求1的方法，进一步包括在照射具有第二光强的紫外光之后，穿过至少一个模具部件(78)向镜片形成组合物照射具有第三光强的紫外光达选定的第三时间段。
3.权利要求1的方法，进一步包括在照射具有第二光强的紫外光之后，通过至少一个模具部件(78)向镜片形成组合物照射额外剂量的紫外光。
4.权利要求1的方法，其中降低紫外光强度包括减小紫外光强度到基本上为0。
5.权利要求1的方法，进一步包括在照射具有第二光强的紫外光期间，通过向至少一个模具部件(78)的非浇注面通入空气来冷却镜片形成组合物。
6.权利要求1的方法，其中选定的第一时间段以照射第一光强紫外光后的镜片形成组合物反应速度为函数进行变化。
7.权利要求1的方法，进一步包括选择第一光强以维持检测的镜片形成组合物的温度低于第一温度，其中检测的镜片形成组合物的温度在第一时间段内低于第二温度，其中第二温度低于第一温度。
8.权利要求1的方法，进一步包括通过向至少一个模具部件的非浇注面通入空气以连续冷却镜片形成组合物，其中所述空气温度低于约20℃。
9.权利要求1的方法，其中向至少一个模具部件(78)照射第一光强紫外光，直到基本上所有镜片形成组合物形成凝胶。
10.权利要求1的方法，其中第一光强明显大于第二光强。
11.权利要求1的方法，其中第一时间段明显小于第二时间段。
12.权利要求1的方法，其中第一光强明显大于第二光强，其中第一时间段明显小于第二时间段。
13.权利要求1的方法，其中镜片形成组合物具有至少约70克的质量，并且第一温度小于约200°F(93℃)。
14.权利要求1的方法，其中镜片形成组合物具有不大于约45克的质量，并且第二温度小于约150°F(65℃)。
15.权利要求2的方法，其中第三光强明显大于第二光强。
16.制造眼镜镜片的方法，包括：
将液态的可聚合镜片形成组合物置于至少由第一模具部件和第二模具部件确定的型腔(82)中，镜片形成组合物含有光敏引发剂；
其特征在于，该方法进一步包括：
测定镜片形成组合物的温度；
向至少一个模具部件(78)照射紫外光；
当镜片产生大量热时，从至少一个模具部件(78)移开紫外光，其中移开紫外光阻止了组合物的温度升高到选定的第一温度；和
重复地和交替地进行下面的步骤以完成镜片的成形：(a)向至少一个模具部件照射额外剂量的紫外光达选定的额外时间段，和(b)在照射下一个额外剂量紫外光之前使镜片形成组合物固化达额外选定的时间段。
17.权利要求16的方法，进一步包括通过向至少一个模具部件通入空气以冷却镜片形成组合物。
18.权利要求16的方法，其中镜片形成组合物在小于30分钟的时间段内固化以形成基本上清晰的眼镜镜片。
19.制造眼镜镜片的方法，包括以下步骤：
将液态、可聚合镜片形成组合物置于至少部分由第一模具部件和第二模具部件确定的型腔(82)中，镜片形成组合物含有光敏引发剂；
其特征在于，该方法进一步包括：
通过至少一个模具部件(78)向镜片形成组合物照射多个紫外光脉冲，引发镜片形成组合物反应，至少一个脉冲具有至少约10毫瓦/cm2的光强；
在向镜片形成组合物照射多个脉冲之后，通过至少一个模具部件(78)向镜片形成组合物照射具有第二光强的紫外光以形成基本上清晰的眼镜镜片，第二光强小于约350微瓦/cm2；和
基本与向镜片形成组合物照射具有第二光强的紫外光的同时，将空气通入到至少一个模具部件的非浇注面上，将热从镜片形成组合物散去。
20.权利要求19的方法，其中至少一个脉冲具有至少约100毫瓦/cm2的光强。
21.权利要求19的方法，其中至少一个脉冲的光强在约100毫瓦/cm2和约150毫瓦/cm2之间。
22.权利要求19的方法，其中第二光强小于约150微瓦/cm2。
23.权利要求19的方法，其中第二光强在约90微瓦/cm2和约100微瓦/cm2之间。
24.权利要求19的方法，其中从紫外光发生器(402，404)向镜片形成组合物照射紫外光，并进一步包括在紫外光发生器和至少一个模具部件(78)之间放置半透明高密度聚乙烯板，以将紫外光强度降低到第二光强。
25.权利要求19的方法，其中向镜片形成组合物照射多个脉冲包括使至少部分镜片形成组合物形成凝胶。
26.权利要求19的方法，其中向镜片形成组合物照射多个脉冲包括使基本上所有的镜片形成组合物形成凝胶。
27.权利要求19的方法，进一步包括设定第二光强，使得在向镜片形成组合物照射第二光强紫外光后由镜片形成组合物产生的热量大于向镜片形成组合物照射多个紫外光脉冲后由镜片形成组合物产生的热量。
28.权利要求19的方法，其中具有第二光强的紫外光连续地照射镜片形成组合物。
29.权利要求19的方法，其中具有第二光强的紫外光以脉冲方式照射镜片形成组合物，其中至少一个脉冲持续不到1秒钟。
30.权利要求19的方法，紧接向镜片形成组合物照射第二光强紫外光之后，进一步包括向镜片形成组合物照射多个第二紫外光脉冲以形成眼镜镜片，多个第二脉冲中至少一个具有至少约10毫瓦/cm2的光强。
31.权利要求19的方法，进一步包括在向至少一个模具部件(78)的非浇注面上通入空气之前将空气冷却到低于20℃的温度。
32.权利要求19的方法，进一步包括在向至少一个模具部件(78)的非浇注面上通入空气之前将空气冷却到约0℃和约20℃之间的温度。
33.权利要求19的方法，其中空气通入到第一和第二模具部件(78)二者的非浇注面上。
34.权利要求19的方法，其中向镜片形成组合物照射多个脉冲包括通过第一和第二模具部件(78)的每一个照射紫外光脉冲。
35.权利要求19的方法，其中向镜片形成组合物照射第二光强紫外光包括通过第一和第二模具部件(78)的每一个照射紫外光。
36.权利要求19的方法，其中脉冲由氙灯光源(980)发出，其中第二光强紫外光由汞汽灯发出。
37.权利要求19的方法，其中镜片形成组合物包括(a)含有至少两个选自丙烯酰基和甲基丙烯酰基的烯属不饱和基团的至少一个多烯官能单体，和(b)芳族的、含双(碳酸烯丙酯)官能团的单体。
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