СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОХРОМНОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКИМ РАСТВОРИТЕЛЕМ И ФОТОХРОМНОГО ПОКРЫТИЯ
METHOD OF MANUFACTURING PHOTOCHROMIC OPTICAL PRODUCT USING PRELIMINARY PROCESSING BY ORGANIC SOLVENT AND PHOTOCHROMIC COATING

ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США, номер 61/890,045, поданной 11 октября 2013 года, предварительной заявки на патент США, номер 61/890,055, поданной 11 октября 2013 года, предварительной заявки на патент США, номер 61/890,059, поданной 11 октября 2013, описание каждой из которых включено во всей их полноте в настоящий документ посредством ссылки в каждом конкретном случае.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее изобретение относится к способу изготовления фотохромного оптического изделия с использованием предварительной обработки органическим растворителем и фотохромного покрытия.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Оптические изделия, которые обеспечивают хорошее качество изображения при одновременном снижении количества света, попадающего в глаз, необходимы для разнообразных применений, таких как солнечные очки, офтальмологические линзы, корректирующие зрение, плоские линзы и модные линзы, например линзы, отпускаемые по рецепту и без рецепта, спортивные маски, щитки для защиты лица, закрытые защитные очки, линзы видоискателей фото и видеокамер, окна, лобовые стекла автомобилей, а также стекла авиационной и автомобильной светотехники, например Т-образные крыши, боковые габаритные фонари и задние фонари.
[0004] В ответ на воздействие волн электромагнитного (или актинического) излучения определенной длины фотохромные материалы преобразуются из одной формы или состояния в другую, причем каждой форме соответствует некоторая характеристика или определенный спектр поглощения. Как правило, при воздействии актинического излучения многие фотохромные материалы превращаются из замкнутой формы, которая соответствует неактивированному (или обесцвеченному, например, существенно бесцветному) состоянию фотохромного материала, в открытую форму, которая соответствует активированному (или цветному) состоянию фотохромного материала. В отсутствие воздействия актинического излучения такие фотохромные материалы обратимо превращается из активированного (или цветного) состояния, обратно в неактивированное (или обесцвеченное) состояние.
[0005] Фотохромные пластиковые изделия, используемые для оптических применений, стали предметом значительного внимания. В частности, фотохромные офтальмологические пластиковые линзы привлекли интерес благодаря их преимуществам по сравнению со стеклянными линзами, связанным с уменьшением веса, который они могут обеспечить. Фотохромные оптические изделия обычно имеют бесцветные (например, прозрачные) и цветные состояния, которые соответствуют бесцветным и цветным состояниям фотохромных материалов, содержащихся в них. Фотохромные соединения могут быть включены в оптические изделия способами, включающими в себя впитывание фотохромного соединения непосредственно в оптическую подложку, или путем создания на оптической подложке слоя фотохромного покрытия, который содержит фотохромное соединение.
[0006] Когда состав фотохромного покрытия наносится на поверхность оптической подложки, может произойти недостаточное смачивание поверхности фотохромным составом покрытия. Недостаточное смачивание поверхности фотохромным составом покрытия может потребовать применения дополнительного количества фотохромного состава покрытия, чтобы обеспечить формирование на поверхности равномерного слоя фотохромного покрытия. В некоторых способах нанесения покрытия, таких как, например, при помощи установки для нанесения покрытия способом центрифугирования, некоторые излишки фотохромного состава покрытия сбрасываются с краев вращающейся оптической подложки. Хотя сброшенные фотохромные составы покрытия могут быть собраны и переработаны, во избежание загрязнений сброшенный фотохромный состав покрытия зачастую выбрасывается в виде отходов или потока отходов.
[0007] Фотохромные составы могут быть дорогостоящими. В связи с этим, было бы желательно разработать новые способы получения фотохромных слоев покрытия на оптических подложках, которые потребует соответствующего применения минимального или уменьшенного количества фотохромного состава покрытия. Кроме того желательно, чтобы такие вновь разработанные способы сводили бы к минимуму или уменьшали количество отходов составов фотохромного покрытия, которые образуются во время таких процессов нанесения покрытий.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] В соответствии с настоящим изобретением представлен способ изготовления фотохромного оптического изделия, предусматривающий: (I) нанесение первого органического растворителя на поверхность оптической подложки, в результате чего на поверхности оптической подложки образуется поверхность, смоченная органическим растворителем, и (II) нанесение отверждаемого состава фотохромного покрытия на поверхность оптической подложки, смоченную органическим растворителем, в результате чего на поверхности вышеупомянутой оптической подложки создается отверждаемый слой фотохромного покрытия. Отверждаемый состав фотохромного покрытия содержит второй органический растворитель. Первый органический растворитель, нанесенный на этапе (I), и второй органический растворитель вышеупомянутого состава фотохромного покрытия могут смешиваться друг с другом.
[0009] Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением представлен способ получения фотохромных оптических изделий, предусматривающий: (a) крепление оптической подложки на вращающемся держателе бака для нанесения покрытия в устройстве для нанесения оптического покрытия; (b) нанесение первого органического растворителя на поверхность оптической подложки путем вращения оптической подложки вращающимся держателем, в результате чего на поверхности оптической подложки создается поверхность, смоченная органическим растворителем, и (с) нанесение отверждаемого состава фотохромного покрытия на поверхность оптической подложки, смоченную органическим растворителем, путем вращения оптической подложки вращающимся держателем, в результате чего на поверхности оптической подложки создается отверждаемый фотохромный слой. Отверждаемый состав фотохромного покрытия содержит второй органический растворитель. Первый и второй органические растворители могут смешиваться друг с другом. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения отверждаемый фотохромный слой можно отвердить по меньшей мере, частично, в результате чего на поверхности оптической подложки создается отвержденный по крайне мере, частично фотохромный слой.
[0010] Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением способ получения фотохромных изделий включает в себя, в дополнение к вышеперечисленным этапам (а), (b) и (с): (d) отверждение, по меньшей мере частичное, слоя фотохромного покрытия в первом блоке отверждения, в результате чего на оптической подложке создается отвержденный, по меньшей мере частично, слой фотохромного покрытия; (е) крепление оптической подложки, содержащей отвержденный, по меньшей мере частично, слой фотохромного покрытия, на вращающемся держателе бака для нанесения покрытия устройства для нанесения покрытия способом центрифугирования; (f) нанесение отверждаемого состава защитного покрытия на отвержденный, по меньшей мере частично, слой фотохромного покрытия оптической подложки вращением вращающегося держателя, в результате чего на отвержденном, по меньшей мере частично, фотохромном слое покрытия образуется слой защитного покрытия, (g) отверждение, по меньшей мере частичное, слоя защитного покрытия на оптической подложке во втором блоке отверждения, в результате чего на оптической подложке создается отвержденный, по меньшей мере частично, слой защитного покрытия.
[0011] Отличительные признаки, характеризующие настоящее изобретение, детально указаны в формуле изобретения, которая прилагается к настоящему документу и является его неотъемлемой частью. Эти и другие особенности изобретения, его эксплуатационные преимущества и конкретные объекты, получаемые в результате его использования, будут более полно понятны из последующего подробного описания, в котором проиллюстрированы и описаны варианты воплощения изобретения, не имеющие ограничительного характера.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012] На ФИГ. 1 представлен общий вид устройства для нанесения покрытия способом центрифугирования, которое можно использовать в сочетании с некоторыми вариантами реализации способа, представленного в настоящем изобретении.
[0013] На ФИГ. 2 представлен схематичный вид сверху модифицированного варианта воплощения устройства для нанесения покрытия способом центрифугирования, представленного на ФИГ. 1;
[0014] На ФИГ. 3A представлен схематичный вид сверху фотохромного оптического элемента, изготовленного в соответствии с некоторыми реализациями способа, представленного в настоящем изобретении;
[0015] На ФИГ. 3B представлен схематичный вид сверху фотохромного оптического изделия, изготовленного с использованием того же фотохромного покрытия и в том же количестве, которые были использованы для создания фотохромного оптического изделия, представленного на ФИГ. 3А, без использования предварительной обработки органическим растворителем согласно способу настоящего изобретения.
[0016] На ФИГ. 4 представлен схематичный вид в разрезе фотохромного оптического элемента, изготовленного в соответствии со способом, представленным в настоящем изобретении.
[0017] В фиг. 1–4, если не оговорено иное, одинаковые символы относятся к одинаковым компонентам, элементам и этапам процесса, в соответствии с конкретным случаем.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0018] Термины "оптический", "оптически прозрачный" и аналогичные термины в настоящем документе означают, что указанный материал (например, подложки, пленки, покрытия и пр.) имеет величину светопропускания (пропускания падающего света) не менее 4 процентов, а величину дымчатости – менее 1% (например, величину дымчатости менее 0,5 процентов) при измерении на длине волны 550 нм, например при помощи прибора Haze Gard Plus Instrument.
[0019] В контексте настоящего документа термин "фотохромный" означает имеющий спектр поглощения, по меньшей мере для видимого излучения, который реагирует на поглощение, по меньшей мере, актинического излучения. В дальнейшем, в контексте настоящего документа, термин "фотохромный материал" означает любое вещество, которое приспособлено для демонстрации фотохромных свойств, т. е. приспособлено для того, чтобы иметь спектр поглощения, по меньшей мере видимого излучения, который изменяется в ответ на поглощение, по меньшей мере, актинического излучения.
[0020] В контексте настоящего документа термин "офтальмологический" означает "имеющий отношение к глазу и зрению или связанный с ними". В контексте настоящего документа термин "офтальмологическая подложка" означает подложку, такую как линзу, которая является офтальмологической. В контексте настоящего документа термины "линза" и "линзы" означают и охватывают, по меньшей мере, отдельные линзы, парные линзы, частично сформированные линзы (или их полуфабрикаты), полностью сформированные (или законченные) линзы, и заготовки офтальмологических линз. Примеры офтальмологических подложек, изделий или элементов включают в себя (но не ограничиваются этим списком) корректирующие и некорректирующие линзы, в том числе однофокальные или многофокальные линзы, которые могут быть сегментированными или несегментированными многофокальными линзами (такими как, но не ограничиваясь этим списком, бифокальные линзы, трифокальные линзы и прогрессивные линзы), а также другие элементы, используемые для коррекции, защиты или улучшения (косметического или иного) зрения, включая, не ограничиваясь этим списком, контактные линзы, интраокулярные линзы, увеличивающие линзы, защитные линзы, защитные козырьки и защитные щитки.
[0021] В контексте настоящего документа термин "прозрачный", который используется относительно подложки, пленки, материала и (или) покрытия, означает, что данная подложка (такая как покрытие, пленка и (или) материал) обладает способностью пропускать свет без существенного рассеяния, благодаря чему предметы, лежащие позади, можно наблюдать визуально.
[0022] В контексте настоящего документа термин "покрытие" означает поддерживаемую пленку, полученную из текучего покрывающего состава, которая может в некоторых случаях иметь одинаковую толщину и при этом не содержит полимерные листы. Напротив, термин "лист" в контексте настоящего документа означает заранее сформованную пленку, которая имеет обычно одинаковую толщину и может являться самонесущей. Лист имеет две противоположных поверхности, по меньшей мере одна из которых может иметь один слой или более (включая слои покрытия). В контексте настоящего документа каждый из терминов "слой" и "пленка" охватывает как покрытия (такие как слой покрытия или покрывающая пленка), так и листы, а слой может включать в себя комбинацию отдельных слоев, включая нижние и (или) верхние слои. В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения в настоящем документе термин "покрытие" в рамках соответствующего контекста, означает процесс нанесения состава (или материала) покрытия на подложку для образования покрытия (или слоя покрытия).
[0023] В контексте настоящего документа термин "подложка" означает изделие, имеющее по меньшей мере одну поверхность, пригодную к размещению фотохромного покрытия, например фотохромного полимерного покрытия; а именно: подложка имеет поверхность, на которую может быть нанесено фотохромное покрытие. Не имеющие ограничительного характера варианты воплощения формы, которую может иметь поверхность подложки, содержат круглую, плоскую, цилиндрическую, сферическую, плоскую, преимущественно плоскую, плоско-вогнутую и (или) плоско-выпуклую, изогнутую, включая (но не ограничиваясь ими) выпуклую, вогнутую, примером чего являются различные базовые кривообразные формы, используемые для офтальмологических линз.
[0024] В контексте настоящего документа термины "отверждать", "отвержденный" и родственные термины, означают, что по меньшей мере часть полимеризуемых и (или) сшиваемых компонентов, которые образуют отверждаемый состав, являются, по меньшей мере, частично полимеризуемыми и (или) сшиваемыми. В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения степень сшивания может варьироваться от 5 до 100% полного сшивания. В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения степень сшивания может варьироваться от 30 до 95%, например от 35 до 95% или от 50 до 95%, или от 50 до 85% полного сшивания. Степень сшивания может варьироваться в пределах любой комбинации этих указанных нижних и верхних значений, включая перечисленные.
