DE69905919T2

DE69905919T2 - Färben von optischen kunststofflinsen

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Publication number: DE69905919T2
Application number: DE69905919T
Authority: DE
Inventors: Christophe U. Ryser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: ATE234383T1; US20020040511A1; DE69905919D1; EP1117866A1; WO2000014325A1; AU762568B2; US6464733B2; EP1117866B1; CA2246505A1; AU5500099A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Tönen optischer Kunststofflinsen, insbesondere von Augenlinsen zur Verwendung in Brillen und anderen Augengläsern, um eine Farbtönung oder eine Ultraviolett-(UV)- Lichttransmissionsinhibierungstönung bereitzustellen.

HINTERGRUNDTECHNIK

Das Tönen von optischen Linsen für Brillen und Sonnenbrillen wird weit verbreitet verwendet, entweder um eine ästhetische, modeorientiert gefärbte Tönung den Augengläsern zu verleihen oder eine Tönung zu liefern, welche dazu dient, die Transmission von Ultraviolettlicht durch Augengläser zu blockieren oder zu inhibieren, während zusätzlich ein gewünschtes ästhetisches oder modeorientiertes Aussehen verliehen wird.
Derzeitige Techniken zum Tönen optischer Linsen umfassen das Eintrauchen der Linse in ein Bad, umfassend ein Lösung oder eine Dispersion aus einem tönenden Farbstoff oder Pigment, welches auf eine Temperatur typischerweise von 75 bis 85ºC erhitzt wird und gut unterhalb der Siedetemperatur gehalten wird. Das Erhitzen wird erreicht durch Wärmeaustausch, worin Behälter, die den Tönungsfarbstoff oder das Tönungspigment enthalten, von einem Wärmeübertragungsfluid umgeben sind, welches ein Silikonöl oder ein anderes Wärmeübertragungsöl sein kann. Typischerweise dauert es etwa 60 Minuten, um das Bad von Raumtemperatur auf 75 bis 85ºC durch diese herkömmliche Technik zu erwärmen. Die Linsen werden in das heiße Bad eingetaucht, typischerweise mittels einer Linsenhaltevorrichtung, welche die Linse in einer senkrechten oder vertikalen Position hält.
Wenn die Temperatur der Linsen in dem heißen Bad ansteigt, öffnen sich die Oberflächenporen der Linse und Farbstoff oder Pigment dringt ein, um eine Tönung zu bewirken. Das Öffnen der Oberflächenporen und das anfängliche Tönen nimmt typischerweise 5 Minuten in Anspruch, jedoch um eine dunkle Sonnenbrillentönungsfarbe zu erreichen, müssen die Linsen typischerweise für 15 Minuten oder mehr in dem heißen Bad eingetaucht sein, und im Besonderen bis zu 45 Minuten für eine dunkle Tönung.
Verschiedene optische Kunststoffe werden bei der Linsenherstellung verwendet. Einige optische Kunststoffe sind tönbar, weisen Oberflächenporen auf, die einen Tönungsfarbstoff oder ein Tönungspigment aufnehmen, z. B. Diethylenglykolbis(allylcarbonat), bekannt als CR-39. Andere optische Kunststoffe, wie etwa Polycarbonate, sind nichtbtönbar oder sind schwer zu tönen.
In einigen Fällen werden optische Linsen bereitgestellt mit einer dünnen, harten Oberflächenbeschichtung, die typischerweise etwa 2 um dick ist, wobei diese harten Oberflächenbeschichtungen ein Tönen erlauben, jedoch herkömmliche Tönungstechniken erfordern lange Tönungszeiten, z. B. mehrere Stunden. Harte Oberflächenbeschichtungen können z. B. aus Vinylpolyester oder Polysiloxan sein.
Diese hauen Oberflächenbeschichtungen erlauben eine Tönung von optischen Linsen aus nicht tönbaren Kunststoffen, jedoch wie oben angegeben, sind lange Tönungszeiten erforderlich. Diese harten Oberflächenbeschichtungen, welche derartige Linsen schwieriger tönbar machen. werden in einigen Fällen ebenfalls auf Linsen verwendet, die auf andere Art tönbar sind, wie etwa CR-39-Linsen.
