CN1681746A - 易于修整的透镜的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理眼科透镜的方法，该眼科透镜含有两个侧主面，其中至少一面包含涂有MgF2临时保护层的有机或矿物外层，所述方法包括选自下列步骤的特有处理步骤：－对临时保护层进行液相化学处理，从而在该临时保护层中和/或保护层上形成MgO和/或Mg(OH) 2，－通过从静电膜上转移至少一种非氟化金属氧化物和/或至少一种非氟化金属氢氧化物，或通过将其直接真空蒸镀到临时保护层上，从而将其沉积在临时保护层上，－MgF2临时保护层在外层上的沉积是以小于0.5纳米/秒、优选小于或等于0.3纳米/秒的速度通过真空蒸镀进行。

Description

易于修整的透镜的处理方法
本发明涉及透镜、特别是眼科透镜的修整领域。
眼科透镜是由适当的表面处理之前进行一连串决定所述透镜的凸光学表面和凹光学表面的几何形状的模制和/或表面加工/光滑化加工制成的。
眼科透镜的最后加工步骤是修整操作，包括机械加工玻璃边缘或周边以按照所需尺寸使其成形，从而使透镜与其将要安放的玻璃框相匹配。
修整通常是在进行如上所述的机械加工步骤的包括金刚石砂轮的研磨机上完成的。
在这一操作中，由轴向作用闭锁元件握持透镜。
监控透镜相对于磨轮的相对运动(通常是数字化的)，以便提供所需的形状。
可以看出，很有必要在此运动过程中牢牢握持透镜。
因此，在修整操作之前，在透镜上进行形成橡实形的步骤，即在透镜的凸面上安装夹具或橡实形。
在橡实形和透镜凸面之间装配握持垫。这是一种自粘片，例如双面胶。
将如此配置的透镜置于上述轴向闭锁元件之一上，然后第二轴向闭锁元件借助支座(通常是弹性体)在透镜的凹面上夹持透镜。
在机械加工步骤中，对透镜产生切向扭矩作用，这在透镜握持装置不够有效时会导致透镜相对于橡实形发生旋转。
透镜的良好握持效果主要取决于握持垫/透镜凸面的界面上的良好粘合力。
最新一代的眼科透镜通常含有修正表面能的有机或矿物外层，例如防污疏水和/或疏油涂层。
这些通常是降低表面能的氟硅烷型材料以避免油污附着，这样更容易去除油污。
这种表面涂层型可能具有改变垫/凸面的界面上的粘合力的效果，因而难以进行令人满意的修整操作，特别是对于聚碳酸酯透镜，其修整与其它材料相比会产生大得多的作用力。
效果不好的修整操作的后果是透镜的完全和简单损耗。
因此，如法国专利申请0106534号公开的那样，在外层上沉积产生至少15mJ/m2表面能的临时保护层、特别是MgF2保护层是有利的。
这种方法整体上是令人满意的，但可以进一步改进。实际上，只有在透镜处理(即在已沉积各种层后，特别是在已经沉积了外层和保护层后)48小时，才可能成功地修整外层上涂有MgF2临时保护层的透镜。在少于48小时的时间内对这些透镜进行修整时，橡实形-握持垫系统容易自发地或在非常弱的作用力下脱离透镜。这是“橡实形脱落”现象。实践中，这会在从研磨机中取出透镜时发生。
因此，本发明的一个目的是提供一种处理透镜的方法，所述透镜包含涂有MgF2临时保护层的有机或矿物外层，特别是疏水和/或疏油层，能够在各种层沉积在透镜上后非常快地(例如1小时后)进行修整操作。
为此，本发明涉及含两个侧主面的眼科透镜的处理方法，其中至少一面包含涂有MgF2临时保护层的有机或矿物外层，该方法包括选自下列步骤的特有处理步骤：
-对临时保护层进行液相化学处理，从而在该临时保护层中和/或保护层上形成MgO和/或Mg(OH)2，
-通过从静电膜上转移至少一种非氟化金属氧化物和/或至少一种非氟化金属氢氧化物，或通过将其直接真空蒸镀到临时保护层上，从而将其沉积在临时保护层上，