[0025] В контексте настоящего документа термин "актиническое излучение" означает электромагнитное излучение, которое способно вызывать реакцию материала, такую как (но не ограничиваясь этим списком) преобразование фотохромного материала из одной формы или состояния в другие, что будет более подробно рассмотрено далее в настоящем документе, или отверждение материала, такого как состав покрытия. Актиническое излучение включает в себя электромагнитное излучение с длинами волны в пределах от ультрафиолетового диапазона ("УФ") до инфракрасного (ИК) диапазона, включая диапазон видимого света. Актиническое излучение, которое может использоваться для отверждения составов покрытия, используемых в настоящем изобретении, обычно имеет длины волны электромагнитного излучения в диапазоне от 150 до 2000 нанометров (нм), может варьироваться в пределах от 180 до 1000 нм, а также от 200 до 500 нм. Примеры подходящих источников ультрафиолетового света включают в себя ртутные дуги, угольные дуги, ртутные лампы низкого, среднего или высокого давления, плазменные дуги с закручивающимся потоком и ультрафиолетовые светодиоды. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения ультрафиолетовыми светодиодными лампами могут являться ртутные лампы среднего давления мощностью от 200 до 600 ватт/дюйм (от 79 до 237 ватт/см) по всей длине трубки лампы. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения влажная пленка состава покрытия толщиной в 1 мил (25 мкм) может быть отверждена по всей толщине до нелипкого состояния при воздействии актинического излучения во время пропускания пленки под ртутными лампами среднего давления, обеспечивающими актиническое излучение в диапазоне 200-1000 миллиджоулей на квадратный сантиметр влажной пленки.
[0026] В контексте настоящего документа артикли "a", "an" и "the" относятся к нескольким объектам, если только они явным и недвусмысленным образом не ограничены одним объектом.
[0027] Если не указано иное, все диапазоны или соотношения, указанные в настоящем документе, должны пониматься как охватывающие все без исключения поддиапазоны или суб-соотношения, включенные в них. Например, должно считаться, что заявленный диапазон или соотношение "1 к 10" включают все без исключения поддиапазоны в интервале от минимального значения 1 до максимального значения 10 (включая эти значения), то есть все поддиапазоны или субсоотношения, начиная с минимального значения 1 или более и кончая максимальным значением 10 или менее, такие как (но не ограничиваясь этим списком): от 1 до 6,1, от 3,5 до 7,8 и от 5,5 до 10.
[0028] Если не указано иное, все числа, выражающие размеры, физические свойства и так далее, использованные в технических условиях и пунктах формулы изобретения, должны быть истолкованы как содержащие во всех случаях термин "около".
[0029] В контексте настоящего документа термин "бесклапанные" означает "не имеющие клапана" (не включающие в себя клапан).
[0030] В контексте настоящего документа устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования, которое может использоваться в сочетании с некоторыми вариантами реализации способа, представленного в настоящем изобретении, также называется гибким устройством для нанесения покрытия, включая эти цели, но не ограничиваясь ими. Это указывает на гибкость, которую может обеспечить устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования, в отношении нанесения нескольких составов покрытия в последовательности, которую можно выбирать из нескольких последовательностей нанесения покрытия.
[0031] В контексте настоящего документа термин "ИК" означает инфракрасный, например инфракрасное излучение.
[0032] В контексте настоящего документа термин "УФ" означает ультрафиолетовый, например ультрафиолетовое излучение.
[0033] В контексте настоящего документа термин «смешиваемый», например относящийся к первому и второму органическому растворителю, означает «способный к смешению в любом соотношении без разделения на несколько фаз, например, на две фазы.
[0034] Различные варианты воплощения и примеры настоящего изобретения, приведенные в настоящем документе, следует понимать только как иллюстрации настоящего изобретения, не ограничивающие его и не имеющие ограничительного характера в отношении объема настоящего изобретения.
[0035] Способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает включает нанесение первого органического растворителя на поверхность оптической подложки. Примеры оптических подложек, на которые могут быть нанесены покрытия с использованием способа, представленного в настоящем изобретении, включают в себя (но не ограничиваются ими) плоские линзы, линзы очков, отпускаемые по рецепту, которые в каждом случае могут являться шлифованными линзами, нешлифованными линзами или заготовками линз, но не ограничиваются этим списком. В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения линзы, покрытые с использованием способа, представленного в настоящем изобретении, имеют диаметр 50-85 мм с различной кривизной задней поверхности (например, с базой от 1/2 до 10). Для сведения, шлифованная линза – это линза, у которой передняя и задняя поверхности обработаны (обычно путем шлифовки и полировки) для придания необходимой формы, в то время как полушлифованная линза имеет только одну (например, верхнюю или нижнюю) отшлифованную поверхность. Как шлифованная, так и нешлифованная линза нередко подвергаются дальнейшей обработке, такой как нанесение покрытия из фотохромного материала, твердого покрытия, тонирующих слоев, выравнивающих слоев (в целом называющихся слоями покрытия для обеспечения оптических, эстетических или защитных свойств), а также окантовка для придания требуемой формы, или иной обработке для соответствия рамке или опорной конструкции.
[0036] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения оптическая подложка, на которую наносится покрытие, используя способ, представленный в настоящем изобретении, может быть создана из органических материалов, неорганических материалов или их комбинации (например, композиционных материалов) и, соответственно, содержать их.
[0037] Примеры органических материалов, которые могут использоваться в качестве оптических подложек, в соответствии с различными вариантами воплощения настоящего изобретения, включают в себя полимерные материалы, такие как гомополимерные и сополимерные материалы, полученные из мономеров и смесей мономеров, указанные в патенте США 5,962,617 и патенте США 5 658 501 от столбца 15 строки 28 до столбца 16 строки 17. Например, такие полимерные материалы могут быть термопластичными или термореактивными полимерными материалами, светопропускающими или оптически прозрачными, и иметь любой требуемый показатель преломления. Примеры таких мономеров и полимеров включают в себя: мономеры полиола (карбоната аллила), например аллил дигликоль карбонаты, такие как диэтиленгликоль бис(аллил карбонат), мономеры которого продаются под торговой маркой CR-39 компанией PPG Industries, Inc.; полимеры из полиуреа-полиуретана (полиуреа-мочевины), которые получены, например, реакцией форполимера полиуретана и отверждающего диамин реагента; состав одного такого полимера, продается под торговой маркой TRIVEX компанией PPG Industries, Inc.; завершенный мономер кабоната полиол(мет)акрилоил; мономеры диэтиленгликоля диметакрилата; мономеры этоксилированного фенолметакрилата; мономеры диизопропенил бензола; мономеры этоксилированного триакрилата триметилол пропана; мономеры бисметакрилата этиленгликоля; мономеры поли(этиленгликоль) бисметакрилата; мономеры уретан акрилата; поли(этоксилированный бисфенол A диметакрилат); поли(винил ацетат); поли(виниловый спирт); поли(винилхлорид); поли(винилиден хлорид); полиэтилен; полипропилен; полиуретаны; политиоуретаны; термопластичные поликарбонаты, такие как карбонатсвязанные смолы, полученные из бисфенола А и фосгена; один такой материал продается под торговой маркой LEXAN; полиэфиры, например, материал, продаваемый под торговой маркой MYLAR; поли(этилен терефталат); поливинилбутираль; поли(метилметакрилат), такие как материал, продаваемый под маркой PLEXIGLAS, и полимеры, полученные путем взаимодействия полифункциональных изоцианатов с мономерными политиолами или полиэписульфидами, либо гомополяризованными или со-, и (или) терполимеризованными с политиолами, полиизоцианатами, полиизотиоцианатами и, дополнительно, этиленненасыщенными мономерами или галогенизированными ароматическими виниловыми мономерами. Также предусматриваются сополимеры таких мономеров и смеси описанных полимеров и сополимеров с другими полимерами, например, в форме блок-сополимеров, взаимопроникающих или сетевых продуктов полимеризации.
[0038] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения оптическая подложка может являться офтальмологической подложкой. Примеры органических материалов, пригодных для образования офтальмологических подложек, включают в себя признанные в данной области техники полимеры, которые являются полезными в качестве офтальмологических подложек, такие как органические оптические смолы, используемые для приготовления оптически прозрачных отливок для оптических применений, таких как офтальмологические линзы.
[0039] Примеры неорганических материалов, которые могут применяться в качестве оптических подложек для некоторых вариантов воплощения настоящего изобретения, включают в себя стекло, минералы, керамики и металлы. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения оптическая подложка может содержать стекло. В других вариантах воплощения настоящего изобретения оптическая подложка, например полированная керамическая подложка, металлическая подложка или минеральная подложка, может иметь отражающую поверхность. В других вариантах воплощения настоящего изобретения отражающее покрытие или слой (например, металлический слой, такой как слой серебра) могут быть осаждены или нанесены на поверхность неорганической или органической подложки, чтобы сделать ее отражающей или улучшить ее отражающую способность.
[0040] Оптические подложки, которые могут использоваться в данном способе в соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения, могут также включать в себя нетонированные, тонированные, поляризационные с линейной, круговой и эллиптической поляризацией, фотохромные или тонированные фотохромные подложки. В контексте настоящего документа, что касается оптических подложек, термин "нетонированный" означает такие оптические подложки, которые практически свободны от примесей окрашивающих агентов (таких как традиционные красители) и имеют спектр поглощения видимого света, который не изменяется существенно под воздействием актинического излучения. В дальнейшем, что касается оптических подложек, термин "тонированный" означает подложки, которые имеют примесь окрашивающего реагента (такую как традиционные красители) и спектр поглощения видимого света, который не изменяется существенно под воздействием актинического излучения.
[0041] В контексте настоящего документа, что касается оптических подложек, термин "поляризационный с круговой поляризацией" относится к оптическим подложкам, которые способны осуществлять круговую поляризацию электромагнитного излучения. В контексте настоящего документа, что касается оптических подложек, термин "поляризационный с эллиптической поляризацией" относится к оптическим подложкам, которые способны осуществлять эллиптическую поляризацию электромагнитного излучения. В дальнейшем, в контексте настоящего документа, что касается оптических подложек, термин "тонированный фотохромный" означает оптические подложки, содержащие примесь окрашивающего реагента, а также фотохромный материал, и имеющие спектр поглощения видимого света, который варьируется при воздействии, по меньшей мере, актинического излучения. Таким образом, например, тонированная фотохромная подложка может иметь при воздействии актинического излучения первую цветовую характеристику окрашивающего реагента и вторую цветовую характеристику комбинации окрашивающего реагента и фотохромного материала.
[0042] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает этап нанесения первого органического растворителя на поверхность оптической подложки, что приводит к образованию на оптической подложке поверхности, смоченной органическим растворителем. В контексте настоящего документа термин «поверхность, смоченная органическим растворителем,» означает, что на поверхности оптической подложки имеется первый органический растворитель, например, в некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения первый растворитель существенно равномерно распределен по всей поверхности оптической подложки, на которую он нанесен.
[0043] Первый органический растворитель может наноситься с использованием одного или нескольких способов, признанных в данной области техники. В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения первый органический растворитель наносится на поверхность оптической подложки с помощью способов распыления, способов нанесения покрытия наливом, способов нанесения покрытия погружением (или иммерсионных), способов нанесения покрытия методом центрифугирования, способов нанесения покрытия ножевым устройством и комбинациями двух таких способов или более.
[0044] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения первый органический растворитель наносится на оптическое изделие в условиях окружающей среды, то есть при нормальных температуре и давлении.
5
30
5
18
[0045] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения первый органический растворитель может быть единым органическим растворителем или сочетанием двух органических растворителей или более. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения первый органический растворитель выбирается из N-метил-2-пирролидона, монобутилового эфира диэтиленгликоля, 2-бутоксиэтилового эфира уксусной кислоты, могогексилового эфира этиленгликоля, n-бутилацетата, эфира этиленгликоля, смеси углеводородов, в том числе ароматических углеводородных смесей; и комбинации двух или более таких органических растворителей. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения углеводороды из углеводородных смесей могут включать в себя: (I) один или более C-C линейных или разветвленных углеводородов, которые могут не содержать углерод-углеродных двухвалентных ненасыщенных связей и (или) содержат группы с ненасыщенными алкеновыми связями, например -СН=СН- и (или) двухвалентные алкин-группы, такие как-C≡C-, и (или) (II) один или более C-C ароматических моно-и (или) полициклических углеводородов с сочлененными кольцами.
