ES2276395T3 - Tintado cuantitativo. - Google Patents
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Abstract
SE PROPORCIONA UNAS LENTES DE PLASTICO EN LAS QUE SE PROPORCIONA UN AGENTE DE TINTADO DENTRO DEL REVESTIMIENTO PARA IMPARTIR COLOR A LAS LENTES. SE PROPORCIONAN UNOS METODOS POR LOS QUE ESTOS REVESTIMIENTOS SE PUEDEN APLICAR A LAS LENTES DE PLASTICO UTILIZANDO UNAS TECNICAS DE CURADO POR RADIACION O TERMICO CON UN REVESTIMIENTO DE PLASTICO.
Description
Tintado cuantitativo.
La mayoría de lentes oftálmicas dispensadas
están hechas de materiales plásticos, ya que se pueden hacer para
ser ópticamente transparentes, para proporcionar una buena calidad
de imagen y también se pueden hacer para reducir la transmitancia
de la luz incidente en el ojo para su uso en gafas de sol, lentes de
moda, máscaras prescritas para hacer deporte, protecciones
faciales, gafas protectoras y similares. El proceso de tratamiento
de un material plástico incoloro transparente para reducir la
transmisión de luz es conocido en la técnica como tintado, que
trata las longitudes de onda de la luz que son transmitidas y
absorbidas, y el grado de absorción a cada longitud de onda. En
muchos casos el tintado tendrá un color deseado y la saturación de
ese color determinará la atenuación global de la luz transmitida al
ojo. Por ejemplo, mediante el tintado se puede obtener una
reducción máxima de la luz incidente que alcanza el ojo del 75 al
80%.
Hay tres materiales básicos usados para lentes
plásticas. El dietilenglicolbisalilcarbonato, conocido como
CR-39, y diversos tipos de policarbonatos (PC) son
los materiales principales. El polimetilmetacrilato (PMMA) es un
tercer material usado para la fabricación de lentes plásticas.
El procedimiento usado normalmente para el
tintado de estas lentes plásticas implica la inmersión de las lentes
plásticas en un baño acuoso de colorante a una temperatura
normalmente en el intervalo de 90 a 95ºC. El tiempo de exposición
normalmente está en el intervalo de 10 a 60 minutos. No obstante,
entre los tres materiales usados para fabricar lentes plásticas, el
CR-39 es el único material que puede aceptar el
colorante de esta manera en disolución acuosa, y es estable a
temperaturas elevadas. No obstante, el tintado obtenido mediante
este procedimiento normalmente no es uniforme debido a la difusión
diferencial del colorante soluble en agua en la matriz
polimérica
orgánica.
orgánica.
Así es un objeto de esta invención proporcionar
un procedimiento para mejorar la uniformidad del tintado en lentes
plásticas.
Para conseguir una gran disminución del nivel de
luz transmitida a través de la lente o artículo, son necesarios
periodos de inmersión de hasta una hora para que se difunda
suficiente colorante desde un baño acuoso caliente al plástico a
granel. Así es un objeto adicional de la invención proporcionar un
procedimiento rápido para conseguir un tintado con un valor de
transmisión de luz bajo.
El material CR-39 presenta una
baja resistencia al rayado y a la abrasión, no obstante, la presente
invención proporciona CR-39 tintado con una
resistencia al rayado y a la abrasión mejoradas. Así es un objeto
adicional de esta invención proporcionar una lente tintada o un
artículo óptico con una resistencia mejorada a los daños por
arañazos o abrasión.
Es difícil adherir materiales de recubrimiento a
la superficie del CR-39, y muchos recubrimientos se
desprenderán o se deslaminarán y no pasarán las pruebas patrón de
desentramado/exfoliación de la cinta. Así es un objeto adicional de
la invención proporcionar una composición de imprimación promotora
de la adhesión que se pueda aplicar al CR-39 o a
otras superficies plásticas ópticas para proporcionar una adhesión a
la capa de recubrimiento tintada.
Las lentes de policarbonato no aceptan el
colorante directamente, por lo que se deben recubrir con un material
que acepte los colorantes. El material de PMMA no puede resistir
las temperaturas del baño requeridas debido a su baja temperatura
de transición vítrea y así no se pueden tintar mediante este
procedimiento, ni siquiera si se usa un recubrimiento que acepte el
tintado mediante el procedimiento de baño caliente.
Por consiguiente, es un objeto de la presente
invención proporcionar un procedimiento para el tintado cuantitativo
del lentes oftálmicas plásticas y otros artículos ópticos
recubriendo una o ambas superficies de la lente plástica con un
recubrimiento que contiene un colorante o pigmento que absorbe la
luz, transformando a continuación el recubrimiento a un estado duro
por exposición a radiación actínica o calor suave. Mediante este
procedimiento los tres materiales principales usados para fabricar
lentes plásticas, incluyendo el PMMA, se pueden tintar
cuantitativamente para obtener las reducciones de la luz incidente
que alcanza el ojo deseadas.
Estos y otros objetos de la invención serán
evidentes a partir de la siguiente descripción y de la práctica de
invención.
El documento EP 0 615 144 describe un
procedimiento para el tintado de lentes plásticas que comprende la
aplicación de un líquido, un recubrimiento curable que contiene un
agente para el tintado sobre una superficie de la lente y la
curación del recubrimiento.
\newpage
La presente invención proporciona un
procedimiento para el tintado cuantitativo de lentes oftálmicas
según se define en las reivindicaciones anexas, así como otras
lentes plásticas moldeables, y otros artículos ópticos plásticos
fabricados, incluyendo películas y surtidos de láminas
plásticas.
La presente invención se caracteriza porque el
recubrimiento curable líquido comprende un alcanopoliol.
La resina de tintado se aplica primero sobre una
o todas las superficies del artículo óptico plástico, tal como una
cara de la lente oftálmica, usando técnicas tales como recubrimiento
por centrifugación, recubrimiento por inmersión o cualquiera de las
técnicas de secado. Generalmente, las formas complejas
preferentemente se tintarán usando una técnica de inmersión,
mientras que las superficies lisas, tales como una lente oftálmica,
se pueden recubrir de tintado mediante una diversidad de técnicas
disponibles para el diseñador del proceso. A continuación la
película se cura usando radiación UV. La curación también se puede
conseguir por calentamiento suave a temperaturas por debajo de las
temperaturas de transición cristalina de los materiales de la
lente.
El tono o el color de la lente se pueden
controlar mediante la elección del colorante o pigmento usado en el
recubrimiento para el tintado, y el grado hasta el cual se reduce la
intensidad de la luz incidente, la pérdida de transmisión, se puede
controlar mediante el grosor del recubrimiento aplicado. Este grosor
se puede especificar cuantitativamente mediante diversos
procedimientos. En un proceso de recubrimiento por centrifugación
el grosor del recubrimiento final será una función de la viscosidad
del recubrimiento, la velocidad de centrifugación y la duración de
la centrifugación. La duración de la centrifugación puede ser de
unos pocos segundos a unos pocos minutos y la velocidad de
centrifugación generalmente será de 10 a 10.000 rpm y la viscosidad
estará en el intervalo de 5 a 5000 cps aproximadamente. Si la lente
se recubre por inmersión, el grosor se puede controlar mediante el
nivel de sólidos (la cantidad de recubrimiento neto disuelto en un
vehículo disolvente). El recubrimiento por inmersión dará como
resultado el recubrimiento de todas las superficies, o de ambas
caras para una lente oftálmica. Ésta es una configuración menos
preferida, puesto que normalmente sólo la parte posterior de la
lente recibe un recubrimiento tintado.
El recubrimiento de tintado se puede aplicar a
una lente preformada. Algunos plásticos, tales como el
CR-39, requerirán la aplicación de una capa de
imprimación promotora de la adhesión antes de la aplicación del
recubrimiento de la capa superior dura, puesto que los materiales
del recubrimiento no son óptimamente compatibles con el
CR-39. Se contempla que los colorantes o pigmentos
para el tintado se puedan usar en la capa de imprimación, en la
capa superior dura, o en ambas. En algunos casos la capa de
imprimación solamente contendrá el tintado y la capa superior dura
será transparente. El uso de una capa superior transparente da la
apariencia de un tono más intenso y un mayor brillo, que en algunos
casos, es deseable.