-MgF2临时保护层在外层上的沉积是以小于0.5纳米/秒、优选小于或等于0.3纳米/秒的速度通过真空蒸镀进行的。
优选地，金属氧化物选自氧化钙或氧化镁、氧化镨、氧化铈或者其中两种或多种的混合物。
优选地，金属氢氧化物是氢氧化镁。
外层优选是疏水和/或疏油表面涂层，特别是沉积在单层或多层非反射性涂层上的疏水和/或疏油表面涂层。
如上所述，通过在非反射性涂层表面上施用降低透镜表面能的化合物以获得疏水和/或疏油涂层。
在现有技术中，例如在专利US-4410563、EP-0203730、EP-749021、EP-844265、EP-933377中广泛公开了这些化合物。
最常使用的是含有氟化基团/特别是全氟化碳(perfluorocarbone)或全氟聚醚基团的硅烷基化合物。
作为例子，可以提及含有一种或多种例如如上所述的氟化基团的硅氮烷、聚硅氮烷或硅氧烷化合物。
已知的方法是在非反射性涂层上沉积含有氟化基团和Si-R基团的化合物，R表示-OH基或其前体，优选烷氧基。这些化合物可以在非反射性涂层表面直接或在水解后进行聚合和/或交联反应。
传统上是通过例如在所述化合物的溶液中浸渍、离心或气相淀积法施用降低透镜表面能的化合物。通常，疏水和/或疏油涂层的厚度低于30纳米，优选为1至20纳米，更优选为1至10纳米。
本发明优选用下述透镜进行：含有产生小于14mJoules/m2、更优选小于或等于12mJ/m2的表面能(按照下列参考文献中公开的Owens-Wendt法计算表面能：《聚合物表面力能的估算》(Estimation of the surface forceenergy of polymers)，Owens D.K.，Wendt R.G.(1969)，J.APPL.POLYM.SCI，13，1741-1747)的疏水和/或疏油表面涂层。
MgF2临时保护层直接沉积在外层上。
可以使用任何合适的传统方法在气相(真空淀积)中或在液相中，例如通过蒸发法、离心法或浸渍法沉积保护层。
通常，在真空罩中通过蒸发沉积非反射性疏水和/或疏油涂层，而且理想的是以相同方法沉积临时保护层，这样可以连续进行所有操作，而不用在各步骤之间对透镜进行额外处理。
真空淀积的另一优点在于避免了在刚刚于其上沉积了保护层的薄层表现出疏水和/疏油性能的情况下的任何可打湿性的问题。
一般而言，临时保护层应该具有令人满意的厚度，以避免随后在透镜的各种处理过程中造成外层性能的任何改变。
优选地，其厚度为5至50纳米。
MgF2临时保护层会将透镜表面能提高至最高达至少15mJoules/m2的值。
它可以施用到透镜两面的至少一面的整个面积上，或仅施用到与所述透镜的握持垫接触的区域上。
更确切地，通常在透镜凸面上沉积与橡实形相连的握持垫。因此可以用保护层覆盖整个凸面，或者使用掩模或其他合适技术仅覆盖凸面的中心区域。
此外，可以使用本领域技术人员常用于渐变多焦点镜片(progressivelenses)的各种油墨对含有MgF2临时保护层的透镜进行标记。
如上所述，本发明的方法包括特有的处理步骤。
当本发明的特有处理步骤是对临时保护层进行液相化学处理时，这种液相化学处理可以使用几种实施方案进行。
按照第一个优选实施方案，液相化学处理包括使MgF2临时保护层与30至50℃、优选30至40℃的温度下的非蒸馏非去离子的水(例如自来水)接触的步骤。
按照第二个优选实施方案，液相化学处理包括使MgF2临时保护层与苏打水溶液接触的步骤。
在接触步骤中，水溶液的温度宜为14至40℃，更优选为14至20℃。
优选地，溶液的苏打摩尔浓度为0.01至0.1摩尔/升，优选为大约0.02摩尔/升。