Diese früheren Techniken verwenden Niederenergiefarbstoffpigmente, die für optische Anwendung verfügbar sind, wobei diese Pigmente innerhalb von einigen Stunden sich abbauen, wenn sie Temperaturen über 95ºC oder höher ausgesetzt werden.
US-A-5,560,751 beschreibt eine andere übliche Technik, worin eine dünne flüssige Beschichtung aus einer tönenden Lösung auf einer Oberfläche einer Linse durch Drehen der Linse bei 1000 bis 2000 UPM unter tropfenweisen Aufbringen der Tönungslösung auf die Linsenoberfläche gebildet wird, wonach die resultierende beschichtete Linse erhitzt wird, um zu bewirken, dass der Farbstoff in der Beschichtung absorbiert wird.
CA-A-2,095,703 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer photochromen Kunststofflinse, worin die Linse in ein hochsiedendes organisches Lösungsmittelbad eingetaucht wird, das den Farbstoff enthält, und einer Mikrowellenerhitzung, typischerweise für etwa 6 Minuten, unterzogen wird, wonach man die Linse in das heiße Bad für etwa 15 Minuten eingetaucht ließ.
Die Verwendung organischer Lösungsmittel ist kostenintensiv und die Verwendung von heißen Lösungsmitteln erfordert spezielle Handhabungseinrichtungen und eine spezielle Ausstattung, um das Entweichen von Dämpfen der heißen Lösungsmittel in die Atmosphäre mit darauffolgenden gefährlichen Einflüssen auf die Umwelt und das in den Tönungsschritt eingebundene Personal zu vermeiden oder zu minimieren.
Es ist daher wünschenswert, Tönungstechniken zu entwickeln, welche die Verwendung heißer organischer Lösungsmittel vermeiden, wobei gleichzeitig die Zeit, die zum Tönen erforderlich ist, verkürzt wird, und zur Vermeidung der Notwendigkeit einer speziellen oder kostenintensiven Ausstattung.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung versucht ein Tönungsverfahren bereitzustellen, worin die Tönung in kurzen Zeiten erreicht wird.
Die Erfindung versucht weiterhin ein Tönungsverfahren bereitzustellen, welches die Notwendigkeit einer kostenintensiven Ausstattung oder kostenintensiver Handhabungseinrichtungen vermeidet und Materialien auf Wasserbasis verwendet.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Tönen einer tönbaren optischen Kunststofflinse bereitgestellt, wobei die Linse aus thermoplastischem oder thermohärtbarem Kunststoff ist, umfassend:
i) Eintauchen einer tönbaren thermoplastischen oder thermohärtbaren optischen Kunststofflinse in einer wässrigen Dispersion eines Tönungsmittels, wobei die Dispersion und die Linse auf einer drehbaren Platte getragen werden, und wobei das Tönungsmittel ein Hochenergiefarbstoff oder ein UV-Farbstoff ist, welcher Temperaturen von 90 ºC bis 135ºC widersteht;
ii) Behandeln der wässrigen Dispersion mit der eingetauchten optischen Linse mit Mikrowellenstrahlung, um die Dispersion zu einem ruhigen Sieden zu bringen, wobei die Platte rotiert;
iii) Aufrechterhalten des ruhigen Siedens für eine Zeitdauer von mindestens 2 Sekunden, wobei die Platte rotiert wird, unter Übertragung von Tönungsmittel von der Dispersion auf die optische Linse, um ein Tönen zu bewirken,
iv) Entfernen der resultierenden getönten optischen Linse aus der Dispersion; und
v) Spülen der getönten optischen Linse mit Wasser, um restliche Dispersion zu entfernen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