Para lentes de policarbonato, que deben recibir
un recubrimiento que tolere colorantes, debido a que no se pueden
teñir directamente mediante el procedimiento de baño en agua
caliente, los recubrimientos usados actualmente tienen propiedades
de baja resistencia al rayado. Se cree que los recubrimientos según
la presente invención presentan una resistencia al rayado superior,
junto con el contenido de un tinte. Aunque no se requiere una capa
de imprimación para que el policarbonato acoja un recubrimiento de
la presente invención, no obstante, un recubrimiento doble que
comprende una capa inferior tintada y una capa superior dura y
transparente puede proporcionar una apariencia intensa y brillante
que es deseable para propiedades cosméticas y de moda.
Los recubrimientos de la invención también se
pueden aplicar cuando se moldea una lente. El molde se puede
rellenar con una resina de moldeo reactiva que sea compatible con
los materiales reactivos del recubrimiento y que preferentemente
contenga al menos uno de los componentes reactivos del
recubrimiento, que preferentemente contiene grupos reactivos
etilénicamente insaturados. El recubrimiento para el tintado se
aplica primero a al menos una primera cara del molde usado para
fabricar la lente o el dispositivo oftálmico, en el que la cara
imparte una configuración óptica deseada a una primera superficie
óptica del primer dispositivo oftálmico. A continuación la
composición tintada preferentemente se hace reaccionar hasta un
grado que forme una película no resistente a la abrasión (para
servir como recubrimiento de la lente) que está húmeda, y se adhiere
al menos débilmente a la primera cara, y replica la primera cara de
una forma exenta de aberración. El molde se rellena con un material
líquido orgánico capaz de endurecerse hasta un estado sólido estable
a temperatura ambiente en el que el material líquido orgánico es
termodinámicamente compatible con la composición de recubrimiento
para el tintado que comprende grupos reactivos etilénicamente
insaturados. El material de la lente y el recubrimiento para el
tintado se endurecen simultáneamente para formar el dispositivo
oftálmico.
Alternativamente, si la viscosidad del
recubrimiento para el tintado es suficientemente mayor que la
viscosidad del material de la lente, puede no ser necesaria la
reacción parcial del material de recubrimiento antes de la
aplicación del material de la lente a los moldes.
Las Figuras 1 a 6 ilustran formas de realización
de la invención con las elecciones de recubrimientos y superficies
preferidas en la parte anterior y posterior de una lente.
Una clase de composiciones de recubrimiento que
contienen un agente para el tintado curable resistente a la
abrasión utilizadas de acuerdo con la presente invención que son
curables sobre vacío o en atmósfera inerte tal como nitrógeno,
comprende:
I. De diez a cincuenta partes de alcanopolioles
poliacriloilados, en los que los alcanopolioles contienen hasta 48
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos tres
grupos O-acriloilo;
II. De veinte a ochenta partes de
alcanopolioles, en los que los alcanopolioles contienen hasta 20
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos tres
cadenas O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una
de las cadenas de óxido de polialquileno comprende de 1 a 20 grupos
óxido de alquileno;
III. Un agente para el tintado seleccionado del
grupo constituido por colorantes, pigmentos y sus mezclas en una
cantidad suficiente para proporcionar la transmisión de una cantidad
predeterminada de luz incidente a través de el mismo, e impartir un
color predeterminado.
La composición también contendrá una cantidad
fotoiniciadora de un fotoiniciador, normalmente entre 0,1 y seis
partes aproximadamente. Se pueden añadir modificadores de la
viscosidad, normalmente hasta 500 partes, así como también se
pueden incluir en la composición pequeñas cantidades de colorantes,
tensioactivos y promotores de la adhesión.
Todas las partes descritas en el presente
documento son en peso.
Otra clase de composiciones de recubrimiento
curables resistentes a la abrasión usadas de acuerdo con la presente
invención se pueden curar en presencia de aire, sobre vacío, o en
atmósfera inerte, tal como nitrógeno, y comprende:
I. De veinte a cuarenta partes de alcanopolioles
poliacriloilados, en los que los alcanopolioles contienen hasta 20
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos tres
grupos O-acriloilo;
II. De cincuenta a ochenta partes de
alcanopolioles, en los que los alcanopolioles contienen hasta 48
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos tres
cadenas O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una
de las cadenas de óxido de polialquileno comprende de 1 a 20 grupos
óxido de alquileno;
III. Un material para el tintado seleccionado
entre colorantes, pigmentos y sus mezclas en una cantidad suficiente
para proporcionar la transmisión de una cantidad predeterminada de
luz incidente, e impartir un color predeterminado; y
IV. Opcionalmente, de una a treinta partes de un
material acrilado que promueve la adhesión al sustrato de la
composición de recubrimiento curada.
Esta composición también contendrá una cantidad
fotoiniciadora de un fotoiniciador, normalmente de una décima a
seis partes aproximadamente, así como modificadores de la
viscosidad, colorantes y tensioactivos opcionales.
Otra clase de composiciones de recubrimiento
curables resistentes a la abrasión usadas de acuerdo con la presente
invención comprende:
I. De veinte a setenta partes de alcanopolioles,
en los que los alcanopolioles contienen hasta 48 átomos de carbono
aproximadamente y una media de al menos tres cadenas
O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una de las
cadenas de óxido de polialquileno comprende de 1 a 20 grupos óxido
de alquileno;
II. De quince a setenta y cinco partes de un
uretano poliacrilado, en el que el uretano tiene un peso molecular
de 2500 aproximadamente o inferior y una media de al menos tres
grupos acrilato;
III. Un material para el tintado seleccionado
del grupo constituido por colorantes, pigmentos y sus mezclas en
una cantidad suficiente para proporcionar la transmisión de una
cantidad predeterminada de luz incidente, e impartir un color
predeterminado; y
IV. Opcionalmente, de veinte a setenta partes de
alcanopolioles poliacriloilados en los que los alcanopolioles
contienen una media de al menos tres grupos
O-acriloilo;
V. Opcionalmente, de una a veinticinco partes de
un diluyente reactivo monovinil funcional.
Esta composición también contendrá una cantidad
fotoiniciadora de un fotoiniciador, normalmente de una décima a
seis partes aproximadamente, así como colorantes, tensioactivos y
estabilizantes opcionales.
Las composiciones de imprimación curables
promotoras de la adhesión preferidas utilizadas de acuerdo con la
presente invención comprenden:
I. De treinta a ochenta partes de un material
acrilado que promueve la adhesión del recubrimiento de imprimación
curado al sustrato;
II. De una a setenta partes de un diluyente
reactivo monovinil funcional; y
III. Opcionalmente, de una a cincuenta partes de
alcanopolioles, en los que los alcanopolioles contienen hasta 48
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos dos
cadenas O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una
de las cadenas de óxido de polialquileno comprende de uno a veinte
grupos óxido de alquileno;
IV. Opcionalmente, un material para el tintado
seleccionado del grupo constituido por colorantes, pigmentos y sus
mezclas en una cantidad suficiente para proporcionar la transmisión
de una cantidad predeterminada de luz incidente, e impartir un
color predeterminado.
Esta composición también contendrá una cantidad
fotoiniciadora de un fotoiniciador, normalmente de una décima a
seis partes aproximadamente, así como colorantes, tensioactivos y
estabilizantes opcionales.
El material acrilado que promueve la adhesión
incluye, pero no está limitado a, uretano acrilado, éster acrilado
y epoxi oligómeros acrilados. Los diluyentes reactivos monovinil
funcionales incluyen, pero no están limitados a, ésteres
monoacrilato.
Las composiciones para el tintado son útiles en
lentes oftálmicas plásticas. Las composiciones para el tintado son
ventajosas cuando se usan con materiales orgánicos compatibles que
se pueden endurecer para formar lentes oftálmicas.