按照第三个优选实施方案，液相化学处理包括使MgF2临时保护层与次氯酸钠水溶液接触的步骤。
如上所述，水溶液的温度宜为14至40℃，更优选为14至20℃。
优选地，次氯酸钠溶液具有0.1至5、优选大约1的氯量度(chlorometricdegree)。
通常，在上述三个实施方案中，将MgF2临时保护层与非蒸馏非去离子水、或与苏打水溶液、或与次氯酸钠接触的步骤的持续时间至少等于10秒，优选大约15秒。
此外，优选地，液相化学处理随后包括水洗步骤，优选使用去离子水或蒸馏水，还包括干燥步骤，例如通过吹气干燥。
如上所述，按照本发明的特有处理步骤还可以是在临时保护层上沉积至少一种非氟化金属氧化物和/或至少一种非氟化金属氢氧化物。优选地，进行MgO沉积。下文将描述沉积MgO的沉积技术。不过，所述技术和厚度也适用于临时保护层上的其他非氟化金属氧化物和金属氢氧化物。可以按照两种优选实施方案进行MgO沉积。
按照第一种优选实施方案，MgO沉积通过转移进行并包括下列步骤：
-将MgO真空蒸镀到静电膜上，
-将静电膜沉积在涂有MgF2临时保护层的透镜面上，
-去除静电膜，MgO保留在MgF2上。
通常正好在修整之前进行静电膜去除。由此，在膜沉积及其去除之间，除了可以使MgO转移到临时保护层上以外，该膜还可以在透镜的储存或运输时确保对临时保护层进行保护。
按照第二种优选实施方案，MgO通过真空蒸镀沉积在临时保护层上，成形MgO层具有1至5纳米的厚度。
蒸发的MgO可以由下列物质的蒸发制成：
-MgO颗粒，粒度测定为1至3毫米(参考：CERAC的M-1131)；
-MgO颗粒，粒度测定为3至6毫米(参考：UMICORE的M-2013)；
-MgO丸(参考：UMICORE公司销售的0481263)
当蒸发Mg(OH)2时，它可以有利地获自ALDRICH。
通常，在MgF2沉积后进行MgO沉积。因此，得到两层明显不同的MgF2/MgO层。如果需要，这可以随后进行部分MgF2蒸镀，以MgO蒸镀开始，这样在表面上就有一个梯度，其组成从纯MgF2向纯MgO变化。
最后，如上所述，特有处理步骤也可以是降低在外层上形成MgF2临时保护层的速度。通常，这种沉积是以大约0.5纳米/秒的速度进行。按照本发明，通过真空蒸镀沉积保护层是在低于0.5纳米/秒、优选大约0.1纳米/秒的速度下进行的。
如上所述，用本发明的方法处理的透镜包括两个侧主面，其中一面包含涂有临时MgF2保护层的外层。
按照优选实施方案，两个侧主面包含涂有MgF2临时保护层的外层。通常，在其上沉积各种层的第一面是凹面。在对第二面进行处理时，MgF2层可以保护第一面。
当两个侧主面都包含涂有MgF2保护层的外层时，按照本发明的特有处理步骤优选在每个侧主面上进行。
对透镜进行各种处理后，特别是在修整透镜后，去除临时保护层。
临时保护层的去除步骤可以在液体介质中进行，或者通过摩擦、干法擦拭之类的机械作用进行，或者通过实施这两种方式进行。
在去除临时保护层步骤的最后，透镜显示出与包含疏水和/获疏油涂层的初始透镜相同级别、甚至几乎一致的光学和表面特性。
本发明还涉及包含疏水和/或疏油涂层、沉积在所述疏水和/或疏油涂层上的MgF2临时保护层的眼科透镜，其特征在于在MgF2保护层上沉积了至少一种非氟化金属氧化物和/或至少一种非氟化金属氢氧化物层。
非氟化金属氧化物和氢氧化物优选选自前述非氟化金属氧化物和氢氧化物，更特别地，非氟化金属氢氧化物是氢氧化镁。
疏水和/或疏油涂层的定义如上，外层优选沉积在非反射性涂层上，特别是多层非反射性涂层上。