[0046] В соответствии с некоторыми другими вариантами способа, представленного в настоящем изобретении, первый органический растворитель является N-метил 2-пирролидоном.
[0047] Кроме того, способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает нанесение отверждаемого состава фотохромного покрытия на поверхность оптической подложки, смоченную органическим растворителем. Такой способ нанесения отверждаемого фотохромного состава покрытия приводит к образованию на поверхности оптической подложки отверждаемого слоя фотохромного покрытия. Отверждаемый состав фотохромного покрытия содержит второй органический растворитель.
[0048] Согласно способу, представленному в настоящем изобретении, отверждаемый состав фотохромного покрытия включает в себя органический растворитель, в котором второй органический растворитель может являться частью всего органического растворителя отверждаемого состава фотохромного покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения второй органический растворитель присутствует в органическом растворителе отверждаемого слоя фотохромного покрытия в количестве от 51 до 100 весовых процентов или от 60 до 100 весовых процентов, или от 75 до 100 весовых процентов, или от 80 до 100 весовых процентов, или от 90 до 100 весовых процентов, или от 95 до 100 весовых процентов, где весовой процент в каждом случае рассчитан от общего веса органического растворителя для отверждаемого состава фотохромного покрытия.
[0049] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения органический растворитель может присутствовать в отверждаемом составе фотохромного покрытия в количестве от 1 до 95 весовых процентов или от 10 до 75 весовых процентов, или от 25 до 60 весовых процентов, в каждом случае весовые проценты основаны на общем весе отверждаемого состава фотохромного покрытия.
5
30
5
18
[0050] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения второй органический растворитель может быть единым органическим растворителем или сочетанием двух органических растворителей или более. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения второй органический растворитель выбирается из N-метил-2-пирролидона, монобутил эфира диэтиленгликоля, 2-бутоксиэтилового эфира уксусной кислоты, моногексил эфира этиленгликоля, n-бутилацетата, эфира этиленгликоля, смеси углеводородов, в том числе ароматических углеводородных смесей, и комбинации двух таких органических растворителей или более. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения углеводороды из углеводородных смесей могут включать в себя: (I) один или более C-C линейных или разветвленных углеводородов, которые могут не содержать углерод-углеродных двухвалентных ненасыщенных связей и (или) содержат группы с ненасыщенными алкеновыми связями, например-СН=СН- и (или) двухвалентные алкин-группы, такие как-C≡C-, и (или) (II) один или более C-C ароматических моно-и (или) полициклических углеводородов с сочлененными кольцами.
[0051] В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения способа, представленного в настоящем изобретении, второй органический растворитель отверждаемого состава фотохромного покрытия является N-метил 2-пирролидоном.
[0052] В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения, первый органический растворитель и второй органический растворитель (отверждаемого состава фотохромного покрытия) могут смешиваться друг с другом. Первый органический растворитель может включать в себя один органический растворитель или более, а второй органический растворитель может включать себя один органический растворитель или более, которые могут смешиваться друг с другом; при смешении в любом соотношении первый и второй органические растворители образуют единую фазу и не подвержены распаду на две фазы и более.
[0053] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения первый и второй органические растворители являются одинаковыми. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения первый органический растворитель состоит из одного органического растворителя, второй органический растворитель состоит из одного органического растворителя, оба растворителя являются одинаковыми. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения первый органический растворитель состоит из двух или более органических растворителей, второй органический растворитель состоит из двух органических растворителей или более; первый и второй органические растворители состоят из одной и той же комбинации органических растворителей в тех же пропорциях, таких как весовые проценты от общего веса комбинации органических растворителей.
[0054] Согласно способу, представленному в настоящем изобретении, отверждаемый состав фотохромного покрытия включает в себя: отверждаемое смоляное соединение; фотохромное соединение; органический растворитель (который включает в себя второй органический растворитель, как описано ранее в данном документе) и, при необходимости, одну или несколько добавок. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения нанесенный фотохромный отверждаемый состав может быть отвержден под воздействием, например, температуры окружающей среды; в случае применения составов покрытия из двух компонентов - повышенной температуры (например, от 80 до 150°C в течение 5-60 минут), как в случае термически отверждаемого состава покрытия, или под воздействием актинического излучения, как в случае состава покрытия, отверждаемого под воздействием ультрафиолетового света.
[0055] В соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения окончательный (или отвержденный) фотохромный слой (получаемый в результате отверждения нанесенного отверждаемого состава фотохромного покрытия) содержит органическую матрицу, которая включает в себя следующее: (I) полимер, выбранный из поли(мет)акрилатов, полиэфиров, политиоэфиров, сложных полиэфиров, полиамидов, полиуретанов, политиоуретанов, поливинилов, полиолефинов и их комбинаций; (II) несколько сшивающих связей между звеньями, выбранных из эфирных связей, сульфидных связей, связей сложных эфиров карбоновой кислоты, карбонатных связей (например, -O-C(O)-O-), уретановых связей (например, -N(H)-C(O)-O-), тиоуретановых связей (например, -N(H)-C(O)-S-), силоксановых связей, углерод-углеродных связей и их комбинаций. В соответствии с некоторыми воплощения настоящего изобретения углерод-углеродные связи образуются в органической матрице фотохромного слоя в результате реакций свободных радикалов или полимеризации свободных радикалов, например в случае актинического облучения отверждаемых составов покрытия.
[0056] В соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения, способ, представленный в настоящем изобретении, кроме того, предусматривает отверждение отверждаемого слоя фотохромного покрытия, что приводит к образованию отвержденного слоя фотохромного покрытия. В соответствии с некоторыми другими воплощениями настоящего изобретения, отвержденный слой фотохромного покрытия содержит уретановые связи, такие как -Н(Н)-С(О)-О-связи, и (или) тиоуретановые связи, например, -N(H)-C(O)-S-связи. В некоторых воплощениях настоящего изобретения образование уретановых связей происходит из-за реакции гидроксильной группы (-OH) с изоцианатной группой (-NCO). В некоторых воплощениях настоящего изобретения образование уретановых связей происходит из-за реакции тиоловой группы (-SH) с изоцианатной группой (-NCO). Гидроксильные и тиоловые группы могут присутствовать в одном полимере или более, включая ранее описанные в данном документе, в некоторых воплощениях настоящего изобретения такие как полимер (мет)акрилата. В некоторых воплощениях настоящего изобретения в полиизоцианатном сшивающем реагенте могут присутствовать изоцианатные группы, включая те, которые будут описаны далее в настоящем документе.
[0057] В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения отверждаемые составы фотохромного покрытия включают в себя: (мет)акрилатный сополимер, имеющий активную водородную функциональность, выбранный из таких веществ как гидроксил, тиол, первичный амин, вторичный амин, а также их комбинаций; в некоторых случаях полиол, отличный от (мет)акрилатного сополимера; полиизоцианат, такой как диизоцианат и (или) триизоцианат, каждый из которых может быть объединен с подходящей объединяющей или отщепляемой группой, такой как 3,5-диметилпиразол; один органический растворитель или более, как описано ранее в настоящем документе; при необходимости, одну добавку или более, в том числе (но не ограничиваясь этим списком) промоторы адгезии, связующие вещества, поглотители ультрафиолетового света, тепловые стабилизаторы, катализаторы, акцепторы свободных радикалов, пластификаторы, добавки, повышающие текучесть, и (или) статические тонирующие вещества или статические красители (например, тонировщиков или красителей), которые не являются фотохромными.
1
20
1
20
1
20
1
20
3
20
3
20
3
20
5
20
10
20
[0058] Примеры (мет)акрилатных мономеров, из которых может быть получен функциональный сополимер (мет)акрилата с активным водородом отверждаемого фотохромного состава покрытия включают в себя (но не ограничиваются этим списком) C-C (мет)акрилаты, C-C (мет)акрилаты, имеющие по меньшей мере одну активную водородную группу, выбранную из гидроксила, тиола, первичного амина и вторичного амина. C-C группы из (мет)акрилатов могут быть выбраны, например, из C-C линейного алкила, C-C разветвленного алкила, C-C циклоалкила, C-C конденсированного кольцевого полициклоалкила, C-C арила и C-C конденсированного кольцевого арила.
[0059] Примеры полиолов, которые могут присутствовать в отверждаемом составе фотохромного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) глицерин, триметилолпропан, триметилэтан, тригидроксиэтилизоцианурат, пентаэритрит, этиленгликоль, пропиленгликоль, триметиленгликоль, бутандиол, гептпандиол, гександиол, октандиол, 4,4'-(пропан-2,2-дил)дициклогексанол, 4,4'-метилендициклогексанол, неопентилгликоль, 2,2,3-триметилпентан-1,3-диол, 1,4-диметилолциклогексан, 2,2,4-триметилпентандиол, 4,4'(пропан-2,2-дил)дифенол и 4,4'метилендифенол. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения полиолы, которые могут присутствовать в отверждаемом составе фотохромного покрытия, содержат (но не ограничиваются этим списком) полиолы со средним значением молекулярного веса от 500 до 3500 или от 650 до 2500, от 650 до 1500, от 850 до 1200, от 850 до 1000, например, кроме прочего, полиэфирные полиолы и (или) полиолы поликарбоната. Дополнительные полиолы, которые могут использоваться в отверждаемом составе фотохромного покрытия, из которого получают слой фотохромного покрытия, содержат материалы, признанные в данной области техники (но не ограниченные этим списком), такие как полиэфирные полиолы и (или) полиолы поликарбоната, полиолы полиэфиров и полиолы поликарбонатов, указанные в патенте Соединенных Штатов № 7 465 414 от столбца 15 строки 22 до столбца 16 строки 62, который включен в настоящий документ путем ссылки.
[0060] В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения полиолы, которые могут присутствовать в отверждаемом фотохромном покрытии, содержат (но не ограничиваются этим списком) один высокомолекулярный полиол поликарбоната или более, которые имеют в своей основе карбонатные группы. В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения такие высокомолекулярные полиолы поликарбоната являются высокомолекулярными диолами поликарбоната. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения высокомолекулярные полиолы поликарбоната содержат в своей основе одну связь или более, которые выбираются из связей сложного эфира, связей эфира, связей амида и (или) связей уретана. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения высокомолекулярные полиолы поликарбоната имеют значения Mn, равные по меньшей мере 5000 г/моль или по меньшей мере 6000 г/мол, или по меньшей мере 8000 г/моль. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения высокомолекулярные полиолы поликарбоната имеют значения Mn, равные или менее 20000 г/моль, равные или менее 15000 г/моль, равные или менее 10000 г/моль. В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения высокомолекулярные полиолы поликарбоната имеют значения молекулярного веса Mn. варьирующиеся в пределах любой комбинации вышеуказанных верхней и нижней границ, например от 5000 до 20000 г/моль или от 6000 до 15000 г/моль, или от 8000 до 10000 г/моль. Полиолы поликарбоната в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения имеют значения PDI, не превышающие 2,0 или не превышающие 1,5, или не превышающие 1,3.
[0061] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения высокомолекулярные полиолы поликарбоната получают способами выделения, признанными в данной области техники, которые предусматривают выделение высокомолекулярной фракции полиолов поликарбоната из поступающего сырья полиола поликарбоната, содержащего смесь полиолов поликарбоната с низким и высоким молекулярным весом. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения высокомолекулярные полиолы поликарбоната успешно получают промыванием сырья полиола поликарбоната с помощью подходящего растворителя, такого как метанол, с удалением низкомолекулярной фракции после каждой успешной промывки, пока не будет получен полиол поликарбоната с необходимо высоким (или увеличенным) молекулярным весом, например со значением Mn по меньшей мере 5000 г/моль и желательно низким (или сниженным) PDI, например не превышающим 1,5. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения высокомолекулярные полиолы поликарбоната выделяют из сырья полиолов алифатических поликарбонатов. Примеры коммерчески доступного сырья, полиолов алифатических поликарбонатов, из которых выделяют полиолы поликарбонатов с высоким молекулярным весом, в некоторых воплощениях настоящего изобретения, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) следующее: полиол поликарбоната PC-1122, который поставляется компанией Stahl USA; полиолы поликарбоната ETERACOLLTM PH-200D, PH-200 и UH-200, которые поставляются компанией Ube Chemical; полиол поликарбоната DURANOLTM T5652, поставляемый компанией AsahiKASEI, и (или) полиол поликарбоната RAVECARBTM 107, поставляемый компанией Enichem.