En referencia a la Fig. 1, una forma de
realización preferida del uso de las composiciones de recubrimiento
y bases de imprimación incluye una lente plástica 10,
preferentemente polarizada, que tiene una base de imprimación
tintada 11a sobre una de sus superficies y un recubrimiento no
tintado según la invención que proporciona una cubierta superior
dura 11b. La superficie recubierta preferentemente es la parte
posterior (cóncava) de la lente. Alternativamente, la base de
imprimación 11a puede estar sin tintar y la cubierta superior dura
11b estará tintada.
En referencia a la Fig. 2, una segunda forma de
realización preferida es una lente plástica 12, preferentemente
polarizada, que tiene una cubierta 13 en la parte posterior que
contiene una mezcla de filtros de ranura de los tres colores
primarios que controla el espectro de transmisión total de luz que
alcanza el ojo. La mezcla de los filtros de ranura
de los tres colores primarios en un recubrimiento se denomina en el presente documento recubrimiento tri-banda.
de los tres colores primarios en un recubrimiento se denomina en el presente documento recubrimiento tri-banda.
En referencia a la Fig. 3, una tercera forma de
realización es una lente plástica 14 que tiene un recubrimiento 15
en la parte posterior que contiene un primer colorante fotocrómico,
y un recubrimiento 16 en la parte anterior que contiene un segundo
colorante fotocrómico, mediante los cuales se proporciona un color
intermedio a los dos colorantes. También se pueden usar pigmentos y
mezclas de colorantes y pigmentos en los recubrimientos.
En referencia a la Fig. 4, una cuarta forma de
realización es una lente plástica 17 que tiene un recubrimiento 19
en una parte, preferentemente en la parte posterior, que contiene un
colorante y/o pigmento, y un recubrimiento 18 en la parte opuesta
(la parte anterior) que contiene un colorante fotocrómico.
En referencia a la Fig. 5, una quinta forma de
realización es una lente plástica 20 que tiene un recubrimiento 21
en una parte, preferentemente la parte posterior, que contiene un
colorante y/o pigmento, y que tiene una superficie de espejo 22 en
la parte opuesta (la parte anterior). Las superficies de espejo son
conocidas en la materia.
En referencia a la Fig. 6, una sexta forma de
realización es una lente plástica 23 que tiene un recubrimiento 24
en una parte, preferentemente la parte anterior, que contiene un
colorante y/o pigmento, y que tiene recubrimiento
anti-reflejante (AR) 25 en la otra parte
(posterior). Los recubrimientos anti-reflejantes son
conocidos en la técnica.
El material para el tintado puede ser un
colorante, un pigmento o mezclas de los mismos. Dentro del alcance
de los colorantes y pigmentos según la presente invención están
incluidos materiales tales como polvos coloidales de materiales
dieléctricos anti-reflejantes que se pueden usar
para variar la densidad óptica de la lente. Otros materiales para
el tintado pueden ser partículas coloidales inorgánicas o metálicas
que, cuando se incorporan al recubrimiento, pueden formar una capa
reflejante o iridiscente. Los colorantes fotocrómicos también se
pueden usar para proporcionar tintes que varían la intensidad
respondiendo a la luz ambiental. También está contemplado que se
puedan usar múltiples recubrimientos que contienen materiales
tintados para proporcionar, por ejemplo, tres recubrimientos
separados, cada uno que contiene uno de los tres colores primarios.
De esta manera el color y la intensidad de la lente se pueden
controlar por medio de los tres recubrimientos.
Adicionalmente, un color puede recubrir la parte
anterior de una lente oftálmica y un color diferente puede recubrir
la parte posterior para controlar de nuevo el color y la intensidad
de luz total que alcanza el ojo. Si el recubrimiento tintado se
aplica a una superficie plana o a una lente rociando o pulverizando
antes de la centrifugación en un proceso de recubrimiento por
centrifugación, entonces se pueden suministrar dos o tres resinas
que contengan colores diferentes a partir de depósitos separados y
mezclarse en el cabezal de pulverización o rociado inmediatamente
antes de su aplicación en la superficie óptica plástica para
conseguir un color intermedio y una transmisión deseadas.
Las composiciones para el tintado se aplican en
las superficies ópticas del molde usando procedimientos
convencionales tales como recubrimiento por centrifugación,
recubrimiento fluido, recubrimiento por pulverización, inmersión,
secado y otros procedimientos bien conocidos por aquellos con
conocimientos ordinarios en materia de recubrimiento de lentes
oftálmicas. Un procedimiento de recubrimiento por centrifugación
típico de lentes oftálmicas se describe, por ejemplo, en la patente
de EE.UU. 5.246.728. Un recubrimiento típico tendrá un grosor de 1 a
15 micrómetros y es obvio que el grosor aplicado mediante el
recubrimiento por centrifugación está correlacionado con la
viscosidad del material y con la velocidad de rotación del proceso
de centrifugación.
Después de la aplicación del recubrimiento,
preferentemente se cura parcialmente por exposición a radiación,
tal como radiación procedente de una fuente de luz ultravioleta de
alta energía, durante varios segundos. Las fuentes de radiación UV
típicas incluyen una lámpara de tubos sin electrodos (fabricada por
Fusion Systems) o una lámpara de tubo de vapor de mercurio a media
presión (fabricada por American Ultraviolet Products). Las
longitudes de onda preferidas para la fotoiniciación están entre los
180 y los 500 nanómetros y la potencia de salida de la fuente de
luz preferentemente está entre los 20 y los 500 W por pulgada (7,87
y 196,85 W por centímetro) aproximadamente de la longitud de la
fuente. Los artículos se pueden curar poniéndolos bajo una lámpara
durante el período de tiempo deseado o pasando los artículos por
delante de la lámpara en un sistema transportador. Los artículos
que están recubiertos por ambas caras pueden tener ambas caras
curadas simultáneamente usando fuentes de luz sobre cada una de las
caras del artículo. También es posible, pero no preferible, curar
térmicamente el recubrimiento. Después de la curación parcial, la
superficie de recubrimiento aún estará mojada y se podrá retirar
del molde tocándola o secándola con un dedo. Las reacciones de
curación fotoiniciadas de las composiciones según la presente
invención implican la polimerización por radicales libres. Los
ejemplos de tales fotoiniciadores son Darocure 1173, Irgacure 184,
y una mezcla 1:1 de benzofenona y Darocure 1173 (Irgacure 500), o
Irgacure 907.
Los alcanopolioles poliacrioilados contendrán
hasta veinte átomos de carbono y tienen una media de más de dos
grupos O-acriloiloxi y tienen la siguiente
fórmula
en la que n es mayor o igual a tres
y la fracción "poliol" es un alcanopoliol que tiene hasta 20
átomos de carbono aproximadamente. Se entiende que los
alcanopolioles poliacrioilados no es necesario que sean, y
normalmente no lo son, compuestos puros, sino que se proporcionan
como una mezcla de compuestos en los que el alcanopoliol tiene una
pluralidad de grupos alcoholes, algunos de los cuales pueden estar
acriloilados y algunos de los cuales pueden ser grupos hidroxilo
libres. Así, se describe que los alcanopolioles contienen un número
medio de grupos
O-acriloilo.
El alcanopoliol se refiere a un
polihidroxialcano en el que el alcano puede ser un alcano lineal,
ramificado o cíclico que contiene hasta veinte átomos de carbono
aproximadamente. Preferentemente, se utilizan los alcanopolioles
ramificados, tales como
tetra-(2-hidroxi-etil)-metano;
3,4,5,6-tetra-(2-hidroxi-etil)-1-hidroxi-heptano,
2-etil-2(hidroximetil)-1,3-propanodiol,
y similares.
Como se usa en el presente documento se entiende
que el metacrilato se puede sustituir por un grupo acrilato y están
contemplados como equivalentes entre sí dentro del contexto de la
presente invención.
Como se usa en el presente documento el término
"óxido de alquileno" es un grupo divalente que comprende una
cadena alquílica unida a un átomo de oxígeno con valencias abiertas
en el átomo de oxígeno y sobre uno de los átomos de carbono de la
cadena alquílica. Por lo tanto, óxido de etileno es
-CH_{2}-CH_{2}-O, óxido de
propileno es
-CH(CH_{3})-CH_{2}-O-,
etc.