本发明还涉及包含易剥离静电膜的如上所定义的眼科透镜，该静电膜覆盖在如上所述的非氟化金属氧化物和/或氢氧化物层上。
优选地，覆有静电膜的层是MgO层。
通过下列实施例特别参照图1举例阐释本发明，图1表示胶粘在透镜上的垫在喷射水流下的保持时间，其为沉积外层和保护层后经过的时间的函数关系。
实施例
目的是测试按照本发明进行处理后在透镜修整操作、特别是在橡实形脱落现象方面的具体处理效果。
在基片上实现沉积，基片是在两面上都含有聚硅氧烷型耐磨涂层的CR39基眼科透镜，其相当于专利申请EP614957中的实施例3。在超声清洗容器中清洗镜片，在100℃下蒸最少3小时。然后它们可用于处理。
处理后的镜片是圆形镜片。
1.透镜的制备
1.1带有非反射性和疏水/疏油涂层的透镜的制备
所用的真空处理机是Balzers BAK760机器，其配有电子枪、“end-Hall”Mark2 Commonwealth型离子枪和具有焦耳效应的蒸发源。
将透镜置于带有圆形开孔的圆盘传送带上，这些开孔用于放置待处理的透镜，凹面面向蒸发源和离子枪。
进行真空抽吸直至达到二级真空。
然后，用电子枪进行高指数(IH)、低指数(BI)、HI、BI：ZrO2、SiO2、ZrO2、SiO2的4层非反射性光学层的连续蒸发。
最后，通过蒸发DAIKIN公司销售的商品名为OPTOOL DSX的产品(含全氟丙烯的化合物)沉积疏水和疏油涂层。
将给定量的Optool DSX放入直径为18毫米的铜皿中，然后放入焦耳效应坩锅(钽坩锅)中。
通过蒸发沉积厚度为1至5纳米的疏水和疏油涂层。
利用石英尺设定沉积的厚度。
1.2临时保护层的沉积
然后蒸发保护层。
沉积材料是Merck公司出售的化学式为MgF2、粒度测定为1至2.5纳米的化合物。
使用电子枪进行蒸发。
沉积物理厚度为20纳米，沉积速度等于0.52纳米/秒。
利用石英尺设定沉积厚度。
随后，重新加热外壳(enclosure)并将处理室设定回大气压。
然后将透镜倒转并使凸面朝向处理区。与凹面相同地处理凸面(重复上述步骤1.1和1.2)。
1.3特有处理步骤
然后对透镜进行选自下列步骤的本发明的特有处理步骤：
-非去离子和非蒸馏的水
-次氯酸钠水溶液
-苏打水溶液
-从静电膜上转移MgO
-将MgO直接蒸镀到临时MgF2层上
a)(非去离子和非蒸馏的)温水
将透镜置于温度为40℃的温热自来水中15秒。
然后将它们用蒸馏水清洗并用压缩空气吹气。
b)次氯酸钠水溶液
将透镜浸在装有1升温度为40℃的蒸馏水和20毫升氯量度为48的Javel萃取液的Pyrex器皿中15秒。
然后将透镜用蒸馏水清洗并用压缩空气吹气。
c)苏打水溶液
将透镜浸没在装有1升温度为40℃的蒸馏水和40毫升0.5mol·L-1的苏打水的Pyrex器皿中15秒。
然后将透镜用蒸馏水清洗并用压缩空气吹气。
d)从静电膜上转移MgO
使用电子枪，由得自UMICORE公司的MgO片(参考0481263)将MgO层真空蒸镀到SERICOM PLASTOREX公司供应的厚度为100微米的PVC基(聚氯乙烯)共聚物静电膜上。这些膜呈直径为38至50毫米的圆盘形状。
将覆有MgO的静电膜沉积在透镜凸面上。
在修整时去除静电膜。MgO层保留在MgF2保护层上。
e)将MgO直接蒸镀到MgF2层上
使用电子枪，由得自UMICORE公司的MgO片(参考0481263)直接将厚度为2纳米的MgO层真空蒸镀到MgF2保护层上。
2.橡实形脱落测试
2.1原理
在制成的透镜上喷射水流进行橡实形脱落测试。该测试的进行与修整透镜相比更简单更迅速。它也比透镜的实际修整“更严格”。但是，它能够以非常有区别性的方式将结果分级。