[0062] Высокомолекулярные полиолы поликарбоната, которые могут присутствовать в отверждаемых фотохромных покрытиях, содержат (но не ограничиваются этим списком) вещества, описанные детальнее в параграфах [0041]-[0047] и [0102]-[0114] опубликованной патентной заявки Соединенных Штатов № US 2012/0212840 А1, упомянутое содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
[0063] Полифункциональные изоцианаты (или полиизоцианаты), которые могут присутствовать в отверждаемых фотохромных покрывающих составах, из которых создают (или формируют) слой фотохромного покрытия, содержат (но не ограничиваются этим списком) алифатические, ароматические, циклоалифатические и гетероциклические полиизоцианаты и смеси таких полиизоцианатов. Примеры полиизоцианатов, которые могут присутствовать в составе фотохромного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются этим списком): толуол-2,4 диизоцианат; толуол 2,6 диизоцианат; дифенил метан-4,4'-диизоцианат; дифенил метан-2,4' диизоцианат; пара-фенилен диизоцианат; дифенил диизоцианат; 3,3'-диметил-4,4'-дифенилен диизоцианат; тетраметилен-1,4-диизоцианат; гексаметилен-1,6-диизоцианат; 2,2,4-триметилгексан-1,6-диизоцианат; сложный эфир лизин метил диизоцианат; бис(изоцианатэтил)-фумаровой кислоты; изофорон диизоцианат; этилен диизоцианат; додекан-1,12-диизоцианат; циклобутан-1,3-диизоцианат; циклогексан-1,3 диизоцианат; циклогексан-1,4-диизоцианат; метил циклогексил диизоцианат; гексагидротолуол-2,4-диизоцианат; гексагидротолуол-2,6-диизоцианат; гексагидрофенилен-1,3-диизоцианат; гексагидрофенилен-1,4-диизоцианат; пергидродифенилметан-2,4'-диизоцианат; пергидродифенилметан-4,4'-диизоцианат; димеры и тримеры таких диизоцианатов, содержащие изоцианурат, уретидин, бируэт или аллофанатные связи (такие как тример изофорона диизоцианата ); смеси и (или) комбинации двух этих веществ или более. Другие примеры полиизоцианатов, которые могут присутствовать в составе фотохромного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) вещества, перечисленные в патенте Соединенных Штатов № 7 465 414 от столбца 16 строки 63 до столбца 17 строки 38, который включен в настоящий документ путем ссылки.
[0064] Катализаторы, ускоряющие образование связей уретана, которые могут использоваться в отверждаемом составе фотохромного покрытия, из которого создают (или формируют) слой фотохромного покрытия, содержат (но не ограничиваются этим списком) материалы, признанные в данной области техники, такие как одна или несколько оловянных солей органической кислоты, примеры которых включают в себя, но не ограничиваются этим списком, октаноат олова, дибутил дилаурат олова, дибутил диацетат олова, дибутил меркаптид олова, диметил диацетат олова, диметил дилаурат олова и 1,4-диазобицсикло[2.2.2]октан. Другие классы катализаторов содержат (но не ограничиваются этим списком) соли висмута органических кислот, такие как 2-этилгексаноат висмута, и катализаторы на основе цинка. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения в отверждаемых составах фотохромного покрытия присутствует катализатор в количестве, которое, по меньшей мере, достаточно, чтобы катализировать образование уретановых связей при конкретных применяемых условиях отверждения. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения катализатором служит оловянная соль органической кислоты, которая присутствует в количестве от 0,0005-0,02 частей на 100 частей компонентов, образующих полиуретан. Другие примеры компонентов, не имеющие ограничительного характера, такие как полиолы, полиизоцианаты и катализаторы, которые в рамках некоторых вариантов воплощения настоящего изобретения могут использоваться с отверждаемыми составами покрытия из полиуретана, из которых могут быть выбраны отверждаемые составы фотохромного покрытия, соответствующие способу, представленному в настоящем изобретении, описаны в патентах US 4,889,413 и 6,187,444 B1.
[0065] Отверждаемый состав фотохромного покрытия может, кроме того, содержать по меньшей мере одну добавку, которая в некоторых вариантах воплощения изобретения может облегчать одну или несколько стадий обработки, улучшать свойства или характеристики отверждаемого состава фотохромного покрытия и создаваемого слоя фотохромного покрытия. Примеры таких добавок, не имеющие ограничительного характера, включают в себя статические красители, фотоинициаторы, тепловые инициаторы, ингибиторы полимеризации, светостабилизаторы (например, кроме прочего, поглотители ультрафиолетового света и светостабилизаторы, такие как светостабилизаторы на основе пространственно-затрудненных аминов (HALS), термостабилизаторы (например, кроме прочего, экранированные фенолы), антиадгезионная смазка, реагенты реологического контроля, выравнивающие средства (например, кроме прочего, поверхностно-активные вещества), ловушки свободных радикалов и промотеры адгезии (такие как диакрилат гександиола и сшивающие агенты).
[0066] Примеры статических красителей (т. е. тонировщиков или красителей), которые могут быть в составе отверждаемых составов фотохромного покрытия и получаемого слоя фотохромного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) признанные в данной области техники статические органические красители, которые могут придавать слою фотохромного покрытия нужный цвет или другое оптическое свойство. Примеры статических красителей, которые могут присутствовать, в составе фотохромного покрытия и слое фотохромного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) азокрасители, антрахиноновые красители, ксантеновые красители, азимные красители, йод, соли йода, полиазокрасители, стильбеновые красители, пиразолон красители, трифенилметановые красители, хинолиновые красители, оксазиновые красители, тиазиновые красители, полиеновые красители и (или) их сочетания. Примеры антрахиноновых красителей, из которых может быть выбран фиксированный краситель, в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения включают в себя (но не ограничиваются этим списком) 1,4-дигидрокси-9,10-антрацендион (регистрационный номер Американского химического общества 81-64-1), 1,4-бис(4-метилфенил)амино-9,10-антрацендион (регистрационный номер Американского химического общества 128-80-3), 1,4-бис(2-бромо-4,6-диметилфенил)амино-9,10-антрацендион (регистрационный номер Американского химического общества 18038-98-8) и их смеси.
[0067] Отверждаемый состав фотохромного покрытия и, соответственно, слой фотохромного покрытия, содержит, по меньшей мере, одно фотохромное соединение. Виды фотохромных соединений, которые могут быть включены в состав фотохромного покрытия, содержат (но не ограничиваются этим списком) неорганические фотохромные соединения, термически обратимые пираны, атермически обратимые пираны, термически обратимые оксазины, атермически обратимые оксазины, термически обратимые фульгиды и (или) атермически обратимые фульгиды.
[0068] Примеры неорганических фотохромных соединений, которые могут быть включены в состав фотохромного покрытия, включают в себя (не ограничиваясь этим списком) кристаллиты галида серебра, галида кадмия и (или) галида меди. Другими примерами неорганических фотохромных материалов являются (но не ограничиваются этим списком) материалы, которые получены добавлением европия (II) и (или) церия (II) к минеральному стеклу, такому как натриево-силикатное стекло. В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения неорганические фотохромные материалы могут быть добавлены к расплаву стекла, а затем превращены в частицы, которые включаются в фотохромный состав покрытия для формирования микрочастиц, содержащих такие частицы микроскопических размеров. Стеклянные частицы могут быть созданы любым из различных способов, признанных в данной области техники. Другие примеры неорганических фотохромных материалов более подробно описаны в книге Kirk Othmer. Encyclopedia of Chemical Technology, 4-е изд. том 6, стр. 322-325.
[0069] Примеры термически обратимых фотохромных пиранов, из которых может быть выбрано фотохромное соединение (соединения) и которые могут быть использованы в различных вариантах воплощения настоящего изобретения, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) бензопираны, нафтопираны, например нафто[1,2-b]пираны, нафто[2,1-b] пираны, идено-конденсированные нафтопираны, такие как указаны в патенте США US 5 645 767 со столбца 2 строки 16 до столбца 12 строки 57, гетероциклические конденсированные нафтопираны, такие как описаны в патентах США №№ US 5 723 072 со столбца 2 строки 27 до столбца 15 строки 55, US 5 698 141 со столбца 2 строки 11 до столбца 19 строки 45, US 6 153 126 со столбца 2 строки 26 до столбца 8 строки 60 и US 6 022 497 со столбца 2 строки 21 до столбца 11 строки 46; спиральные 9-флюорен[1,2-b] пираны; фенотропираны, хинопираны, флюроантенопираны, спиропираны, например спиро(бензиндолин)нафтопираны, спиро(индолин)бензопираны, спиро(индолин)нафтопираны, спиро(индолин)хинопираны и спиро(индолин)пираны. Дополнительные примеры нафтопиранов и родственных органических фотохромных веществ описаны, например, в патенте США US 5 658 501 со столбца 1 строки 64 до столбца 13 строки 17. Соответствующие процитированные фрагменты предыдущих патентов США включены в настоящий документ путем ссылки. Спиро(индолин)пираны также описаны в издании Techniques in Chemistry, том III, “Photochromism”, глава 3, редактор Glenn H. Brown, John Wiley and Sons, Inc., Нью-Йорк, 1971.
[0070] Примеры термически обратимых фотохромных оксазинов, из которых может быть выбрано фотохромное соединение (соединения) и которые могут быть использованы в различных вариантах воплощения настоящего изобретения, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) бензоксазины, нафтоксазины и спиро-оксазины, например спиро(индолин)нафтоксазины, спиро(индоли)пиридобензоксазины, спиро(бензиндолин)пиридооксазины, спиро(бензиндолин)нафтооксазины, спиро(индолин)бензоксазины, спиро(индолин)флюроантеноксазины и спиро(индолин)хинооксазины.
[0071] Примеры термически обратимых фотохромных оксазинов, из которых фотохромное соединение (соединения) может быть выбрано и использовано в различных вариантах воплощения настоящего изобретения, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) фульгимиды, например 3-фурил и 3-тиенил фульгимиды; фульгиды, например 3-фурил и 3-тиенил фульгиды, которые указаны в патенте США 4,931,220 от столбца 2 строки 51 до столбца 10 строки 7, и смеси любых из вышеупомянутых фотохромных материалов/соединений. Примеры следующих нетермически обратимых фотохромных соединений, которые могут быть использованы в различных вариантах воплощения настоящего изобретения, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) фотохромные соединения, указанные в US Patent Application Publication 2005/0004361, параграфы [0314]-[0317].
[0072] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения отверждаемый состав фотохромного покрытия содержит фотохромное соединение, выбранное из идено-конденсированных нафтопиранов, нафто[1,2-b]пиранов [2,1-b]. нафто[1,2-b] пиранов, спирофлюорено[1,2-b]пиранов, пентантропиранов, хинолинопиранов, флуороантенопиранов, спиропиранов, бензоксазинов, нафтооксазинов, спиро(индолино)нафтоксазинов, спиро(индолино)пиридобензоксазинов, спиро(индолино)флуорантеноксазинов, спиро(индолино)хинооксазинов, фульгидов, фульгимидов, диарилэтенов, диарилалкилэтенов, диарилалкенэтенов и комбинаций двух или более этих соединений.
[0073] Фотохромное соединение содержится в слое фотохромного покрытия в количестве, по меньшей мере, достаточном, для создания фотохромных оптических изделий с нужной степенью фотохромных свойств, которое в некоторых вариантах воплощения называется фотохромным количеством. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения количество фотохромного соединения (соединений) присутствует в слое фотохромного покрытия в количестве от 0,01 до 40 весовых процентов от общего веса слоя фотохромного покрытия.
[0074] Отверждаемый состав фотохромного покрытия может наноситься поверх оптической подложки, смоченной органическим растворителем, с использованием способов нанесения, признанных в данной области техники. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения отверждаемый покрытия фотохромного покрытия наносится способами распыления, способами нанесения покрытия наливом, способами нанесения покрытия погружением (или иммерсионными), способами нанесения покрытия путем центрифугирования, способами нанесения покрытия ножевым (или растягивающим) устройством и их комбинациями.
[0075] Слой фотохромного покрытия, полученный в результате нанесения и отверждения отверждаемого состава фотохромного покрытия, может включать один слой или несколько слоев, каждый из которых включает в себя одно или несколько фотохромных соединений. Слой фотохромного покрытия может иметь любую подходящую толщину, если он обеспечивает необходимый уровень фотохромных свойств, таких как, кроме прочего, необходимый диапазон значений оптических плотностей. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения фотохромный слой имеет толщину от 0,5 до 50 мкм, например от 1 до 45 мкм или от 2 до 40 мкм, или от 5 до 30 мкм, или от 10 до 25 мкм.