Los ejemplos de alcanopolioles poliacrilados que
tienen hasta veinte átomos de carbono y al menos tres grupos
acriloiloxi son Sartomer 9041 (un multiacrilato de
dipentaeritritol), Sartomer 295 (un tetraacrilato de
pentaeritritol), Sartomer 399 (un pentaacrilato de
dipentaeritritol) y Radcure TMPTA (triacrilato de
trimetilolpropano).
Un alcanopoliol poliacrilado polialcoxilado del
componente II contendrá hasta veinte átomos de carbono
aproximadamente y una media de al menos tres grupos
O-acriloilo. Los compuestos preferidos que contienen
cadenas [acriloil-(óxido de polialquileno)] tienen la fórmula
siguiente
\newpage
en la que p es mayor de 2, cada m
es independientemente un número entero entre uno y veinte, s está
entre uno y seis y cada R y R^{1} es independientemente H,
alquilo o hidroxialquilo inferior, preferentemente metilo o
hidroximetilo. En las composiciones en las que las cadenas de óxido
de polialquileno comprendan entre cuatro y seis grupos óxido de
alquileno, entonces m es independientemente un número entero entre
cuatro y seis. Preferentemente los grupos óxido de alquileno son
óxido de etileno u óxido de propileno, es decir, en los compuestos
en los que s es 2, o ambos grupos R y R^{1} son H o un grupo R (o
R^{1}) es H y otro grupo R (o R^{1}) es metilo. Ejemplos de
tales compuestos incluyen Sartomer 454 (TMPTA etoxilado), Sartomer
502 (un TMPTA altamente etoxilado), Sartomer 494 (tetraacrilato de
pentaeritritol etoxilado) y Sartomer 9035 (un triacrilato altamente
alcoxilado). Un ejemplo de un compuesto en el que el grupo óxido de
polialquileno contiene de 4 a 6 grupos óxido de alquileno es
Sartomer 499 (TMPTA etoxilado). Ejemplos de uretanos poliacrilados
son Sartomer CN 953, Sartomer CN 961, Sartomer CN 963, Sartomer CN
964, Sartomer CN 970, Sartomer CN 971, Sartomer CN 972, Sartomer CN
975, Sartomer CN 980; Radcure Ebecryl 270, Ebecryl 284, Ebecryl 285,
Ebecryl 4830, Ebecryl 8301, Ebecryl 8402, Ebecryl 8804, Ebecryl 220,
Ebecryl 6602; Henkel
6210.
Ejemplos de diluyentes reactivos monovinil
funcionales son Sartomer 203, Sartomer 232, Sartomer 244, Sartomer
256, Sartomer 285, Sartomer 339, Sartomer 395, Sartomer 440,
Sartomer 493, Sartomer 506; Radcure IBOA, Radcure ODA.
Los materiales para el tintado pueden ser
colorantes o pigmentos orgánicos o inorgánicos, materiales
fotocrómicos, partículas metálicas, y similares. Ejemplos de
colorantes y pigmentos incluyen, pero no están limitados a, Orasol
Brown 2GL, 70 Savinyl Dark Violet R, Metil Violet B Base, Sudan
Black B, Metil Violet ZB, Oil Red O, Fat Brown RR, Orasol Orange
RG, Orasol Blue GN, Zapon Brown 287, Zapon Red 335, Zapon Black X51,
Orasol Black RLI y Oil Red EGN. Ejemplos de pigmentos incluyen
Cromophtal Yellow 8G, Cromophtal Yellow 3G, Cromophtal Yellow GR,
Cromophtal Scarlet R, Cromophtal Brown 5R, Cromophtal Red 3B,
Cromophtal Violet B, Cromophtal Blue 3R, Irgazin Yellow 2GLTE,
Irgazin Yellow 3RTLN. Pigmentos orgánicos que son particularmente
estables a la luz UV son los amarillos de Irgalite: LBT, LBIW; las
rubinas de Irgalite: L4BY, L4BN, LPBC; y los azules de Irgalite:
LGLB, BCFR, GLSM, y GLA. Otros pigmentos útiles son rubina de
Irgalite L4BF, azul de Irgalite LG y GLG y rojo de Irgalite RBS,
L2BN y 3RS. Son útiles las preparaciones de pigmentos conocidas como
Microlith WA (soluble en
N-vinil-2-pirrolidona);
Microlith T (ligeramente soluble en ésteres del ácido acrílico y
ésteres del ácido metacrílico); y Microlith K (ligeramente soluble
en MMA y otros polímeros de bajo peso molecular). Una preparación
de pigmento preferida es el Microlith T.
Como se ha indicado anteriormente, cada una de
las formulaciones para el tintado, contendrá una cantidad
fotoiniciadora de un fotoiniciador, normalmente en una proporción
de 0,05 a seis partes, preferentemente de 0,1 a 2,0 partes. Los
ejemplos de tales fotoiniciadores son Darocure 1173
(2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropan-1-ona,
Irgacure 184, 907
(2-metil-1-[4-(metiltio)fenil]-2-morfolinopropan-1-ona)
o 500 (1-hidroxiciclohexilfenil cetona:benzofenona,
mezcla 1:1), CIBA-Geigy GC 4265, o
CIBA-Geigy CG 1700.
Finalmente, las formulaciones pueden contener
modificadores de la viscosidad, tales como alcoholes (normalmente
n-propanol y/o n-butanol) o ésteres
acrilato, colorantes o tensioactivos (tales como tensioactivo FC430,
vendido por 3M). En una forma de realización preferida, el
colorante será un componente de la formulación de recubrimiento.
En una forma de realización, con el
recubrimiento parcialmente curado en el molde, el molde se rellena a
continuación con el material orgánico endurecible que forma la
lente oftálmica. Este material orgánico es una composición
polimerizable, y el polímero así formado es curable por luz UV. Se
puede utilizar cualquiera de tales materiales orgánicos curables
por luz UV usados para fabricar dispositivos oftálmicos, tales como
lentes.
Un material orgánico polimerizable preferido
comprende:
I. De 10 a 80 partes de alcanopolioles
poliacriloilados, en los que los alcanopolioles contienen hasta 20
átomos de carbono aproximadamente y más de 2 y hasta 10 grupos
O-acriloilo aproximadamente; y
II. De 80 a 10 partes de alcanopolioles
poliacrilados polialcoxilados, en los que los alcanopolioles
alcoxilados contienen hasta 20 átomos de carbono aproximadamente y
más de 2 y hasta 10 grupos O-acriloilo
aproximadamente;
III. Hasta 60 partes, y preferentemente hasta 30
partes, de oligómeros uretano terminados en los extremos con grupos
acrilato o metacrilato (o mezclas de acrilato y metacrilato) y que
contienen preferentemente de 2 a 10 grupos acrilato;
IV. Aditivos opcionales convencionales,
incluyendo pero no limitado a, iniciadores de radicales libres,
absorbentes UV, agentes para la liberación del molde,
estabilizantes, colorantes, antioxidantes, y agentes
humectantes.
Todas las partes descritas en el presente
documento son en peso.
Esta composición polimerizable se puede moldear
usando radiación UV para producir un objeto ópticamente transparente
que tenga una resistencia al impacto y a la abrasión
aproximadamente igual o mejor que el CR-39. En una
forma de realización, la composición de lente polimerizable tiene
una viscosidad superior a los 200 cps.
\newpage
En una forma de realización preferida, esta
composición de lente polimerizable se moldea usando el procedimiento
de polimerización secuencial, como se describe con más detalle a
continuación, en un intervalo de tiempo de 10 minutos a 30 minutos
dependiendo de la composición polimerizable, la concentración de
iniciador, y la intensidad de luz UV empleada. Las disoluciones
polimerizables de viscosidad relativamente elevada se puede moldear
usando el procedimiento de polimerización secuencial puesto que el
fluido se puede introducir en la cavidad del molde sin atrapar
aire. La capacidad de usar disoluciones polimerizables de viscosidad
elevada proporciona flexibilidad a la hora de elegir el tipo y la
concentración de monómero y oligómero.