i) optische Kunststofflinsen

Die Erfindung ist anwendbar auf tönbare optische Linsen, die in Augengläsern, insbesondere Brillen, Sonnenbrillen und Augenschutzausstattungen verwendet werden, wie etwa Augenschutz- und Schutzbrillen.
Es versteht sich ebenfalls, dass "tönbare Kunststofflinsen" im Zusammenhang mit der Erfindung, Linsen umfasst, die entweder aus einem Kunststoff bestehen, der selbst tönbar ist, oder eine Oberflächebeschichtung aufweisen kann, die tönbar ist.
Das Tönungsverfahren kann verwendet werden, um eine Tönung mit einer gewünschten Farbe aus ästhetischen oder modeorientierten Gründen zu erreichen, oder um eine Schutztönung bereitzustellen, die wirkungsvoll ist, um die Transmission von Ultraviolettlicht durch die Linse zu verringern, zu inhibieren oder zu blockieren, oder für beide diese Funktionen anwendbar ist.
Typische Kunststoffe für Augengläser sind gut in der Augenglasindustrie entwickelt und umfassen Poly(methylmethacrylat), Celluloseacetate, Polyvinylchlorid, Polyurethane, Polycarbonat und Diethylenglykolbis(allylcarbonat).
Innerhalb dieser Klasse von Kunststoffen wird Diethylenglykolbis(allylcarbonat), im Handel als CR-39 bezeichnet, stark verbreitet als tönbare optische Linsen verwendet, sowohl zur Verwendung bei der Herstellung einer getönten Linse mit einer gewünschten Farbe und Schattierung als auch zum Herstellen von Linsen mit einer UV-Schutztönung.
Polycarbonate werden ebenfalls weit verbreitet als optische Kunststofflinsen verwendet.

ii) Tönungsverfahren

a) Vorbehandlung

Das Verfahren der Erfindung wird auf saubere Linsen angewendet und, falls erforderlich, werden die Linsen einem vorhergehenden Reinigungsschritt unterzogen. Wenn Linsen erneut getönt werden sollen oder es gewünscht ist, eine bestehende Tönung zu verändern, wird die bestehende Tönung unter Verwendung einer Technik entfernt, die ähnlich derjenigen der Erfindung ist, jedoch mit einer Tönungsentfernungslösung auf Wasserbasis anstelle der wässrigen Dispersion von Farbstoff.
In dem Tönungsentfernungsschritt wird die getönte Linse in eine wässrige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels eingetaucht, das effektiv zur Entfernung der Tönung unter den Arbeitsbedingungen ist.
Die Lösung des oberflächenaktiven Mittels wird zuerst einer Mikrowellenstrahlung unterzogen, bis die Lösung leicht siedet. Die getönte Linse wird in die heiße, siedende Lösung eingetaucht und das Sieden wird aufrechterhalten, um den tönenden Farbstoff aus der Linse freizusetzen. Der Schritt wird fortgesetzt bis der Farbstoff aus der Linse entfernt ist.
Die Linse wird aus der Lösung entnommen und gewaschen und die wässrige Lösung, die das freigesetzte tönende Mittel enthält, wird zur Entfernung der Tönung anderer Linsen verwendet oder entsorgt.
Eine saubere Linse, die gefärbt werden soll, wird geeignet oberflächenkonditioniert durch Eintauchen der Linse in eine wässrige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels, welches effektiv ist, um die Oberflächenspannung auf den Oberflächen der Linse zu verringern oder zu erniedrigen, sodass die Tönungsdispersion gleichmäßig die Oberflächen der Linse beschichtet, wenn die Linse in die Tönungsdispersion eingetaucht wird.
Ein geeignetes oberflächenaktives Mittel für diesen Zweck ist dasjenige, welches unter der Marke KIRALON-OL von BASF erhältlich ist, jedoch können andere geeignete oberflächenaktive Mittel durch Versuche und Experimente leicht identifiziert werden.
Die Oberflächenkonditionierung kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden; geeigneterweise wird die Linse in die wässrige Lösung des oberflächenaktiven Mittels für 10 bis 40, vorzugsweise 15 bis 30 Sekunden eingetaucht, entnommen und mit Wasser gespült.
Es wurde gefunden, dass, wenn die Oberflächenkonditionierung nicht ausgeführt wird, in einigen Fällen die erzeugte Tönung nicht homogen ist.