[0076] Для иллюстративных целей, не имеющих ограничительного характера (ФИГ. 4), способ, представленный в настоящем изобретении, обеспечивает изготовление фотохромного оптического изделия 7, имеющего оптическую подложку 52 с фотохромным слоем 52 покрытия, созданным на ее поверхности (например, как описано, на верхней или лицевой поверхности). В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает формирование слоя защитного покрытия на ранее нанесенном слое фотохромного покрытия, как описано более подробно в настоящем документе. Фотохромное оптическое изделие 7 (ФИГ. 4) содержит, кроме того, слой 56 защитного покрытия, расположенный на нижележащем слое 54 фотохромного покрытия.
[0077] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения способ, представленный в настоящем изобретении, дает возможность использовать меньшее (или уменьшенное) количество отверждаемого фотохромного состава покрытия по сравнению с сопоставимым процессом, в котором тот же самый отверждаемый состав фотохромного покрытия наносится на сухую поверхность сопоставимой оптической подложки, которая не была предварительно обработана первым органическим растворителем и не является поверхностью, смоченной органическим растворителем. Для иллюстративных целей, не имеющих ограничительного характера, следует обратить внимание на чертежи на фиг. 3A и 3B. Оптическая подложка 52 фотохромных оптических изделий, показанных на ФИГ. 3A и 3B, имеет тот же состав, а также тот же состав фотохромного покрытия и то же общее его количество, нанесенное на каждую оптическую подложку. Оптическая подложка 52 оптического изделия 5, представленного на ФИГ. 3B, не подвергается воздействию предварительной обработки первым органическим растворителем так, чтобы сформировать поверхность, смоченную органическим растворителем, до нанесения отверждаемого фотохромного состава покрытия. Оптическая подложка 52 оптического изделия 6, показанного на ФИГ. 3A, подвергается предварительному нанесению первого органического растворителя, чтобы сформировать поверхность, смоченную органическим растворителем, до нанесения отверждаемого состава фотохромного покрытия. Фотохромное оптическое изделие 6, показанное на ФИГ. 3A, которое является представителем фотохромных оптических изделий, изготовленных в соответствии со способом, представленным в настоящем изобретении, имеет существенно равномерный слой 54 фотохромного покрытия, сформированный на ее верхней (или лицевой) поверхности. Фотохромное оптическое изделие 5, показанное на ФИГ. 3, которое не является представителем фотохромных оптических изделий, изготовленных в соответствии со способом, представленным в настоящем изобретении, имеет существенно неравномерный слой 54 фотохромного покрытия, сформированный на ее верхней (или лицевой) поверхности.
[0078] Кроме того, в некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает нанесение отверждаемого слоя защитного покрытия на отверждаемый слой фотохромного покрытия, в результате чего на вышеупомянутом отверждаемом слое фотохромного покрытия создается отверждаемый слой защитного покрытия, а также отверждение (по меньшей мере, частично) отверждаемого слоя защитного покрытия. В соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения по меньшей мере частичное отверждение отверждаемого слоя защитного покрытия приводит отверждению (по меньшей мере, частичному) нижележащего слоя фотохромного покрытия.
[0079] В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения отверждаемый слой фотохромного покрытия отверждается (по меньшей мере, частично), например полностью отверждается; поверх по меньшей мере частично отвержденного фотохромного слоя наносится отверждаемое защитное покрытие, в результате чего на по меньшей мере частично отвержденном фотохромном слое создается отверждаемый слой защитного покрытия, а отверждаемый слой защитного покрытия отверждается, по меньшей мере частично.
[0080] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения окончательный (или отвержденный) защитный слой (получаемый в результате отверждения нанесенного отверждаемого состава защитного покрытия) содержит органическую матрицу, которая включает в себя следующее: (I) полимер, выбранный из поли(мет)акрилатов, полиэфиров, политиоэфиров, сложных полиэфиров, полиамидов, полиуретанов, политиоуретанов, поливинилов, полиолефинов и их комбинаций; (II) несколько сшивающих связей между звеньями, выбранных из эфирных связей, сульфидных связей, связей сложных эфиров карбоновой кислоты, карбонатных связей (например, -O-C(O)-O-), уретановых связей (например, -N(H)-C(O)-O-), тиоуретановых связей (например, -N(H)-C(O)-S-), силоксановых связей, углерод-углеродных связей и их комбинаций. В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения углерод-углеродные связи образуются в органической матрице слоя защитного покрытия в результате реакций свободных радикалов или полимеризации свободных радикалов, например в случае актинического облучения отверждаемых покрывающих составов.
[0081] В соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения дополнительный отверждаемый состав защитного покрытия и полученный слой защитного покрытия не содержат одно или несколько фотохромных соединений.
[0082] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения дополнительный отверждаемый состав защитного покрытия выбирается из износостойких составов покрытий, таких как “жесткое покрытие”. В результате нанесения отверждаемого состава защитного покрытия создается отверждаемый слой защитного покрытия, который преобразуется в слой защитного покрытия путем его отверждения. Каждый слой защитного покрытия может быть одинарным или многослойным, причем каждый слой может иметь один и тот же или разные составы. Дополнительный слой защитного покрытия, образованный из дополнительного отверждаемого состава защитного покрытия, может быть выбран из стойких к истиранию покрытий, содержащих органосиланы, стойких к истиранию покрытий, содержащих отверждаемые излучением тонкие пленки на основе акрилатов, стойких к истиранию покрытий, основанных на неорганических материалах, таких как кремнезем, диоксид титана и (или) диоксид циркония, стойких к истиранию органических покрытий, отверждаемых ультрафиолетовым светом, покрытий противокислородной защиты, защитных покрытий, отверждаемых ультрафиолетовым светом, и их комбинаций. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения дополнительный слой твердого покрытия является твердым слоем, который содержит первое покрытие из отверждаемой излучением тонкой пленки на основе акрилата и второе покрытие, содержащее органосилан. Примеры имеющихся в продаже продуктов для твердого покрытия, не имеющие ограничительного характера, включают в себя покрытия SILVUE 124, поставляемые компанией SDC Coatings, Inc., и покрытия HI-GARD, поставляемые компанией PPG Industries, Inc.
[0083] Дополнительный слой защитного покрытия может быть выбран из признанных в данной области техники материалов с твердым покрытием, таких как стойкие к истиранию органосилановые покрытия. Стойкие к истиранию покрытия из органосилана, часто называемые твердыми покрытиями или твердыми покрытиями на основе силикона, хорошо известны в данной области техники и поставляются различными производителями, такими как SDC Coatings, Inc. и PPG Industries, Inc. Ссылки сделаны на патент США № 4,756,973, столбец 5, строки 1-45 и патент США № 5,462,806 от столбца 1 строки 58 до столбца 2 строки 8 и от столбца 3 строки 52 до столбца 5 строки 50, которые описывает твердые покрытия из органосилана и включены в настоящий документ путем ссылки. Также сделана ссылка на патенты США №№ 4,731,264, 5,134,191, 5,231,156 и International Patent Publication WO 94/20581, в которых описаны твердые покрытия из органосилана и которые также включены в настоящий документ путем ссылки. Слой твердого покрытия может быть нанесен теми же способами покрытия, которые описаны выше в настоящем изобретении в отношении слоя фотохромного покрытия, например центрифугированием.
[0084] Другие отверждаемые составы, которые могут использоваться для формирования дополнительного слоя защитного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются этим списком) отверждаемые полифункциональные акриловые составы твердого покрытия, отверждаемые составы твердого покрытия на основе меламина, отверждаемые составы твердого покрытия на основе уретана, отверждаемые составы твердого покрытия на основе алкида, отверждаемые составы твердого покрытия на основе кремнезема и другие органические составы или гибридные неорганические-органические составы твердого покрытия.
[0085] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения дополнительный отверждаемый слой составов защитного покрытия выбран из признанных в данной области техники отверждаемых составов твердого покрытия органосиланового типа. Составы органосиланового типа для твердого покрытия, из которых может быть выбран дополнительный отверждаемый состав защитного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются их списком) составы, которые описаны от столбца 24 строки 46 до столбца 28 строки 11 патента Соединенных Штатов № 7,465,414 B2, который включен в настоящий документ путем ссылки.
[0086] Другие примеры составов покрытия, из которых может быть выбран дополнительный отверждаемый состав защитного покрытия, включают в себя (но не ограничиваются их списком): отверждаемые составы для защитного покрытия, основанные на (мет)акрилате, например описанные в патенте US 7,410,691; составы для защитного покрытия на основе акрилата, отверждаемые излучением, например описанные в патенте US 7,452,611 B2; термически отверждаемые составы защитного покрытия, например описанные в патенте US 7,261,843; составы защитного покрытия на основе малеимида, например описанные в патенте США 7,811,480, и составы защитного покрытия на основе дендритполиэфир (мет)акрилата, например описанные в патенте US 7,189,456.
[0087] Отверждаемый состав защитного покрытия может дополнительно содержать одну или более добавок таких, как описано в настоящем документе относительно отверждаемого состава фотохромного покрытия.
[0088] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения отверждаемый состав защитного покрытия отверждается под воздействием, например, температуры окружающей среды; в случае двухкомпонентного состава покрытия он отверждается под воздействием повышенных температур (например, от 80 до 150°C в течение 5-60 минут), например в случае термически отверждаемых составов покрытия, или отверждается под воздействием актинического излучения, например в случае состава покрытий, отверждаемых ультрафиолетовым светом.
[0089] Дополнительный слой защитного покрытия может иметь любую подходящую толщину. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения дополнительный слой защитного покрытия имеет толщину от 0,5 до 20 микрон, например от 1 до 10 микрон или от 2 до 8 микрон, или от 3 до 5 микрон, включая указанные величины.
[0090] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает, кроме того (дополнительно), нанесение одного или более других покрывающих составов на слой фотохромного покрытия, которые отличаются от состава защитного покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает нанесение противоотражающего слоя покрытия на слой фотохромного покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения дополнительный противоотражающий слой покрытия может располагаться между слоем фотохромного покрытия и слоем защитного покрытия или за слоем защитного покрытия, или за слоем фотохромного покрытия при отсутствии слоя защитного покрытия.
2
2
3
3
6
11
2
2
2
2
5
2
2
2
2
3
2
5
3
14
3
6
3
[0091] Дополнительный противоотражающий слой покрытия может быть выбран из известных на данном уровне техники противоотражающих слоев покрытия, и, как правило, включает в себя не менее двух слоев с различными показателями преломления. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения дополнительный противоотражающий слой покрытия содержит первый слой, имеющий показатель преломления от 1,6 до 2,5 или от 1,95 до 2,4, и второй слой, имеющий показатель преломления от 1,30 до 1,48 или от 1,38 до 1,48. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения дополнительный противоотражающий слой покрытия содержит несколько таких чередующихся первых и вторых слоев. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения первый слой дополнительного противоотражающего слоя покрытия содержит, по меньшей мере, одно из соединений: TiO, TiO, TiO5, PrO+xTiO, CeO, HfO, TaO, ZrO и SnO. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения второй слой дополнительного противоотражающего слоя покрытия содержит, по меньшей мере, одно из соединений: SiO, MgF, AlF, BaF, NaAlF, NaAlF, и YF. Примеры противоотражающих слоев покрытия, из которых может быть выбран дополнительный противоотражающий слой покрытия, описаны в патенте США № 6,175,450 B1 от столбца 1 строки 56 до столба 2 строки 7, столбце 2 строк 50-65 и столбце 5 строк 22-58, который включен в настоящий документ путем ссылки.
[0092] Кроме того, в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения способ, представленный в настоящем изобретении, предусматривает обработку поверхности оптической изделия плазмой до нанесения первого органического растворителя, например до этапа (I), превращая тем самым поверхность оптического изделия в поверхность, обработанную плазмой. Затем на поверхность, обработанную плазмой наносится, первый органический растворитель, в результате чего создается поверхность оптической подложки, смоченная органическим растворителем.
[0093] Вид плазменной обработки поверхности может выбираться из одного или нескольких способов плазменной обработки поверхности, признанных в данной области техники, включая обработку коронным разрядом, атмосферную плазменную обработку, обработку атмосферным давлением, обработку плазмой пламени и (или) химическую плазменную обработку, но не ограничиваясь этим списком. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения плазменная обработка поверхности является обработкой поверхности коронным разрядом.
2
[0094] Плазменные обработки, в том числе обработка коронным разрядом, обеспечивают чистый и эффективный способ изменения свойств поверхности оптической подложки, такой как придание шероховатости и (или) химическое изменение одной или нескольких ее поверхностей без изменения объемных свойств оптической подложки. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения один или несколько инертных газов (таких как, но не ограничиваясь ими, аргон и (или) азот) и (или) один или несколько химически активных газов (таких как, но не ограничиваясь ими, кислород, CO и (или) CO) могут использоваться в качестве газа, из которого формируется плазма. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения инертные газы делают поверхность оптических подложек шероховатой. Химически активные газы, такие как кислород, в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения могут как придавать шероховатость поверхности, так и химически изменять поверхность, подверженную воздействию плазмы, например образуя гидроксильные и (или) карбоксильные группы на обработанной поверхности.