Como se usa en el presente documento, el término
"arilo" o "aromático" se refiere a fenilo, fenilo
sustituido con alquilo o halógeno, naftaleno o naftaleno sustituido
con alquilo o halógeno, o compuestos aromáticos superiores, no
sustituidos o sustituidos con alquilo o halógeno, u otro
sustituyente que no interfiera con las reacciones de curación.
Como se usa en el presente documento el término
(met)acrilato se refiere a cualquiera de acrilato,
metacrilato, o una mezcla de acrilato y metacrilato.
El término aralquilo se refiere a un grupo arilo
con un sustituyente alquilo.
El término alquilarilo se refiere a un grupo
alquilo que tiene un sustituyente arilo.
El término alquenilo, como se refiere en el
presente documento, y a menos que se especifique lo contrario, se
refiere a hidrocarburos lineales, ramificados, o cíclicos (en el
caso de C_{5-6}) de C_{2} a C_{20} con al
menos un doble enlace.
Como se usa en el presente documento, el término
oligómero se refiere a un compuesto con 20 o menos unidades de
repetición aproximadamente, de un peso molecular medio en peso
típico en el intervalo de 400 a 9000, y preferentemente, entre 800
y 2500.
Como se usa en el presente documento, el término
alifático se refiere a un grupo alquilo, alquenilo, o alquinilo de
C_{1} a C_{20}.
Como se usa en el presente documento, el término
"polimerización en cadena" se refiere a un proceso de
polimerización en el que hay una serie de reacciones, cada una de
las cuales consume una partícula reactiva y produce otra partícula
similar. Las partículas reactivas son radicales, aniones o cationes.
La polimerización de partículas reactivas se produce sin la
eliminación de una molécula pequeña (como ocurre durante una
reacción de condensación típica). La polimerización en cadena
normalmente se lleva a cabo con monómeros etilénicamente
insaturados.
Como se usa en el presente documento, el término
"polímero hidrocarbonado insaturado" se refiere a un polímero
que consta esencialmente de átomos de carbono e hidrógeno, y que
incluye grupos alqueno (vinilo) en el polímero.
Como se usa en el presente documento, el término
"resistencia al impacto elevada" se refiere a un material que
resistirá la imposición repentina de una fuerza brusca sin
fracturarse, y que supera el requerimiento de la administración de
alimentos y fármacos de EE.UU. para la resistencia al impacto para
lentes oftálmicas (la prueba patrón de caída de bola).
Como se usa en el presente documento, el término
material con "resistencia al rayado elevada" se refiere a un
material que resistirá la abrasión sin un deterioro sustancial de su
superficie. Una prueba de abrasión típica consiste en la aplicación
de una presión vertical conocida sobre la muestra, mientras se mueve
lateralmente un estropajo de lana de acero contra la superficie. A
continuación se cuentan las rayas después de una serie de
movimientos de fricción. Un material muy resistente al rayado
solamente presentará unas pocas rayas después de este proceso.
Alternativamente, se puede comparar el velo de la muestra antes y
después del rayado. Los materiales muy resistentes al rayado se
considera que tienen una ganancia del valor del velo por debajo del
10%.
Para iniciar la polimerización se puede usar
cualquier iniciador o mezcla de iniciadores de radicales libres UV
o térmicos conocidos por aquellos expertos en la materia de
polimerización con radicales libres. A veces se prefieren mezclas
de fotoiniciadores puesto que, en ciertos casos, puede proporcionar
una producción de radicales más eficiente. El iniciador debería ser
no amarilleante, tener un amplio espectro de absorción si es un
iniciador UV, y una buena eficacia de curación. También debería ser
no tóxico y ser poco oloroso. Las concentraciones del iniciador en
la composición polimerizable normalmente varían en el intervalo del
0,05% al 10% en peso, aunque se puede usar cualquier cantidad que
proporcione el producto deseado. Se prefiere una concentración de
iniciador relativamente baja, entre el 0,1 y el 2,0% en peso, para
reducir el amarillamiento.
Hay una serie de iniciadores UV no amarilleantes
disponibles comercialmente. Los ejemplos incluyen, pero no están
limitados a Irgacure 184
(1-hidroxiciclohexilfenilcetona), y Darocur 2959 ó
1173 vendidos por la Ciba Geigy Corporation, y KIP 100F
(2-hidroxialquilfenona) vendido por la Fratelli
Lamberti Esacure. El KIP 100F y el Darocur 2959 y 1173 son
líquidos, que son fácilmente miscibles con los otros componentes de
la composición polimerizable. El Irgacure 184 es un polvo blanco
con una absorbancia y propiedades no amarilleantes extremadamente
buenas.
Otros iniciadores UV y térmicos incluyen
benzofenona, trimetilbenzofenona, isopropiltioxantona, y
4-(dimetil-
amino)benzoato de etilo, peróxido de benzoilo, peróxido de acetilo, peróxido de laurilo, azobisisobutironitrilo, peracetato de t-butilo, peróxido de cumilo, peróxido de t-butilo, hidroperóxido de t-butilo, bis(isopropil)peroxidicarbonato, éter metílico de benzoína, 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo), peroctoato de terc-butilo, peróxido ftálico, dietoxi-
acetofenona y peroxipivalato de terc-butilo, dietoxiacetofenona, 1-hidroxiciclohexilfenilcetona, 2,2-dimetoxi-2-fenil-acetofenona, fenotiacina, y disulfuro de diisopropilxantógeno.
amino)benzoato de etilo, peróxido de benzoilo, peróxido de acetilo, peróxido de laurilo, azobisisobutironitrilo, peracetato de t-butilo, peróxido de cumilo, peróxido de t-butilo, hidroperóxido de t-butilo, bis(isopropil)peroxidicarbonato, éter metílico de benzoína, 2,2'-azobis(2,4-dimetilvaleronitrilo), peroctoato de terc-butilo, peróxido ftálico, dietoxi-
acetofenona y peroxipivalato de terc-butilo, dietoxiacetofenona, 1-hidroxiciclohexilfenilcetona, 2,2-dimetoxi-2-fenil-acetofenona, fenotiacina, y disulfuro de diisopropilxantógeno.
Los inhibidores se añaden opcionalmente a la
composición polimerizable para inhibir la polimerización en
condiciones de almacenamiento normales, actuando como
secuestradores de radicales. Se puede usar cualquier inhibidor
conocido por aquellos expertos en la materia en cualquier
concentración eficaz. Los inhibidores más comunes son hidroquinona
(HQ) e éter monometílico de hidroquinona (MEHQ). Se ha descubierto
que la HQ incrementa el amarillamiento a concentraciones elevadas,
mientras que la MEHQ no. Se deberían minimizar los niveles de
inhibidor puesto que retardan la velocidad de iniciación y el
proceso de propagación durante la polimerización. Las
concentraciones típicas en las formulaciones finales están
óptimamente entre el 0,002 y el 0,2% en peso.
Se pueden usar estabilizantes para prevenir
cambios en las propiedades ópticas con el tiempo. Estos incluyen
absorbentes de UV (UVA), estabilizantes a la luz a base de aminas
impedidas (HALS) y antioxidantes (AO). Los UVA absorben
preferentemente radiación UV incidente, previniendo así que la
radiación alcance el polímero moldeado. Los ejemplos incluyen
Tinuvin 328, Tinuvin 900, y Tinuvin 1130 de Ciba Geigy. Los HALS no
actúan absorbiendo la radiación UV, sino que inhiben la degradación
del polímero moldeado uniéndose a los radicales libres. Los
ejemplos incluyen Tinuvin 292, y Tinuvin 144 de Ciba Geigy. Los AO
también producen la terminación de radicales libres,
particularmente aquellos asociados a radicales peroxi. Generalmente
no se usan como estabilizantes a la luz. Los ejemplos incluyen
Irganox 1010 e Irganox 1076 de Ciba Geigy.
El material óptico también se puede proteger de
la radiación UV después del moldeo aplicando un recubrimiento
anti-UV o sumergiendo la lente en una disolución
adecuada.