b) Tönung

Um die Linse zu tönen, wird eine wässrige Dispersion eines Farbstoffs oder Pigments für die gewünschte Farbe der Tönung ausgewählt. Die wässrige Dispersion wird in einem Behälter aufgenommen und die Linse wird in die Dispersion eingetaucht; die Linse kann von einer Linsenhaltevorrichtung gehalten werden, welche die Hauptoberflächen der Linse vollständig frei liegen lässt oder sie kann auf dem Boden des Behälters mit einer Positivseite der Linse, d. h. mit der konvexen Fläche der Linse nach oben, angeordnet werden. Auf diese Art werden beide Hauptflächen der Linse, d. h. die konkave Fläche und konvexe Fläche der wässrigen Dispersion ausgesetzt; die Dispersion und die eingetauchte Linse werden durch Mikrowellenenergie in einem Mikrowellenofen erhitzt, bis die Dispersion zu sieden beginnt und vorzugsweise ein ruhiges oder nicht heftiges Sieden erreicht.
Nachdem der Siedezustand erreicht ist, wird die Linse in der siedenden Dispersion für eine vorbestimmte Zeit gehalten, um einen gewünschten Tönungsgrad zu erreichen.
Der Farbstoff oder das Pigment in der heißen Dispersion dringt in die Oberflächenporen der Linse ein und so wird Farbstoff oder Pigment in die Linse über die Hauptoberflächen der Linsen eingetragen. Die Oberflächenporen können in einer Beschichtung der Oberfläche der Kunststofflinse sein oder sie können in der Oberfläche, die durch den Kunststoff begrenzt ist, aus welchem die Linse hergestellt ist, sein.
Geeigneterweise wird die Behältereinhausung für die Suspension auf einem Drehteller im Mikrowellenofen gehalten, welcher eine rotierende Plattform definiert. Die Rotation des Drehtellers, der den Behälter der Dispersion trägt, stellt ein gleichmäßiges Erhitzen und eine gleichmäßige Temperatur innerhalb der Dispersion sicher, was umgekehrt zu einer gleichmäßigen Übertragung von Farbstoff auf die Linsenoberflächen führt. Die Rotation des Drehtellers ist typischerweise 2 bis 10 UPM, noch üblicher 4 bis 8 UPM.
Es erwies sich als bevorzugt das Behandeln der Dispersion und der Linsen mit der Mikrowellenstrahlung auf einer kontinuierlichen Basis während dem Tönen zu halten. Mikrowellenöfen haben verschiedene Erhitzungsbetriebsarten, von welchen einige kontinuierliche Mikrowellenstrahlung in einem Heizzyklus bereitstellen und andere, welche Mikrowellenstrahlung in einer unterbrochenen oder diskontinuierlichen Art liefern, wobei die Mikrowellenstrahlung periodisch in einem Heizzyklus unterbrochen wird oder diskontinuierlich ist.
Es ist gefunden worden, dass die Verwendung einer kontinuierlichen Behandlung mit Mikrowellenstrahlung ein schnelleres Tönen ergibt als die Verwendung einer unterbrochenen oder diskontinuierlichen Behandlung. Darüber hinaus erweist sich die Verwendung einer kontinuierlichen Mikrowellenstrahlung als besonders wichtig im Falle von Linsen, die schwieriger zu tönen sind, wie etwa Linsen mit hohem Index oder Polycarbonatlinsen. In diesen Fällen führte die Verwendung von kontinuierlicher Mikrowellenstrahlung zu einer schnelleren Tönung und dunkleren Tönungen als dies mit diskontinuierlicher Mikrowellenstrahlung erreicht werden könnte.
Die Zeit für die wässrige Dispersion zum Erreichen eines Siedens bei speziellen Mikrowellenofenbetriebsparametern für einen speziellen Mikrowellenofen werden durch Versuche vorbestimmt. Ähnlich wird die Eintauchzeit einer Linse in die Dispersion, um einen gewünschten Tönungsgrad zu erreichen, durch Versuche vorbestimmt.
Die Eintauchzeiten für verschiedene Tönungsgrade können durch Versuche bezüglich spezifischer Betriebsparameter eines speziellen Mikrowellenofens vorbestimmt werden, um eine Tabelle von Eintauchzeiten und Tönungsgraden bereitzustellen, auf welche Bezug genommen werden kann, wenn eine Linse zu tönen ist.