[0095] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения использование кислорода в процессе (или на шаге) плазменной обработки поверхностной может обеспечить эффективную степень физического придания шероховатости и химической модификации поверхности оптической подложки, что может улучшить адгезию без отрицательного воздействия на другие свойства, такие как оптические свойства оптической подложки. Атмосферный воздух также может быть использован в виде плазмообразующего газа, и в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения является химически активным газом. Степень шероховатости поверхности и (или) химической модификации в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения зависят от плазмообразующего газа и рабочих условий, при которых создается и воздействует плазма, в том числе от продолжительности времени обработки поверхности. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения оптические подложки подвергаются поверхностной плазменной обработке в течение 1-5 минут в соответствующей камере, например в камере 14 (как будет описано более подробно далее в настоящем документе), что приводит к образованию обработанной поверхности оптических подложек, которые в дальнейшем могут быть обработаны в устройстве 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования (как будет описано более подробно далее в настоящем документе). Обработка поверхности оптических подложек может также удалять посторонние загрязнения, имеющиеся на ее поверхности. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения наличие некоторых поверхностных загрязнений может привести к нежелательному снижению поверхностной энергии оптической подложки. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения высокая поверхностная энергия, которая может возникнуть после удаления поверхностных загрязнений, способствует смачиванию покрытия.
[0096] В некоторых вариантах реализации способа, представленного в настоящем изобретении, первый органический растворитель и отверждаемый состав фотохромного покрытия наносятся независимо с использованием способов нанесения покрытия способом центрифугирования с помощью устройства для нанесения покрытия способом центрифугирования такого как, кроме прочих, устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования, представленное на в ФИГ. 1 и 2 чертежей.
[0097] На ФИГ. 1, не имеющей ограничительного характера в отношении чертежей, представлен вид в перспективе гибкого устройства 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования, которое содержит встроенные блоки отверждения или связано с ними и предназначено для выборочного нанесения нескольких покрытий на оптическую подложку в соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения. На ФИГ. 2 представлен схематичный вид сверху модифицированного варианта воплощения устройства 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования, представленного на ФИГ. 1.
[0098] Как описано в настоящем документе и в соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения, устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования является недорогим быстродействующим (например, изготавливает в час до 100 оптических подложек с покрытием) верхним устройством для нанесения покрытия способом центрифугирования, которое содержит блок предварительной обработки поверхности (например, в числе прочего, блок предварительной обработки плазмы), который очищает изделие, покрывает его (используя одно или несколько покрытий или их комбинации) и применяет один или несколько различных способов отверждения (например, используя устройства УФ-, ИК- и (или) термического отверждения) или их комбинации. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования, использующее способ, представленный в настоящем изобретении, может обеспечивать минимальное количество потерь и (или) отходов.
[0099] В соответствии с некоторыми вариантами реализации способа, представленного в настоящем изобретении, устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования может иметь любые подходящие размеры, которые при некоторых реализациях соответствуют размерам среды, например комнаты, в которую помещают для эксплуатации устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования, содержащее кожух, панель управления и фильтр (например, высокоэффективный воздушный фильтр или фильтр тонкой очистки воздуха) имеет ширину от 0,76 метров (м) до 1,52 м (от 2,5 до 5 футов) или от 0,91 до 1,37 м (от 3 до 4,5 футов), длину от 0,91 до 3,66 м (от 3 до 12 футов) или от 0,91 до 3,05 м (от 3 до 10 футов), или от 1,22 до 2,13 м (от 4 до 7 футов) и высоту от 1,83 до 3,05 м (от 6 до 10 футов) или от 2,13 до 2,74 м (от 7 до 9 футов).
[00100] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования будет использоваться для нанесения покрытия на различные подложки, например, в числе прочего, на оптические подложки. Примеры оптических подложек, которые могут использоваться в различных вариантах воплощения настоящего изобретения, включают в себя (но не ограничиваются ими) плоские линзы, линзы очков, отпускаемые по рецепту, которые в каждом случае могут являться шлифованными линзами, нешлифованными линзами или заготовками линз, но не ограничиваются этим списком.
[00101] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения, первый этап использования устройства 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования, в соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения, включает в себя загрузку (см. ссылку или этап 12 на ФИГ. 2) оптических подложек (таких как подложки 52) в камеру обработки поверхности, такую как плазменная камера 14. Вид плазменной обработки поверхности, выполняемой в камере 14, может выбираться из одного или нескольких способов плазменной обработки поверхности, признанных в данной области техники, включая обработку коронным разрядом, атмосферную плазменную обработку, обработку атмосферным давлением, обработку плазмой пламени и (или) химическую плазменную обработку, но не ограничиваясь этим списком. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения обработка поверхности, выполняемая в камере 14, является кислородной плазменной обработкой. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения плазменная обработка (обработки) выполняется в камере 14 так, как описано выше в настоящем документе. На этапе 12 загрузки оператор имеет возможность визуально контролировать оптические подложки (или линзы) перед началом процесса, чтобы обнаружить дефекты или повреждения. При обнаружении видимого загрязнения оператор может очистить линзы вручную, прежде чем поместить их в плазменную камеру14, в которой они пройдут плазменную обработку. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения ручная очистка может выполняться деионизированным воздухом. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения оператор может вытирать линзы нужным образом, используя одно из нескольких чистящих средств, таких как спирт (например, изопропанол) или водный изопропанол, или водное чистящее средство.
[00102] По окончании плазменной обработки поверхности в камере 14 оптические подложки с обработанной поверхностью вынимаются на этапе 16 и могут быть подвергнуты дополнительной визуальной и (или) автоматизированной инспекции, прежде чем они будут помещены в загрузочный блок 20 устройства 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования. В загрузочном блоке 20 оптические подложки переносятся по тракту 22 перемещения, которым может являться конвейер, например конвейерная лента. Оптические подложки перемещаются по тракту 22 перемещения до тех пор, пока они не попадут в позиционирующий карман 24. При последовательной подаче каждой отдельной оптической подложки и ее помещении в позиционирующий карман 24 загрузочный блок 20 упорядочивает оптические подложки и предотвращает их взаимное повреждение (например, в результате их взаимного зацепления, трения или соударения). Края позиционирующего кармана 24 имеют соответствующую конфигурацию, например скошены, чтобы установить каждую отдельную оптическую подложку в заранее выбранное положение (например, в центре или центральное положение) относительно ширины позиционирующего кармана. В некоторых вариантах исполнения позиционирующий карман 24 имеет также по меньшей мере один (например, по меньшей мере два) датчик обнаружения близости предмета (например, датчики 26 прерывания луча), который обнаруживает передний и (или) задний край каждой отдельной оптической подложки и останавливает конвейер при обнаружении оптической подложки и подтверждении правильности ее расположения (например, в центре) в позиционирующем кармане 24.
[00103] Позиционирующий карман 24 дает возможность автоматизировать устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования путем использования манипулятора 18 для захвата и размещения (показан только на ФИГ. 1). В ходе выполнения шагов процесса в устройстве 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования манипулятор 18 захватывает оптическую подложку таким образом, чтобы удерживать ее в заданном центральном положении, около 2 мм. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения, благодаря сочетанию точности роботехнического манипулятора 18 и надлежащего начального позиционирования оптической подложки манипулятором, в позиционирующем кармане 24 может поддерживаться заданное центральное положение оптической подложки. Использование роботехнического манипулятора 18 дает возможность полностью автоматизировать устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования в кармане (или зоне действия) роботехнического манипулятора 18 и минимизирует повреждения, например отметки, поверхностей оптической подложки, по сравнению с ручным, например полностью ручным, процессом.
[00104] Оптическая подложка, захватываемая роботехническим манипулятором 18, может быть влажной или сухой. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения влажная оптическая подложка имеет сверху поверхность, смоченную органическим растворителем, или один или несколько влажных слоев покрытия, которые не являются твердыми, например являются липкими и (или) необработанными. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения сухая оптическая подложка не имеет органического растворителя и (или) слоев покрытия либо имеет один или несколько слоев покрытия, которые являются жесткими (и нелипкими), например обработанными. В соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения нижняя часть захватывающих элементов роботехнического манипулятора 18 захватывает и закрепляет оптическую подложку при ее захвате в влажном состоянии (когда оптическая подложка является влажной). В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения верхние части захватывающих элементов роботехнического манипулятора 18 захватывают и закрепляют линзу при ее захвате в сухом состоянии (когда оптическая подложка является сухой).
[00105] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения как помещение в камеру 14 на этапе 12, так и удаление из камеры 14 на этапе 16 можно автоматизировать, используя дополнительный манипулятор для захвата и размещения (или тот же роботехнический манипулятор 18 для захвата и размещения), который перемещает позиционирующий карман 24 (или иной позиционирующий механизм) в начало камеры 14. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения наличие оператора у камеры 14 дает возможность проводить визуальную инспекцию оптических подложек как до их помещения в камеру 14, так и после их удаления из нее, а также позволяет осуществлять человеческий надзор и контроль устройства 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования во время его эксплуатации. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения могут использоваться признанные в данной области техники автоматизированные процедуры и оборудование для инспекции оптических подложек как до, так и (или) после их обработки в камере 14 в сочетании с их инспекцией вручную или вместо нее.
[00106] В некоторых вариантах исполнения на этапе 28 роботехнический манипулятор 18 перемещает оптическую подложку (например, оптическую подложку 52) в дополнительный блок 30 мытья и сушки. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения роботехническоий манипулятор 18 помещает оптическую подложку на вращающийся держатель 40’ в блоке 30 мытья и сушки, который в некоторых вариантах исполнения может являться вращающимся вакуумным держателем 40’. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения вращающийся держатель 40’ является программируемым и может вращаться с высокой скоростью, например до 4 000 об/мин. После закрепления оптической подложки на вращающемся держателе 40’ верхняя часть 32 (или крышка) сдвигается в закрытое положение, выравнивая разбрызгиватели 34 высоконапорной воды с оптической подложкой, удерживаемой на вращающемся держателе 40’. В некоторых вариантах исполнения разбрызгиватели для очистки высоконапорной воды расположены под углом к поверхности, включая ребро, оптической подложки, удерживаемой на вращающемся вакуумном держателе 40’. Таким образом можно очистить всю верхнюю поверхность и ребро оптической подложки, обработанной плазмой, например деионизированной водой при повышенном давлении, например примерно равным в некоторых вариантах исполнения 1 000 фунтов на квадратный дюйм. Вращающийся вакуумный держатель 40’ может вращаться во время разбрызгивания, чтобы обеспечить равномерную очистку поверхности оптической подложки. Параметры мытья, например давление жидкости, время мытья и скорость вращения, могут программироваться и меняться в зависимости от параметра, такого как тип и (или) размер оптической подложки, плазменной обработки и (или) последующего процесса покрытия.
[00107] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения вымытую оптическую подложку можно высушить в блоке 30, используя один или несколько способов сушки включая, в числе прочего, быстрое вращение вращающегося держателя 40’ и (или) высокоскоростного воздушного сопла (сопел) (не показаны), которое может осуществлять фильтрацию воздуха. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения параметры могут программироваться таким же образом, который применяется для параметров мытья.
[00108] После мытья и сушки в блоке 30 верхняя часть 32 сдвигается в открытое положение, роботехническоий манипулятор 18 снова захватывает оптическую подложку на вращающемся держателе 40’ и перемещает ее на этапе 48 к вращающемуся держателю 40, устанавливая подложку на держателе 40 в баке 50 устройства для нанесения покрытия, которым в некоторых вариантах исполнения может являться вращающийся вакуумный держатель 40. Конструкция вращающегося держателя 40 выполнена таким образом, чтобы он принимал оптическую подложку, находящуюся в баке 50 устройства для нанесения покрытия, и вращал оптическую подложку во время нанесения покрытия. Скорость и время вращения могут изменяться в зависимости от параметров, в том числе от покрытия и оптической подложки.
[00109] Конструкция бака 50 устройства для нанесения покрытия выполнена таким образом, чтобы он собирал избыток первого органического растворителя, покрывающего материала, выбрасываемого с оптической подложки, на которую он наносится, и (или) выбрасываемого во время очистки резервуаров 80, которые будут рассмотрены далее в настоящем документе и (или) чистящие средства, которые периодически используются для очистки бака 50 устройства для нанесения покрытия (например, в конце недели или дня, или смены). При небольшом объеме производства устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования, используемое в различных вариантах воплощения настоящего изобретения, является в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения прямоточной системой. В прямоточной системе не требуется рециркуляция собранных материалов, и поэтому материал, собранный из бака 50 устройства для нанесения покрытия, может удаляться через сток (не показан), а не отделяться и обрабатываться для повторного использования. В некоторых вариантах исполнения прямоточная система позволяет эффективно заменять первый органический растворитель и определенные покрывающие материалы.