Se pueden añadir liberadores del molde internos
a la composición polimerizable para mejorar la capacidad de
liberación de los moldes, pero no son necesarios, y si fuese
posible, se debería evitar su uso ya que pueden reducir la
transparencia. Los ejemplos de agentes de liberación incluyen
estearato de butilo, ftalato de dioctilo, Zelec UN y Zelec NE
vendidos por E.I. DuPont NeMours and Company. También se pueden
incluir otros aditivos tales como colorantes y agentes
humectantes.
Se prefiere el moldeo de una composición
polimerizable para fabricar una lente usando la técnica de
polimerización secuencial enseñada en las patentes de EE.UU. Nº
5.110.514 y 5.114.632 de Soane. El procedimiento de polimerización
secuencial minimiza la tensión y la cavitación, o los huecos
provocados por la contracción del material durante la
polimerización, que de otra forma provocarían la tensión del
material y la disminución de la fiabilidad de replicación del
molde. El proceso secuencial se adapta fácilmente a la curación
térmica o por radiación. Se prefiere la curación por radiación
debido a que es más práctica y en general requiere un periodo de
curación más corto. La curación por radiación se puede realizar a
temperaturas moderadamente elevadas para reducir adicionalmente el
tiempo de polimerización.
El aparato preferido para la producción de una
lente a partir de una composición polimerizable preferentemente
incluye un molde que comprende una superficie convexa y cóncava que
definen las superficies anterior y posterior de la lente a formar,
en la que el espacio entre las superficies convexa y cóncava del
molde forman la cavidad interna correspondiente a las dimensiones
precisas de la lente a producir, capaz de transmitir energía que es
capaz de iniciar la polimerización; se puede introducir una abertura
en el molde en el que está la composición polimerizable y se puede
añadir durante el transcurso de la polimerización; una fuente o
fuentes de energía capaces de iniciar la polimerización situadas de
manera que la energía se irradie a través de la cara convexa y/o
cóncava del molde; un tramo o tramos móviles que comprenden una
hendidura ajustable, situados entre el molde y la fuente de
energía, que es capaz de exponer la composición polimerizable de
manera secuencial moviendo la hendidura sobre la superficie del
molde comenzando en un punto opuesto a aquel en el que se introduce
la composición polimerizable y prosiguiendo hasta el punto en el que
se introduce la composición polimerizable.
Después de aplicar la composición para el
tintado sobre las superficies de una o ambas mitades del molde y
curando parcialmente, si fuese necesario, la composición de resina
central, preparada combinando los componentes polimerizables
apropiados con el iniciador fotoquímico, se introduce en el
molde.
Si primero se necesita una base de imprimación
sobre la lente para adherir el recubrimiento para el tintado o si
se utilizan múltiples recubrimientos, tales como tres recubrimientos
con cada uno de los tres colores primarios, entonces se prefiere
que la lente primero se prepare en el molde, se libere del molde y
se recubra en etapas separadas usando el recubrimiento por
centrifugación o el recubrimiento por inmersión para las capas de
imprimación y de recubrimiento sucesivas, según sea necesario.
Las mitades del molde, ambas que transmiten la
luz UV, se mantienen juntas mediante un sistema de cubierta. Una
junta flexible se interpone entre y alrededor de los moldes para
retener la resina. El fluido polimerizable se vierte en un depósito
y se introduce entre las dos mitades del molde. La resina se
introduce por la parte inferior del molde a presión positiva. Se
mantiene una presión de entre 25 y 35 psi
(172,4-241,3 kPa) sobre el fluido durante todo el
proceso. El fluido se retiene entre los moldes usando una junta
flexible de PVC y un ensamblaje de abrazaderas. La polimerización
secuencial se lleva a cabo sobre ambas caras comenzando en el punto
opuesto a aquel en el que se introduce la composición polimerizable,
y prosiguiendo en el punto en el que se introduce la composición
polimerizable. La composición se polimeriza secuencialmente usando
lámparas de vapor de mercurio y un ensamblaje de hendidura
horizontal descrito anteriormente y en la patente de EE.UU.
5.114.632. La abertura de la hendidura fue variada entre 0,25 y 1,0
pulgadas (6,35-25,4 mm). El tiempo de polimerización
secuencial varió entre 8 y 27 minutos.
La composición de lente polimerizable fluida,
que está contenida en el depósito, se reabastece constantemente a
la cavidad. Se aplica una presión positiva, normalmente entre 20 y
50 psi (137,9-344,7 kPa), al depósito durante la
etapa de polimerización. La presión óptima está dictada por la
distribución del flujo, la viscosidad del sistema, y la velocidad
de curación. Así, a medida que se produce la polimerización en la
región expuesta a la luz, la contracción producida es repuesta
inmediatamente por composición polimerizable adicional. La
composición polimerizable es muy móvil y fluye fácilmente para
rellenar el volumen perdido durante la contracción de la parte de
la muestra que ya se ha polimerizado. La reposición casi instantánea
con fluido sin reaccionar del espacio formado por la contracción
asegura un objeto final que está virtualmente exento de defectos y
con una menor distorsión.
Se pueden prever otros esquemas similares para
producir las lentes. En lugar de una hendidura, se puede bajar (o
subir) una cortina exponiendo primero el área opuesta al puerto de
alimentación a la luz UV. Nótese que para esta disposición, el
tiempo de exposición a la luz UV no es constante en toda la muestra,
sino que depende de la posición. Otra disposición incluye la
abertura continua de una hendidura que comienza en el centro de la
lente. Aquí, la porción central de la lente tendrá la exposición
más prolongada a la luz UV. Una desventaja de este esquema es que
se requieren dos puertos de alimentación en los extremos opuestos de
la dirección en que se abre la hendidura.
Si en lugar de una hendidura que se expande cada
vez más se emplea un agujero, sólo se requiere un puerto. Esto se
puede conseguir usando un diafragma iris. Con el diafragma, el área
de exposición a la luz UV inicial es un pequeño agujero circular en
el centro del ensamblaje de la lente. Este área de exposición se
incrementa radialmente abriendo el diafragma. Abriendo
continuamente el diafragma, todo el ensamblaje de la lente se puede
exponer completamente. Puesto que el borde será el área final
expuesta a la luz UV, sólo es necesario un puerto para este
proceso. La velocidad de expansión requerirá ajustes dependiendo de
la reactividad de la muestra, la intensidad de la luz UV, y el
grosor de la parte irradiada. El ensamblaje de la lente se puede
mantener verticalmente o incluso horizontalmente durante el proceso
de curación.
En una forma de realización opcional, después de
que se complete la polimerización secuencial, se puede llevar a
cabo una etapa de curación posterior en la que toda la cavidad del
molde se expone a radiación UV exhaustiva. Para asegurarse de que
no aparecen defectos, la curación posterior se debería llevar a cabo
solamente cuando toda la lente esté en una fase de curación
suficientemente avanzada tal que la contracción sea mínima. La
curación posterior preferentemente se realiza mientras el artículo
aún está en el molde para prevenir la inhibición del proceso de
curación por parte del oxígeno. Al completarse el proceso de
curación, la estructura del molde se puede desmontar y se puede
retirar la parte del molde de precisión.
El equipo descrito anteriormente se puede usar
para producir lentes esféricas, progresivas y asféricas.
La composición se cura preferentemente por
exposición a radiación, tal como radiación procedente de una fuente
de luz ultravioleta de alta energía. Las fuentes de radiación UV
típicas incluyen una lámpara de tubo sin electrodos (fabricada por
Fusion Systems) o una lámpara de tubo de vapor de mercurio a media
presión (fabricada por American Ultraviolet Products). Las
longitudes de onda preferidas para la fotoiniciación están entre los
180 y los 500 nanómetros y la potencia de salida de la fuente de
luz preferentemente está entre los 5 y los 500 W
aproximadamente.