Im Allgemeinen wird ein typischer Mikrowellenofen mit 800 Watt Leistung bei hoher Energieeinstellung 120 ml wässrige Dispersion, in welcher die Linse eingetaucht ist, die Siedetemperatur in etwa 60 Sekunden erreichen. Das Sieden wird für eine Zeit aufrechterhalten, die von dem gewünschten Tönungsgrad abhängt. Im Falle einer unbeschichteten CR-39-Linse ist das Tönen in 2 bis 60 Sekunden abgeschlossen. Typischerweise erzeugt ein Eintauchen für 2 Sekunden eine getönte Linse mit 10% Absorption von sichtbarem Licht, ein Eintauchen für 30 Sekunden erzeugt eine 50%ige Absorption und ein Eintauchen für 60 Sekunden erzeugt eine 72%ige Absorption. Andere Absorptionsgrade werden erreicht durch Verkürzen oder Verlängern der Eintauchzeit, wobei eine längere Eintauchzeit eine dunklere Tönung ergibt.
Nach Abschluss des Tönens wird das Mikrowellenerhitzen abgebrochen, die Linse wird aus der heißen Dispersion entnommen und mit Wasser gespült, um restliche Dispersion zu entfernen.
Die Linse wird vorzugsweise unmittelbar nach Abschluss des Erhitzens aus der Dispersion entnommen und ein fortgesetztes Eintauchen in die Dispersion wird vermieden. Wenn die Linse eingetaucht in der Dispersion bleibt, wird sich das Tönen durch die heiße Dispersion fortsetzen, wenngleich mit einer langsameren Geschwindigkeit, sodass der gewünschte Tönungsgrad überschritten werden kann.
Die Dispersion kann wiederholt verwendet werden, um weitere Linsen zu tönen bis sie Farbstoff-abgereichert ist.
Da die Dispersion den Siedepunkt schnell erreicht, ist es nicht notwendig, sie zwischen Tönungsschritten am Sieden zu halten. Daher ist dadurch, dass man der Dispersion ein Abkühlen zwischen Tönungsschritten erlaubt, ein Aussetzen der Dispersion unter hohen Temperaturen verringert, wobei die Standzeit des Farbstoffes aufrechterhalten wird. Zusätzlich führen die kurzen Tönungszeiten, die für das Verfahren der Erfindung erforderlich sind, auch zu einer Ausdehnung der Standzeit des Farbstoffes in der Dispersion.
Im Falle von Linsen aus nicht tönbarem Kunststoff und welche eine dünne, harte Beschichtung haben, welche ein Tönen erlaubt, z. B. Polycarbonatlinsen oder Linsen mit hohem Index, die eine harte Beschichtung aus z. B. einem Vinylester oder einem Polysiloxan aufweisen, kann das Tönen bis zu 12 Minuten Eintauchen in der siedenden Dispersion erfordern, jedoch ist dies immer noch deutlich schneller als mit herkömmlichen Tönungstechniken, worin das Tönen bis zu 45 Minuten und häufig mehrere Stunden erfordert.
Darüber hinaus ist gefunden worden, dass bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Anwendung von UV-Tönungen der Benzophenonklasse die Tönungsdispersion eine deutlich längere Wiedererhitzungsstandzeit hat als bei Verwendung der Tönungsdispersion in den herkömmlichen Verfahren.
Im herkömmlichen Verfahren wird gefunden, dass sogar bei Arbeiten bei geringeren Temperaturen die Benzophenon-UV-Tönungen sich wesentlich nach nur 6 bis 8 Zyklen eines Erhitzens, Kühlens und Wiedererhitzens zersetzen; die Zersetzung ist derart, dass die Dispersion nicht länger wirkt und sie muss entsorgt werden. Diese Zersetzung tritt auf, unabhängig davon, ob die 6 bis 8 Zyklen über eine kurze oder eine lange Zeitdauer sind.
Bei Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung mit Benzophenon- Tönungen tritt jedoch die Zersetzung sogar nach 70 Zyklen eines Erhitzens, Kühlens und Wiedererhitzens nicht auf, selbst wenn höhere Erhitzungstemperaturen angewendet werden.
Der Grund für dieses Ergebnis ist unklar, jedoch ist eine Theorie, dass das Behandeln mit Mikrowellenstrahlung oder das Vorliegen des oberflächenaktiven Mittels zur Stabilität beitragen.
In der vorliegenden Erfindung wird gefunden, dass die Dispersion verwendet werden kann bis das Tönungsmittel vollständig abgereichert ist und das Tönungsmittel wird nicht zersetzt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erreicht ein Tönen in Zeiten, die mindestens 10 bis 20 mal kürzer sind als in derzeit verwendeten Techniken und die Tönungsdispersion kann wiederholt verwendet werden, bis das Tönungsmittel abgereichert ist.