[00110] Устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования, которое может использоваться в различных вариантах воплощения настоящего изобретения, в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения содержит индексируемую платформу 60 с резервуарами для покрытия, содержащую несколько резервуаров 80 для покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения каждый резервуар для покрытия может независимо содержать первый органический растворитель, отверждаемый фотохромный состав (составы), отверждаемый состав (составы) защитного покрытия и, дополнительно, один состав дополнительного покрытия или более. Индексируемая платформа 60 с резервуарами для покрытия имеет такую конструкцию, которая обеспечивает шаговое перемещение выбранного резервуара 80 в положение для выдачи, расположенное выше бака 50 устройства для нанесения покрытия, благодаря чему содержимое резервуара 80 может быть выпущено раздаточным блоком 70 в положении для выдачи. Раздаточный блок 70 может зацепляться с выбранным резервуаром 80 для нанесения покрытия в положении для выдачи, чтобы выпустить выбранное (или заранее заданное) количество первого органического растворителя или покрывающего состава из зацепленного и выбранного резервуара 80 для нанесения покрытия.
[00111] Индексируемая платформа 60 с резервуарами для покрытия является вращающейся каруселью с четкими угловыми положениями, которая в некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения обратимо принимает в каждом четком угловом положении один из нескольких одноразовых резервуаров 80 для покрытия. В некоторых вариантах исполнения карусель может устанавливаться в восемь или десять положений. В некоторых других вариантах исполнения карусель может устанавливаться в другое количество положений для резервуара 80, например, в числе прочего, восемнадцать или двадцать. Как показано, вращающаяся карусель представляет собой эффективное приспособление для создания индексируемой платформы 60 с резервуарами для покрытия и управления ею. Однако могут использоваться и другие индексируемые приспособления, соответствующие устройству для нанесения покрытия способом центрифугирования, которое применяется в различных вариантах воплощения настоящего изобретения. Для иллюстративных целей, не имеющих ограничительного характера, для создания платформы 60 может использоваться линейно перемещающаяся рейка или линия резервуаров 80, в подобном устройстве может использоваться неограниченное количество отдельных резервуаров 80. Мотор, вращающий платформу 60, может использовать различные механизмы совмещения, признанные в данной области техники, например подпружиненный фиксирующий стопорный механизм, которые обеспечивают, что удерживаемые резервуары 80 перемещаются в точные и заранее заданные фиксированные положения, чтобы резервуар 80 располагался в положении для выдачи ниже и напротив раздаточного блока 70.
[00112] Каждый резервуар 80 для нанесения покрытия имеет продолговатую бочку (не показана), содержащую подвижный поршень (не показан) для выдавливания материала покрытия (например, первого органического растворителя или отверждаемого состава фотохромного защитного покрытия) из резервуара 80 для покрытия. В некоторых вариантах исполнения при продвижении подвижного поршня выбранного резервуара 80 для покрытия в положение для выдачи материал покрытия выпускается из выбранного резервуара 80 для покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения каждый резервуар 80 для нанесения покрытия выполнен как одноразовый пластмассовый распылитель, и таким образом каждый резервуар 80 для покрытия выпускает покрытие через бесклапанное выпускное отверстие, расположенное на дистальном конце бочки. Пластмассовые распылители выпускаются серийно и, в частности, хорошо годятся для создания резервуаров 80, благодаря своим точным характеристикам выдачи материала. В некоторых вариантах исполнения крышки (не показаны) на задней поверхности и бесклапанном раздаточном отверстии могут использоваться при перемещении заполненных резервуаров 80. В некоторых других вариантах исполнения крышки могут также закрываться для удаления и хранения резервуаров 80.
[00113] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения каждый резервуар 80 может печатать на оптической подложке идентификационные отметки, считываемые человеком и (или) машиной, например, в числе прочего, штриховые коды, QR коды и (или) матричные коды. В некоторых вариантах исполнения машиночитаемые идентификационные отметки могут содержать информацию о идентификации покрытия, параметрах покрытия, соответствующие конкретному материалу покрытия и (или) типу оптической подложки. В некоторых вариантах исполнения параметры покрытия могут содержать один или несколько следующих компонентов: единицу дозировки материала покрытия для данной подложки (например, от 0,2 до 0,6 мл для стандартных покрытий линз), скорость выдачи, режим выдачи (например, от центра подложки, удерживаемой вакуумным держателем, к ее краю, или наоборот либо некоторым другим способом выдачи), быстродействие вакуумного держателя 40 (иногда называемое скоростью распыления), и (или) развертывать продолжительность вращения (также называемую продолжительностью распыления).
[00114] Узкое наружное отверстие резервуара 80 (в комбинации, в некоторых вариантах исполнения, с подвижным поршнем 84) дает возможность удерживать материал покрытия в резервуаре и выпускать его в отсутствие клапана. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения бесклапанное раздаточное устройство резервуара 80 значительно сокращает первичную обработку (за исключением капельной очистки), которая необходима для других раздаточных устройств в устройстве для нанесения покрытия способом центрифугирования и сильно уменьшает количество отходов при эксплуатации устройства 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования.
[00115] Раздаточное устройство 70 содержит стержень 72, расположенный вдоль оси выбранного резервуара 80, установленного в положение для выдачи, может выборочно продвигать подвижный поршень (не показан) выбранного резервуара 80 для покрытия в положении для выдачи, чтобы выпустить из зацепленного выбранного резервуара 80 для покрытия выбранную (или предварительно заданную) единицу количества материала покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения стержень 72 представляет собой винт, например продолговатый. Стержень 72 может приводиться в движение управляемым образом с помощью стационарного мотора (не показан). В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения выбранная (или предварительно заданная) единица количества материала покрытия составляет от 0,2 до 4 мл или от 0,2 до 1 мл, или от 0,2 до 0,6 мл. Единица количества включает в себя количество материала покрытия и чистящего средства (например, капли) и может изменяться в зависимости от параметров, включая, кроме прочего, материал покрытия, характеристики подложки, нужную толщину покрытия и режим покрытия.
[00116] В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения стержень 72 является неподвижным, а мотор (не показан), связанный с ним, – подвижным, например вдоль вертикальной оси стержня 72. Мотор может иметь выступ (не показан), который примыкает к поршню бочки резервуара 80. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения при управляемом перемещении мотора вдоль стержня, например вертикально вниз, поршень 84 заходит в резервуар 80 и из его наружного бесклапанного отверстия выпускается выбранное (или предварительно заданное) количество материала покрытия.
[00117] В некоторых вариантах исполнения при эксплуатации устройства индексируемая платформа 60 с резервуарами 80 для покрытия и блок 70 перемещаются как единое целое (78 на схеме), по меньшей мере между: (I) положением для очистки, при котором выбранный резервуар 80 для покрытия, находящийся в положении для выдачи, располагается над баком 50 устройства для нанесения покрытия, но не выше оптической подложки или линзы, и (II) по меньшей мере одним положением для выдачи, при котором выбранный резервуар для покрытия, находящийся в положении для выдачи, расположенном над баком устройства для нанесения покрытия, находится выше оптической подложки. Конструкция бака 50 устройства для нанесения покрытия может иметь лоток или выступ (не показаны), которые доходят до точки, совмещенной с положением для выдачи. В положении для очистки подвижный поршень продвигается стержнем 72 блока 70, чтобы выдать через наружное бесклапанное отверстие резервуара 80 минимальную чистящую каплю материала покрытия для очистки внешней поверхности мениска материала покрытия. Когда материал покрытия, находящийся в заданном резервуаре 80, не используется, внешняя поверхность мениска может повергаться воздействию воздуха, что может приводить к окислению и (или) загрязнению мениска и необходимости его очистки. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения для подготовки системы распределения материала покрытия достаточно единственной капли, которая удаляет из наружного отверстия возможно неоднородную часть материала покрытия. После выпускания начальной чистящей капли индексируемая платформа 60, резервуары 80 и блок 70 могут перемещаться как единое целое (78 на схеме) в по меньшей мере одно положение для выдачи, при котором выбранный резервуар 80 для покрытия, находящийся в положении для выдачи над баком 50 устройства для нанесения покрытия, расположен выше оптической подложки.
[00118] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения наружное отверстие имеет такой размер, что материал покрытия, находящийся в бочке резервуара 80, не вытекает из него, если подвижный поршень не находится в бочке или не перемещается в ней по направлению к наружному отверстию. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения наружное отверстие является круглым с диаметром не более 3,18 мм (1/8 дюйма).
[00119] Во время перемещения 78 выбранного резервуара 80 для нанесения покрытия устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования может использовать несколько режимов нанесения покрытия, чтобы покрыть оптическую подложку, расположенную на вращающемся держателе 40, который имеется в баке 50 устройства для нанесения покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения материал покрытия (например, первый органический растворитель или отверждаемый состав фотохромного покрытия) может быть выпущен из выбранного резервуара 80 для нанесения покрытия на оптическую подложку в ее центре и (или) в одну или несколько выбранных позиций на поверхности оптической подложке (например, по линии, спирали и (или концентрическим окружностям на верхней поверхности оптической подложки), а затем вращающий держатель 40 приходит в соприкосновение, вращая наложенный материал покрытия, чтобы сформировать слой покрытия или первого органического растворителя, имеющий существенно одинаковую толщину. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения во время вращения держателя 40 материал покрытия выпускается из выбранного резервуара 80 для нанесения покрытия на центр оптической подложки и (или) на одну или несколько выбранных позиций на поверхности оптической подложки, чтобы формировать однородное покрытие. Устройство 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования может использовать любую комбинацию этих режимов выпуска и вращения. Кроме того, в некоторых вариантах исполнения скорость нанесения покрытия и скорость вращения можно также регулировать в ходе процесса. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения можно также применять прерывистое нанесения покрытия и (или) вращение вакуумного держателя. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения режимы нанесения покрытия зависят от параметров, включая, в числе прочего, состав подложки и (или) обработку ее поверхности, наносимый материал покрытия и (или) нужные параметры окончательного покрытия.
[00120] Индексируемая платформа 60 дает возможность устройству 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования наносить на оптическую подложку один или несколько слоев покрытия, не удаляя линзу из вращающегося держателя 40. В некоторых вариантах реализации способа, представленного в настоящем изобретении, для иллюстративных целей, не имеющих ограничительного характера, на первом этапе первый органический растворитель наносится на поверхность оптической подложки с использованием первого резервуара 80, чтобы сформировать на оптической подложке поверхность, смоченную органическим растворителем. Затем карусель поворачивается шагами и на втором этапе отверждаемый фотохромный состав наносится из определенного/отдельного второго резервуара 80 на поверхность оптической подложки, смоченную органическим растворителем. Карусель может (дополнительно) поворачиваться далее, и на третьем этапе дополнительный состав покрытия (например, отверждаемый слой защитного покрытия) наносится на ранее наложенный отверждаемый (или, по меньшей мере, частично отвержденный) слой фотохромного покрытия из определенного/отдельного третьего резервуара 80. Шаговое вращение карусели может осуществляться платформой 60, которая выводит резервуары 80 из совмещения с оптической подложкой, благодаря чему случайные капли из промежуточных резервуаров 80 не мешают выполнению нужного режима нанесения покрытия, и, например, на втором этапе отверждаемый состав фотохромного покрытия может быть должным образом очищен перед его нанесением на поверхность оптической подложки, смоченную органическим растворителем. Выполнение двух или более этапов нанесения покрытия в соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения дает возможность устройству для нанесения покрытия способом центрифугирования наносить и формировать различные комбинации слоев покрытия, наложенных один на другой, причем покрывающие слои имеют такую же или другую толщину по сравнению со смежным (или примыкающим) слоем.
[00121] В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования содержит по меньшей мере один обособленный блок отверждения (например, блоки отверждения 92, 94 и 96) или интегрировано с ним, чтобы выборочно и независимо отвердить (например, по меньшей мере, частично) каждое покрытие, нанесенное на оптическую подложку. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения устройство для нанесения покрытия способом центрифугирования содержит несколько отдельных блоков отверждения (например, два блока отверждения или более, например, блоки отверждения 92, 94 и 96) или интегрировано с ними. Каждый блок отверждения выборочно и независимо отверждает (например, по меньшей мере, частично) каждое покрытие, нанесенное на оптическую подложку. После нанесения нужного материала покрытия, содержащегося в баке 50 устройства для нанесения покрытия, роботехнический манипулятор 18 снова приводится в соприкосновение с оптической подложкой и на шаге 88 перемещает ее в заданный блок отверждения (92, 94 или 96). В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения каждый блок отверждения независимо содержит, по меньшей мере, один из блоков: (I) блок 96 термического отверждения; (II) блок 94 УФ-отверждения; (III) блок 92 ИК-отверждения и (IV) комбинации по меньшей мере двух из блоков (I), (II) и (III).