Las propiedades de resistencia a la abrasión y
al rayado se pueden medir usando las pruebas de Bayer y de la lana
de acero respectivamente. En la prueba de Bayer, una pieza circular
curvada recubierta de 3 pulgadas (7,6 cm) de diámetro
aproximadamente se sujeta firmemente a la parte inferior de una
bandeja que usa abrazaderas. También se une una pieza de referencia
de la misma curvatura, diámetro y grosor. Se cortan dos agujeros en
la placa, uno directamente encima de la muestra y el otro encima de
la pieza de referencia. A continuación la placa se llena con un
peso conocido de una arena de calidad gruesa. Todo el ensamblaje
(placa, muestras, y arena) se hace oscilar con una amplitud de
2,5'' (6,3 cm) con un periodo de 100 ciclos/minuto durante dos
minutos. La oscilación se consigue usando un motor que está
conectado a la placa oscilante a través de una rueda giratoria. A
continuación la muestra y la referencia se retiran y se mide la
ganancia del velo provocada por la fricción de la arena. Solamente
se usa arena nueva para cada medida. Los resultados están basados en
placas de CR-39 no recubiertas que tienen un valor
de 1,0.
Para una prueba de la lana de acero, una muestra
de prueba con una curvatura conocida se sujeta firmemente a la base
de una tabla oscilante usando una cinta de doble cara. La lana de
acero abrasiva (calidad nº000) se une a un bloque con una cara de 1
x 1 in^{2} (2,5 x 2,5 cm^{2}) y una curvatura complementaria
también con una cinta de doble cara. El bloque se une a una barra y
el ensamblaje se monta directamente encima de la muestra con la
lana de acero en contacto con la pieza de prueba. La barra se sujeta
usando unas guías de manera que se mueve libremente en la dirección
vertical pero no en el plano horizontal. Se añade un peso de 5
libras (2,3 kg) para obtener la presión deseada sobre la muestra.
La presión se calcula sumando los pesos (incluyendo el bloque y la
barra) y dividiendo esto por el área. A continuación se hace oscilar
la muestra contra la lana de acero. La amplitud de oscilación es de
2'' (5,1 cm) y el período es de 100 ciclos por minuto. La prueba
termina al final de los 100 ciclos. Los resultados se presentan como
ganancia del velo después de que la muestra se someta a la
prueba.
La ganancia del velo se obtiene midiendo la
transmisión de luz a través de la muestra antes y después de la
prueba. Esto se realiza usando un espectrofotómetro Perkin Elmer
UV-Vis.
La adhesión del recubrimiento al centro de la
lente se realiza empapando la muestra de la lente en agua con sal
en ebullición durante una hora, y a continuación sometiendo el
recubrimiento a la prueba de entramado como se describe en el ASTM
D-3359. Una adhesión aceptable significa que ninguno
de los recubrimientos se desprendió durante la prueba.
El recubrimiento o el material de imprimación se
mantuvieron a una temperatura entre 20 y 60ºC de manera que la
viscosidad era inferior a los 500 cps aproximadamente. Se añadió
colorante suficiente para dar una disolución de la permeabilidad
deseada, generalmente del 0,1 al 5,0% en peso. El colorante se
disolvió con agitación durante un periodo de una hora
aproximadamente. La disolución caliente se filtró a presión a través
de un material sinterizado con un tamaño de poro de 0,8 micrómetros
o inferior, y a continuación se dejó enfriar a temperatura
ambiente. El recubrimiento usado contenía alcanopolioles
poliacriloilados y alcanopolioles acrilados según la invención. La
base de imprimación contenía oligómero de poliuretano acrilado,
alcanopoliol poliacriloilado y diluyente.
Una muestra de sustrato, de 3 pulgadas (7,6
cm) de diámetro y 1/8 pulgadas (3,2 mm) de grosor aproximadamente,
se montó en la mesa de centrifugado del aparato de recubrimiento por
centrifugación. En todos los casos los sustratos eran lentes o
superficies de policarbonato. Mientras se centrifugaba a 150 rpm
aproximadamente, la superficie de la muestra se lavó con alcohol
isopropílico, y a continuación la velocidad se incrementó hasta
2000-3000 rpm y se mantuvo hasta que la superficie
de la muestra se hubo secado, 30-60 segundos
aproximadamente. Mientras se agitaba a 150 rpm aproximadamente, la
capa de imprimación, con o sin el material para el tintado
incluido, se aplicó con una pipeta a la superficie del sustrato,
trabajando desde el centro al borde de la muestra, para dar una
capa de recubrimiento uniforme. A continuación la velocidad de
centrifugación se incrementó hasta el intervalo de
1000-6000 rpm y se mantuvo durante
15-90 segundos hasta que se consiguió una capa del
grosor deseado, generalmente en el intervalo de 1-50
micrómetros. El sustrato recubierto húmedo se colocó en una cámara
cerrada con una ventana de cuarzo, se purgó nitrógeno a través de la
cavidad, y a continuación la cámara con la muestra se pasó sobre
una cinta transportadora bajo una lámpara Fusion Systems UV H Lamp
para curar la capa de imprimación. El tiempo de irradiación total
para la capa de imprimación fue de 1-10 segundos.
La muestra recubierta se devolvió a la mesa de centrifugado, a
continuación se aplicó la cubierta superior, con o sin el material
para el tintado incluido, mediante una pipeta a través de la
superficie de la muestra de imprimación curada lentamente por
centrifugación. A continuación se incrementó la velocidad de
centrifugación hasta el intervalo de 1000-6000 rpm y
se mantuvo durante 15-90 segundos hasta que se
consiguió una capa del grosor deseado, generalmente en el intervalo
de 1-50 micrómetros. El sustrato/base de imprimación
recubierto húmedo se colocó en una cámara con una ventana de
cuarzo, se purgó nitrógeno a través de la cavidad, y a continuación
la cámara se pasó sobre una cinta transportadora bajo una lámpara
Fusion Systems UV H Lamp para curar la capa de la cubierta
superior. El tiempo de irradiación total para la capa de la cubierta
superior fue de 1-10 segundos. A continuación se
dan las longitudes de onda de absorción máxima y los valores de
transmisión MacBeth para diversas muestras.
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Claims (44)
1. Un procedimiento para el tintado de
una lente plástica (10, 12, 14, 17, 20, 23) que comprende las etapas
de:
(a) aplicación de un recubrimiento curable
líquido (11, 13, 15, 19, 21, 24) que contiene un material para el
tintado sobre la superficie de dicha lente; y
(b) curación de dicho recubrimiento,
caracterizado porque dicho recubrimiento
curable líquido comprende un alcanopoliol que contiene grupos
O-acriloilo.
2. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dichos grupos O-acriloilo
comprenden cadenas de acriloil-(óxido de polialquileno).
3. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho alcanopoliol contiene una media de
al menos tres grupos O-acriloilo.
4. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dichos grupos O-acriloilo
comprenden grupos O-metacriloilo.
5. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho recubrimiento se cura con luz
actínica.
6. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho recubrimiento se cura
térmicamente.
7. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicha etapa (a) se realiza recubriendo
por centrifugación dicho recubrimiento sobre dicha superficie de la
lente.
8. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicha etapa (a) se realiza sumergiendo
dicha lente en un líquido.
9. Un procedimiento según la
reivindicación 1 que comprende adicionalmente la etapa de aplicación
de una base de imprimación (11a) sobre dicha lente y la curación de
dicha base de imprimación antes de la aplicación de dicho
recubrimiento curable líquido.
10. Un procedimiento según la
reivindicación 9 en el que dicha base de imprimación contiene un
material para el tintado.
11. Un procedimiento según la
reivindicación 9 en el que dicha base de imprimación es ópticamente
transpa-
rente.
rente.
12. Un procedimiento según la
reivindicación 1 que comprende adicionalmente la etapa de aplicación
de al menos un recubrimiento curable adicional sobre dicho
recubrimiento curado o dicha base de imprimación en el que al menos
uno de dichos recubrimientos adicionales contiene un material para
el tintado.
13. Un procedimiento según la
reivindicación 1 o la reivindicación 9, en el que al menos uno de
dichos recubrimientos curables líquidos se aplica a cada una de las
partes de dicha lente.
14. Un procedimiento según la
reivindicación 13 en el que el material para el tintado sobre una
parte de dicha lente es diferente del material para el tintado
sobre la otra parte de dicha lente.