c) Tönungsdispersion

Die wässrige Dispersion des Tönungsmittels enthält geeigneterweise den Farbstoff oder das Pigment und ein oberflächenaktives Mittel, um die Dispersion zu stabilisieren.
Das Tönungsmittel ist ein organischer Farbstoff oder ein organisches Pigment, insbesondere ein Hochenergietönungsfarbstoff oder Pigment oder ein UV- Farbstoff, welcher Temperaturen von 90ºC bis 135ºC ohne wesentliche Zersetzung widersteht.
Eine geeignete Klasse von Tönungsfarbstoffen sind die Azofarbstoffe, die unter der Marke CIBACET von Ciba-Geigy Dyes Ltd. erhältlich sind. Eine geeignete Klasse von UV-Farbstoffen sind die Benzophenone, welche unter der Marke UVINUL von BASF erhältlich sind.
Besondere UV-Farbstoffe dieser Klasse umfassen 2,2',4,4'- Tetrahyroxybenzophenon, Benzophenon-6, Benzoresorcinol, Oxybenzon und Sulisobenzon.
Die Azofarbstoffe sind in rot, blau und gelb erhältlich und diese drei Primärfarben können verwendet werden, um einen vollständigen Farbenbereich unter Verwendung geeigneter Anteile der drei Primärfarben zu erstellen.
Bei der Herstellung der wässrigen Tönungsdispersion werden abgewogene Mengen eines oder mehrer Tönungsmittels verwendet, um eine gewünschte Farbe zu liefern und die Farbstoffe werden mit Wasser, vorzugsweise mit lauwarmen Wasser, gemischt; geeigneterweise wird der Farbstoff langsam zu dem Wasser während dem Mischen oder Vermischen gegeben. Ein Antischaummittel kann zugegeben werden, wenn ein Schäumen auftritt und schließlich wird ein oberflächenaktives Mittel zugegeben, um die Dispersion zu stabilisieren. Geeignete oberflächenaktive Mittel umfassen diejenigen, die von Castor Öl abstammen, z. B. die ethoxylierten Castor-Öl-oberflächenaktiven Mittel, die unter der Marke ALKAMULS von Rhone-Poulenc erhältlich sind, insbesondere Alkamuls EP-620, welches ein ethoxyliertes Castor-Öl (30) ist.
Typischerweise wird die Dispersion als ein Konzentrat erzeugt, welches zur Anwendung verdünnt wird.

BEISPIELE

Beispiel 1

Eine rote Tönungsdispersion wurde wie folgt hergestellt:

Schritt 1)

4 Liter lauwarmes Wasser wurden in einen Hochgeschwindigkeitsmischer gegeben und der Mischer wurde bei mittlerer Geschwindigkeit betrieben;

Schritt 2)

100 g rotes Farbstoffpulver (CIBACET von Ciba-Geigy Dyes Ltd.) wurden langsam in das Wasser gegeben, während der Mischer bei mittlerer Geschwindigkeit weiter betrieben wurde;

Schritt 3)

Während des Mischens von dem Farbstoff und Wasser trat ein Schäumen auf; auf dieser Stufe wurden 2 ml Antischaummittel 1520-US von Dow Corning zugegeben und das Schäumen ließ innerhalb von Sekunden nach.

Schritt 4)

Das Mischen wurde nach Abschluss der Zugabe des Farbstoffes fortgesetzt und 19 ml eines oberflächenaktiven Mittels ALKAMULS EL-620 von Rhone-Poulenc wurden zugegeben, um die resultierende Dispersion zu stabilisieren;

Schritt 5)

Die Dispersion wurde für weitere 5 Minuten mit hoher Geschwindigkeit gemischt; hiernach wurden 120 ml Portionen des resultierenden Dispersionskonzentrats mit 880 ml Wasser verdünnt, um 1 Liter Tönungsdispersion zu erzeugen.