使用双面3M牌自粘片作为握持垫。
手工将该垫粘到橡实形上。
将橡实形+垫组件手工粘在每个透镜的凸面上。
将透镜置于自来水(活水)下超过5分钟，不监测水温。流速为6升/分钟。透镜和水龙头的距离大约20厘米。
或者，对透镜进行手动旋转和倾斜，使得水渗透边缘并渗过橡实形的中心孔。
如果橡实形+垫组件在5分钟内掉落(相当于橡实形脱落现象)，记录该组件保持粘在透镜上的持续时间。
如果在5分钟后橡实形+垫组件脱落，记录仍然胶粘的垫表面的百分比。这可以通过在氖灯下从凹面观看透镜时的透射非常清楚地看出。
2.2测试和结果
a) 测试1
在喷射水流下测量橡实形+垫组件的保持时间，作为从透镜处理结束时起经过的时间(即从各种层沉积和特有处理步骤起经过的时间)的函数。
结果表示在图1上。
对没有进行特有处理步骤的透镜(曲线1)和通过次氯酸钠水溶液进行过特有处理步骤的透镜(曲线2)进行测量。
横坐标表示从透镜处理结束时起经过的时间。纵坐标表示在喷射水流下以秒计的垫保持时间。
可以看出，在一小时后，进行过特有处理步骤的透镜达到了300秒的垫保持时间，而没有经过特有处理步骤的玻璃需要2星期才能达到相同的保持时间。
b) 测试2
对没有进行本发明的特有处理步骤的透镜和进行过本发明的特有处理步骤的透镜进行保持时间测量。于透镜处理结束后不同的时间T进行测量。
结果汇集在表1中。
                                   表1
  特有处理步骤               在喷射水流下的橡实形脱落
T＝1小时 1小时＜T＜2周 T＞2周
无 在喷射水流下1分钟，10秒后产生橡实形脱落 在喷射水流下5分钟，10秒后产生橡实形脱落 在喷射水流下5分钟后没有橡实形脱落
  温自来水或苏打水溶液或次氯酸钠水溶液 无 无 无
  MgO转移 无 无 无
  MgO蒸镀 无 无 无
表1中的结果表明本发明的特有处理步骤完全消除了橡实形脱落现象。
c) 测试3
在该测试中，仅在半个透镜表面上进行上述使用次氯酸钠水溶液的特有处理步骤。
例如，将透镜的一半浸在装有次氯酸钠水溶液的Pyrex烧瓶中。
在喷射水流下大约15秒后，胶粘在未进行特有处理步骤的半个透镜表面上的垫完全剥落。
在喷射水流下5分钟后，胶粘在已进行特有处理步骤的半个透镜表面上的垫仍然100％粘合。
使用苏打水溶液进行特有处理步骤时也获得相同的结果。

Claims (27)

1.一种处理眼科透镜的方法，该眼科透镜含有两个侧主面，其中至少一面包含涂有MgF2临时保护层的有机或无机外层，该方法的特征在于包括选自下列步骤的特有处理步骤：
-对临时保护层进行液相化学处理，从而在该临时保护层中和/或保护层上形成MgO和/或Mg(OH)2，
-通过从静电膜上转移的方法将至少一种非氟化金属氧化物和/或至少一种非氟化金属氢氧化物沉积在临时保护层上，或通过直接真空蒸镀到临时保护层上的方法将其沉积在临时保护层上，
-MgF2临时保护层在外层上的沉积是以小于0.5纳米/秒、优选小于或等于0.3纳米/秒的速度通过真空蒸镀进行。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述外层是疏水和/或疏油的表面涂层。
3.根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于所述外层的厚度低于30纳米，优选为1至20纳米，更优选为1至10纳米。