15. Un procedimiento según la
reivindicación 12 que comprende las etapas de aplicación de al menos
tres recubrimientos curables líquidos, conteniendo cada uno de
dichos recubrimientos un colorante o pigmento para el tintado de un
color primario diferente.
16. Un procedimiento según la
reivindicación 1 ó 12 en el que dicho recubrimiento curable contiene
partículas coloidales inorgánicas o metálicas que imparten una
apariencia iridiscente o metálica a dicha lente.
17. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho recubrimiento curable contiene un
colorante fotocrómico.
18. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho recubrimiento curable líquido
contiene partículas coloidales anti-reflejantes
para variar la densidad óptica de dicho recubrimiento.
19. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho recubrimiento curable líquido
comprende:
\newpage
I. De veinte a setenta partes de alcanopolioles,
en los que los alcanopolioles contienen hasta 48 átomos de carbono
aproximadamente y una media de al menos dos cadenas
O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una de las
cadenas de óxido de polialquileno comprende de uno a veinte grupos
óxido de alquileno;
II. De quince a setenta y cinco partes de un
uretano poliacrilado, en el que el uretano tiene un peso molecular
de 2500 aproximadamente o inferior y una media de al menos tres
grupos acrilato;
III. Un material para el tintado seleccionado
entre colorantes, pigmentos y mezclas de los mismos en una cantidad
suficiente para proporcionar la transmisión de una cantidad
predeterminada de luz incidente, e impartir un color
predeterminado; y
IV. Opcionalmente, de veinte a setenta partes de
alcanopolioles poliacriloilados en los que los alcanopolioles
contienen una media de al menos tres grupos
O-acriloilo;
V. Opcionalmente, de una a veinticinco partes de
un diluyente reactivo monovinil funcional.
20. Un procedimiento según la
reivindicación 9 en el que dicha base de imprimación curable líquida
comprende:
I. De treinta a ochenta partes de un material
acrilado que promueve la adhesión del recubrimiento de imprimación
curado al sustrato;
II. De una a setenta partes de un diluyente
reactivo monovinil funcional; y
III. Opcionalmente, de una a cincuenta partes de
alcanopolioles, en los que los alcanopolioles contienen hasta 48
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos dos
cadenas O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una
de las cadenas de óxido de polialquileno comprende de uno a veinte
grupos óxido de alquileno;
IV. Un material para el tintado seleccionado
entre colorantes, pigmentos y sus mezclas en una cantidad suficiente
para proporcionar la transmisión de una cantidad predeterminada de
luz incidente, e impartir un color predeterminado.
21. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho recubrimiento curable líquido
comprende:
I. De diez a cincuenta partes de alcanopolioles
poliacriloilados, en los que dichos alcanopolioles contienen hasta
veinte átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos
tres grupos O-acriloilo; Y
II. De veinte a ochenta partes de
alcanopolioles, dichos alcanopolioles contienen hasta veinte átomos
de carbono aproximadamente y una media de al menos tres cadenas
O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una de las
cadenas de óxido de polialquileno comprende de uno a veinte grupos
óxido de alquileno.
22. Un procedimiento según la
reivindicación 1 en el que dicho recubrimiento curable líquido
comprende:
I. De veinte a cuarenta partes de alcanopolioles
poliacriloilados, conteniendo dichos alcanopolioles hasta veinte
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos tres
grupos O-acriloilo; y
II. De cincuenta a ochenta partes de
alcanopolioles, conteniendo dichos alcanopolioles hasta veinte
átomos de carbono aproximadamente y una media de al menos tres
cadenas O-[acriloil-(óxido de polialquileno)]; en las que cada una
de las cadenas de óxido de polialquileno comprende de uno a veinte
grupos óxido de alquileno.
23. Un procedimiento según la
reivindicación 22 en el que el componente I es un compuesto o una
mezcla de compuestos de fórmula
en la que n representa un número
medio mayor o igual a
3.
24. Un procedimiento según la
reivindicación 22 en el que dicho poliol en el componente II es un
compuesto o una mezcla de compuestos de fórmula
en la que p representa un número
medio mayor o igual a tres; cada m es independientemente un número
entero entre uno y veinte; s está entre uno y seis, y cada grupo R
y R^{1} es independientemente H o alquilo
inferior.
25. Un procedimiento según la
reivindicación 1, que comprende:
(a) la aplicación de un recubrimiento
curable líquido (11, 13, 15, 19, 21, 24) a una superficie dentro de
un molde;
(b) la curación parcial del
recubrimiento;
(c) la aplicación de una composición de
lente al molde; y
(d) la curación total del recubrimiento y
de la composición de lente.
26. Un procedimiento según la
reivindicación 25, en el que la curación es por polimerización
secuencial.
27. Un procedimiento según la
reivindicación 25 o reivindicación 26, que comprende adicionalmente
la curación posterior del recubrimiento y de la composición.
28. Un procedimiento según la
reivindicación 1, que comprende las etapas de:
(a) aplicación de un primer recubrimiento
de imprimación curable sobre dicha lente;
(b) la curación de dicho primer
recubrimiento;
(c) la aplicación de un segundo
recubrimiento curable líquido (11, 13, 15, 19, 21, 24) que comprende
un material para el tintado sobre dicho primer recubrimiento; y
(d) la curación de dicho segundo
recubrimiento.
29. Un dispositivo oftálmico recubierto
que comprende una lente plástica (10, 12, 14, 17, 20, 23) y un
recubrimiento plástico curado (11, 13, 15, 19, 21, 24) que comprende
un material para el tintado sobre al menos una superficie de dicha
lente, caracterizado porque dicho recubrimiento plástico
curado comprende un alcanopoliol que contiene grupos
O-acriloilo curados.
30. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 29 que comprende adicionalmente un recubrimiento de
imprimación (11a) entre dicha superficie de dicha lente y dicho
recubrimiento plástico curado.
31. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 30 en el que dicho recubrimiento de imprimación
(11a) contiene un material para el tintado.
32. Un dispositivo recubierto según
cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31 que comprende una
pluralidad de recubrimientos plásticos curados que contienen un
material para el tintado.
33. Un dispositivo oftálmico recubierto
según la reivindicación 32 que comprende al menos tres
recubrimientos curados, conteniendo cada uno un material para el
tintado de un color primario.
34. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 29 ó 30 en el que dicho recubrimiento contiene una
mezcla de tres filtros de los colores primarios.
35. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 30 ó 34 en el que dicha lente está polarizada.
36. Un dispositivo recubierto según
cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31 en el que dicho
recubrimiento plástico curado contiene partículas coloidales
inorgánicas o metálicas que imparten una apariencia iridiscente a
dicha lente.
37. Un dispositivo recubierto según
cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31 en el que dicho
recubrimiento curado contiene un colorante fotocrómico.
38. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 37 que comprende un primer recubrimiento sobre una
superficie de dicha lente que contiene un primer material para el
tintado que comprende un primer colorante fotocrómico, y un segundo
recubrimiento sobre la superficie opuesta de dicha lente que
contiene un segundo material para el tintado que comprende un
segundo material para el tintado que comprende un segundo colorante
fotocrómico.
39. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 37 que comprende un primer recubrimiento sobre una
superficie de dicha lente que contiene un colorante, un pigmento o
mezcla de los mismos y un segundo recubrimiento en la superficie
opuesta de dicha lente que comprende un colorante fotocrómico.
\newpage
40. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 29 ó 30 en el que dicho material para el tintado
está sobre una superficie de dicha lente y la superficie opuesta de
dicha lente comprende un espejo.
41. Un dispositivo según la reivindicación
40 en el que dicho material para el tintado comprende un colorante,
un pigmento o mezcla de los mismos.
42. Un dispositivo recubierto según la
reivindicación 29 ó 30 en el que dicho material para el tintado
está sobre una superficie de dicha lente y la superficie opuesta de
dicha lente es anti-reflejante.
43. Un dispositivo según la reivindicación
42 en el que dicho material para el tintado comprende un colorante,
un pigmento o mezcla de los mismos.
44. Un dispositivo recubierto según
cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31 en el que dicho
recubrimiento curado contiene partículas coloidales
anti-reflejantes para variar la densidad óptica de
dicha lente.
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