Beispiel 2

Ein Oberflächenkonditionierungsmittel wurde durch Mischen von 7 g Kiralon-ol in 1000 ml Wasser hergestellt.
120 ml des Oberflächenkonditionierungsmittels wurden in einem Gefäß angeordnet und ein Edelstahlgitter wurde auf dem Boden des Gefäßes angeordnet. Drei gereinigte CR-39-Linsen wurden in das Oberflächenkonditionierungsmittel eingetaucht, wobei sie durch das Gitter bei Raumtemperatur für 10 bis 30 Sekunden gehalten wurden; die Linsen wurden entnommen und mit Wasser gespült.
Die gespülten Linsen wurden in einem Teil der Tönungsdispersion von Beispiel 1 untergetaucht und auf einem Drehteller eines 800 Watt-Mikrowellenofens angeordnet und der Ofen wurde auf hohe Energie eingestellt, wobei der Zeitgeber auf 2 Minuten und 30 Sekunden eingestellt wurde und die Rotation des Drehtellers auf etwa 6 UPM; als ein Sieden beobachtet wurde, wurden die Linsen in der siedenden Dispersion für 2, 30 bzw. 60 Sekunden gehalten. Die Linsen wurden daher nach 2, 30 bzw. 60 Sekunden entnommen und mit Wasser gespült.
Die folgenden Absorptionsgrade für sichtbares Licht wurden in den drei Linsen unter Verwendung eines Transmissionsmeters für UV und sichtbares Licht festgehalten:
Zeit Absorption
2 Sek. 10%
30 Sek. 50%
60 Sek. 72%

Beispiel 3

Die bestehende Tönung auf einer Polycarbonatlinse wurde wie folgt entfernt: 10 g eines oberflächenaktiven Mittels RHODAFAC RS-610 von Rhone-Poulenc wurde mit 1000 ml Wasser gemischt. Die getönte Polycarbonatlinse wurde in einen Teil der Lösung des oberflächenaktiven Mittels in einem Behälter eingetaucht, wobei eine negative (konkave) Oberfläche der Linse nach unten gerichtet war und von einem Edelstahlgitter auf dem Boden des Behälters getragen wurde.
Der Behälter wurde in einem 800 Watt-Mikrowellenofen angeordnet und die Energie wurde auf hoch eingestellt; nachdem das Sieden begann, ließ man es fortsetzen bis der Farbstoff aus den getönten Linsen entfernt war. Die Linsen wurden entfernt und mit Wasser gespült.
Ein UV-Farbstoff wurde auf die Linse wie folgt aufgebracht:

Schritt 1)

22,5 g UVINOL D50, ein 2,2',4,4'-Tetrahydroxybenzophenon wurde in 1 Liter Methanol gelöst, um ein Konzentrat zu bilden. Eine wässrige Lösung von oberflächenaktivem Mittel wurde durch Mischen von 7 g eines oberflächenaktiven Mittels KIRALON OL und 4 g eines oberflächenaktiven Mittels ALKAMULS EL-620 in 620 Liter Wasser gebildet. Das UVINOL-Konzentrat wurde langsam zu der bewegten wässrigen Lösung gegeben, um die UV-Farbstoffdispersion herzustellen.

Schritt 2)

Die Linse wurde in 120 ml UV-Farbstoffdispersion in einem Behälter untergetaucht, der Behälter wurde auf einem Drehteller eines 800 Watt- Mikrowellenofens angeordnet und der Ofen wurde bei hoher Energie betrieben, als Sieden beobachtet wurde, wurde die Linse in der siedenden UV- Farbstoffdispersion für 2 Minuten gehalten. Der Behälter wurde aus dem Ofen genommen und die Linse wurde aus der UV-Farbstoffdispersion entnommen, man ließ sie auf Raumtemperatur abkühlen und spülte mit Wasser.
UV-Transmissionsaufzeichnungen mit einem UV-Meter bei 400 nm waren weniger als 3%.
Es zeigte sich, dass die UV-Farbstoffdispersion wiederholt wiederverwendet werden könnte bis der UV-Farbstoffgehalt der Dispersion erschöpft war.
Die Erfindung liefert ein einfaches Verfahren mit geringen Kosten zum Tönen von optischen Kunststofflinsen. Das Tönen ist in viel kürzeren Zeiten abgeschlossen als mit früheren Tönungsverfahren und die verwendete Ausstattung war leicht verfügbar. Da die Zusammensetzungen auf Wasserbasis keine organischen Lösungsmitteldämpfe bei der verwendeten Siedetemperatur emittieren, sind Umweltaspekte zufriedengestellt.