4.根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于所述外层是沉积在非反射性涂层上的。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于所述非反射性涂层是多层结构。
6.根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于所述临时保护层的厚度为5至50纳米。
7.根据权利要求1至6任一项的方法，其特征在于所述液相化学处理包括使MgF2临时保护层与30至50℃、优选30至40℃温度下的非蒸馏非去离子的水接触的步骤。
8.根据权利要求1至6任一项的方法，其特征在于所述液相化学处理包括使MgF2临时保护层与苏打水溶液接触的步骤。
9.根据权利要求1至6任一项的方法，其特征在于所述液相化学处理包括使MgF2临时保护层与次氯酸钠水溶液接触的步骤。
10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于所述水溶液的温度为14至40℃。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于所述水溶液的温度为14至20℃。
12.根据权利要求8的方法，其特征在于所述水溶液的苏打摩尔浓度为0.01至0.1摩尔/升。
13.根据权利要求9的方法，其特征在于所述次氯酸钠溶液的氯量度为0.1至5。
14.根据权利要求7至13任一项的方法，其特征在于使MgF2临时保护层与非蒸馏非去离子的水、或与苏打水溶液、或与次氯酸钠水溶液接触的步骤进行至少等于10秒、优选大约15秒的时间。
15.根据权利要求7至14任一项的方法，其特征在于所述液相化学处理随后包括用水、优选去离子水或蒸馏水清洗的步骤和干燥步骤。
16.根据权利要求1至6任一项的方法，其特征在于所述金属氧化物选自氧化镁、氧化钙、氧化镨、氧化铈或其中两种或多种的混合物。
17.根据权利要求1至6任一项的方法，其特征在于所述金属氢氧化物是氢氧化镁。
18.根据权利要求16的方法，其特征在于MgO的沉积包括下列步骤：
-将MgO真空蒸镀到静电膜上，
-将静电膜沉积在涂有MgF2临时保护层的透镜面上，
-去除静电膜，MgO保留在MgF2上。
19.根据权利要求16的方法，其特征在于通过MgO真空蒸镀进行MgO沉积，成形的MgO层具有1至5纳米的厚度。
20.根据上述权利要求任一项的方法，其特征在于两个侧主面都包含涂有MgF2临时保护层的外层。
21.一种包含疏水和/或疏油涂层、沉积在所述疏水和/或疏油涂层上的MgF2临时保护层的眼科透镜，其特征在于在MgF2保护层上沉积了至少一种非氟化金属氧化物和/或至少一种非氟化金属氢氧化物的层。
22.根据权利要求20的眼科透镜，其特征在于所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镨、氧化铈或其中两种或多种的混合物。
23.根据权利要求21或22的眼科透镜，其特征在于所述金属氢氧化物是氢氧化镁。
24.根据权利要求21至23任一项的眼科透镜，其特征在于所述疏水和/或疏油涂层的厚度低于30纳米，优选为1至20纳米，更优选为1至10纳米。
25.根据权利要求21至24任一项的眼科透镜，其特征在于所述外层沉积在非反射性涂层、优选多层非反射性涂层上。
26.根据权利要求21至25任一项的眼科透镜，其特征在于其包含在非氟化金属氧化物和/或氢氧化物层上的静电膜。
27.根据权利要求21至26任一项的眼科透镜，其特征在于所述金属氧化物是MgO。
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