Claims

1. Verfahren zum Tönen einer tönbaren optischen Kunststofflinse, wobei die Linse aus thermoplastischem oder thermohärtbarem Kunststoff ist, umfassend:

i) Eintauchen einer tönbaren thermoplastischen oder thermohärtbaren optischen Kunststofflinse in einer wässrigen Dispersion eines Tönungsmittels, wobei die Dispersion und die Linse auf einer drehbaren Platte getragen werden, und wobei das Tönungsmittel ein Hochenergiefarbstoff oder ein UV-Farbstoff ist, welcher Temperaturen von 90ºC bis 135ºC widersteht;

ii) Behandeln der wässrigen Dispersion mit der eingetauchten optischen Linse mit Mikrowellenstrahlung, um die Dispersion zu einem ruhigen Sieden zu bringen, wobei die Platte rotiert;

iii) Aufrechterhalten des ruhigen Siedens für eine Zeitdauer von mindestens 2 Sekunden, wobei die Platte rotiert wird, unter Übertragung von Tönungsmittel von der Dispersion auf die optische Linse, um ein Tönen zu bewirken,

iv) Entfernen der resultierenden getönten optischen Linse aus der Dispersion; und

v) Spülen der getönten optischen Linse mit Wasser, um restliche Dispersion zu entfernen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Tönungsmittel ein Hochenergiefarbstoff ist, der Temperaturen von 90ºC bis 135ºC widersteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Tönungsmittel ein UV-Farbstoff ist, der wirkungsvoll ist, um eine Tönung zu erzeugen, die Ultraviolettlichttransmission verringert.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das ruhige Sieden in Schritt iii) für eine Zeit von 2 bis 120 Sekunden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin das ruhige Sieden in Schritt iii) für eine Zeit von 2 bis 60 Sekunden ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 4 oder 5, umfassend einen Schritt vor Schritt 1) der Oberflächenkonditionierung der optischen Linse.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin der Schritt des Oberflächenkonditionierens das Eintauchen der optischen Linse in eine wässrige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels umfasst, das wirkungsvoll ist, um die Oberflächenspannung der optischen Linse zu verringern, sodass in Schritt iii) Farbstoff gleichmäßig auf die optische Linse von der Dispersion über die Oberfläche der optischen Linse übertragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, worin die wässrige Dispersion ein oberflächenaktives Mittel enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die optische Linse ein thermohärtbarer Kunststoff ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die Linse aus Diethylenglykolbis(allyl)carbonat ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin die optische Linse aus einem thermoplastischen Polycarbonat ist und wobei das ruhige Sieden in Schritt iii) für eine Zeit von bis zu 12 Minuten ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 11, umfassend einen Schritt vor Schritt i) der Oberflächenkonditionierung der optischen Linse durch Eintauchen der optischen Linse in eine wässrige Lösung eines oberflächenaktiven Mittels, das wirkungsvoll ist, um die Oberflächenspannung der optischen Linse zu verringern, sodass in Schritt iii) Farbstoff gleichmäßig auf die optische Linse aus der Dispersion über die Oberfläche der optischen Linse übertragen wird, und wobei die Dispersion in Schritt i) ein oberflächenaktives Mittel enthält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin bei Abschluss des Tönens in Schritt iii) die abgetönte optische Linse unmittelbar aus der Dispersion in Schritt iv) entfernt wird und in Schritt v) gespült wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, worin nach Abschluss des Tönens in Schritt iii) die Mikrowellenstrahlung beendet wird, um das ruhige Sieden der Dispersion abzubrechen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die rotierbare Platte ein Drehteller in einem Mikrowellenofen ist und worin die Dispersion mit der darin eingetauchten optischen Linse in einem Behälter enthalten ist, der auf dem Drehteller getragen wird, um damit zu rotieren.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin die wässrige Dispersion und die optische Linse der Mikrowellenstrahlung kontinuierlich in den Schritten ii) und iii) ausgesetzt werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, worin die Platte mit 2 bis 10 UPM während der Schritte ii) und iii) rotiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, worin die Platte mit 4 bis 8 UPM während der Schritte ii) und iii) rotiert wird.