2
[00122] Блок 94 УФ-отверждения (ФИГ. 1) гибкого устройства 10 для нанесения покрытия содержит сдвигающийся ящик и вращающийся держатель 40’’ (который в некоторых вариантах исполнения может являться вращающимся вакуумным держателем 40’’) для выборочного размещения нужной оптической подложки, которая должна быть отверждена. В некоторых вариантах исполнения вокруг вращающегося держателя 40’’ может быть установлено вогнутое или расположенное под углом отражающее зеркало (не показано), которое способствует отверждению кромки или улучшает его. Когда на вращающемся держателе 40’’ блока 94 УФ-отверждения находится оптическая подложка с нанесенным покрытием, ящик закрывается, а заслонка открывается, чтобы подвергнуть оптическую подложку в блоке 94 УФ-отверждения воздействию УФ-света (например, от ртутной или галогенной лампы). В некоторых вариантах исполнения вращающийся держатель 40’’ в блоке 94 УФ-отверждения может вращаться с медленными скоростями, чтобы обеспечить равномерное отверждение. Время отверждения в блоке 94 УФ-отверждения может меняться в зависимости, например, от конкретного покрытия. Блок 92 ИК-отверждения может иметь такую же конструкцию, как блок 94 УФ-отверждения, но содержит соответствующий ИК-источник. Время отверждения в блоке 92 ИК-отверждения может также меняться в зависимости, например, от конкретного покрытия. В некоторых вариантах исполнения каждый блок отверждения может содержать атмосферу, выбранную из инертных атмосфер (например, в числе прочего, аргоновой и (или) азотной) и (или) реактивных атмосфер (например, в числе прочего, кислорода, CO и (или) CO).
[00123] В некоторых вариантах исполнения блок 96 термического отверждения дополнен пропускным конвейером 98 (или связан с ним) и участком 100 накопления. В термическом блоке отверждения оптические подложки, которые должны быть подвергнуты термическому отверждению помещаются на входной конвейер, например помещаются рядом на конвейер 98. Скорость конвейера выбирается таким образом, чтобы оптические подложки с нанесенным покрытием подвергались в блоке 96 отверждения воздействию нужной температуры. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения печь термического блока отверждения 96 может быть электрической и (или) газовой (например, печью с горящим природным газом). Продолжительности отверждения и температурные режимы могут изменяться в зависимости, например, от покрытия, которое должно быть отверждено. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения оптические подложки с нанесенным покрытием подвергаются воздействию температуры 115-135°C в течение 20-40 минут, например 125°C в течение 30 минут в термическом блоке отверждения. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения после, по меньшей мере, частичного отверждения оптические подложки с нанесенным покрытием переносятся на участок 100 накопления, предназначенный для накопления нужного количества оптических подложек так, чтобы их края не соприкасались краями (например, не ограничиваясь этим, до 30 оптических подложек с нанесенным покрытием).
[00124] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения конвейер 98 используется совместно с роботехническим манипулятором 18 для выдачи отвержденных, по меньшей мере частично, оптических подложек с нанесенным покрытием из блока ИК-отверждения и (или) блока УФ-отверждения. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения используется отдельный выходной конвейер (не показан), который проходит через блок 96 термического отверждения для переноса оптических подложек с нанесенным покрытием на участок 100 накопления.
[00125] В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения перед отверждением оптическая подложка может подвергаться мытью, покрытию, повторному мытью и последующему покрытию тем же самым или другим покрывающим материалом. В некоторых других вариантах воплощения настоящего изобретения оптическая подложка с нанесенным и отвержденным покрытием может быть возвращена из блока отверждения (92, 94 или 96) в следующее: (I) блок мытья и сушки и (или) (II) бак 50 устройства для нанесения покрытия, в котором на нее наносится следующий материал покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения оптическая подложка может перемещаться из участка 100 накопления обратно в загрузочный блок 20 для последующего нанесения на нее одного или нескольких материалов покрытия.
[00126] В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения оптическая подложка помещается на вращающийся держатель (например, вращающийся держатель 40) бака устройства для нанесения покрытия способом центрифугирования (например, бака 50 устройства для нанесения покрытия способом центрифугирования) устройства для нанесения покрытия способом центрифугирования (например, устройства 10 для нанесения покрытия способом центрифугирования). Затем на поверхность оптической подложки, вращаемой вращающимся держателем (например, вращающимся держателем 40), наносится первый органический растворитель, в результате чего создается оптическая подложка с поверхностью, смоченной органическим растворителем. Затем на смоченную органическим растворителем поверхность оптической подложки, вращаемой вращающимся держателем (например, вращающимся держателем 40), наносится отверждаемый состав фотохромного покрытия, в результате чего на поверхности оптической подложки создается отверждаемый фотохромный слой. Как уже указывалось ранее в настоящем документе, и в соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения, отверждаемый состав фотохромного покрытия содержит второй органический растворитель, причем первый органический растворитель и второй органический растворитель могут смешиваться друг с другом.
[00127] В соответствии с некоторыми другими вариантами воплощения настоящего изобретения слой фотохромного покрытия на оптической подложке отверждается, по меньшей мере частично, в первом блоке отверждения (например, блоке отверждения, который содержит устройство УФ-отверждения, устройство ИК-отверждения и (или) устройство термического отверждения). Затем оптическая подложка, которая имеет отвержденный, по меньшей мере частично, слой фотохромного покрытия, помещается на вращающийся держатель (например, вращающийся держатель 40) бака для нанесения покрытия (например, бака 50 для нанесения покрытия) в устройстве для нанесения покрытия способом центрифугирования (например, устройства 10 для нанесения покрытия методом центрифугирования). На следующем шаге на отверждаемый (или, по меньшей мере, частично отвержденный) фотохромный слой оптической подложки, вращаемой вращающимся держателем (например, вращающимся держателем 40), наносится отверждаемый состав защитного покрытия, в результате чего на отвержденном, по меньшей мере частично, слое фотохромного покрытия создается слой защитного покрытия. На еще одном следующем шаге слой защитного покрытия на оптической подложке отвержден, по меньшей мере частично, во втором блоке отверждения (например, блоке отверждения, который содержит устройство УФ-отверждения, устройство ИК-отверждения и (или) устройство термического отверждения.
[00128] В соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения, первый и второй блоки отверждения являются одинаковыми. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения и второй блоки отверждения являются одинаковыми, расположены в одном физическом месте и могут содержать одинаковые устройство или устройства.
[00129] В соответствии с некоторыми воплощениями настоящего изобретения, первый и второй блоки отверждения являются различными. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения первый и второй блоки отверждения являются различными, расположены в разных физических местах и могут содержать одинаковые или разные устройство или устройства.
[00130] В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения состав фотохромного покрытия содержится во втором резервуаре, а отверждаемый состав защитного покрытия – в третьем резервуаре; второй и третий резервуары располагаются на индексируемой платформе с резервуарами для покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения настоящий способ предусматривает перемещение второго резервуара в положение для выдачи, для того чтобы нанести состав фотохромного покрытия на поверхность оптической подложки, смоченную органическим растворителем, и перемещение третьего резервуара в вышеупомянутое положение для выдачи, для того чтобы нанести отверждаемый состав защитного покрытия на отверждаемый (или, по меньшей мере, частично отвержденный) слой фотохромного покрытия.
[00131] В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения первый органический растворитель хранится в первом резервуаре, состав фотохромного покрытия – во втором резервуаре, а отверждаемый состав защитного покрытия – в третьем резервуаре; второй и третий резервуары располагаются на индексируемой платформе с резервуарами для покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения настоящий способ предусматривает также: перемещение первого резервуара в положение для выдачи, чтобы нанести на поверхность оптической подложки первый органический растворитель, в результате чего на оптической подложке создается поверхность, смоченная органическим растворителем; перемещение второго резервуара в положение для выдачи, для того чтобы нанести состав фотохромного покрытия на поверхность оптической подложки, смоченную органическим растворителем, и перемещение третьего резервуара в положение для выдачи, для того чтобы нанести отверждаемый состав защитного покрытия на отверждаемый (или, по меньшей мере, частично отвержденный) слой фотохромного покрытия.
[00132] В соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения, первый, второй и третий резервуары независимо содержат бесклапанное выпускное отверстие, независимо расположенное на наружном конце каждого резервуара, через которое в каждом конкретном случае независимо выпускается первый органический растворитель, состав фотохромного покрытия и состав защитного покрытия.
[00133] В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения отверждаемый слой фотохромного покрытия полностью отвержден до дополнительного нанесения на него одного или более дополнительных слоев покрытия, например, слоя защитного покрытия. В некоторых вариантах воплощения настоящего изобретения перед нанесением на слой фотохромного покрытия одного или нескольких других дополнительных слоев покрытия отвержденный слой фотохромного покрытия может быть подвергнут дополнительному этапу мойки (например, в блоке 30 мытья и сушки) и (или) дополнительному этапу плазменной обработки (например, в плазменной камере 14), в соответствии с некоторыми вариантами воплощения настоящего изобретения.
[00134] Настоящее изобретение более подробно описано в следующих примерах, которые предназначены только для иллюстративных целей, поскольку для специалистов в данной области его многочисленные модификации и изменения будут очевидны. Если не указано иное, все части и все проценты даны по отношению к весу.
ОБРАЗЦЫ
[00135] Все образцы, описанные ниже, используют в качестве подложки с базой 5,50 76-мм полуобработанные однофокальные поликарбонатные линзы, поставляемые компанией Gentex Optics. Перед нанесением покрытия способом центрифугирования каждую линзу подвергают обработке кислородной плазмой, используя плазменное устройство PE-50 очистки, закупленное у компании PlasmaEtch, Inc. Плазменная очистка была выполнена с использованием параметров, перечисленных в Таблице 1.
<b>ТАБЛИЦА 1</b>
<b>Параметры очистки плазменным травлением с использованием устройства PE-50</b>
Давление
300 мТорр
Поток кислорода
7 куб. см/мин
Генератор плазмы
120-Вт 13,56-МГц радиочастотный источник питания при 100%
Время обработки
3 минуты
[00136] Все слои растворителя и слои покрытия были нанесены с помощью устройства для нанесения покрытий способом центрифугирования, содержащего несколько резервуаров, которые могут последовательно наносить различные материалы на переднюю (выпуклую) поверхность подложки линзы. В следующем образце и сопоставимых образцах слой растворителя N-метил пирролидон (NMP), если он присутствовал в процессе, был нанесен из первого резервуара. Все процессы нанесения NMP происходили при вращении в течение 2 секунд со скоростью 1250 об/мин до начала следующего этапа. Фотохромное полиуретановое покрытие, полученное путем смешивания компонентов, перечисленных в таблице 2, было нанесено из второго резервуара при вращении течении 3 секунд со скоростью 1600 об/мин.
<b>ТАБЛИЦА 2</b>
<b>Фотохромные полиуретановые покрывающие составы</b>
Компонент
Вес %
NMP
28,32
Акриловый полиол<sup>1</sup>
17,770
DURANOL  T5652<sup>2</sup>
16,040
TRIXENE  BI7960<sup>3</sup>
30,603
K-KAT  348<sup>4</sup>
0,483
BYK  333<sup>5</sup>
0,036
SILQUEST  A-187<sup>6</sup>
1,914
TINUVIN  144<sup>7</sup>
0,966
IRGANOX  245<sup>8</sup>
0,966
KEYPLAST  Magenta RB<sup>9</sup>
0,002
Фотохромные красители<sup>10</sup>
2,899
1
Получен путем свободной радикальной полимеризации оксипропилметакрилата (40,4%), бутилметакрилата (57,6%) и акриловой кислоты (2,0%) со средним молекулярным весом 5500, как определено по методу GPC по стандарту полистирола с тетрагидрофурановым растворителем. Содержание твердой фазы уменьшено до 61% путем использования ацетата метилового эфира дипропиленгликоля.
2
Поликарбонатдиол, поставляемый компанией Asahi Kasei.
3
Гександиизоцианатбиурет, блокированный диметилпиразолом, поставляемый компанией Baxenden.
4
Висмуткарбоксилатовый катализатор, поставляемый компанией King Industries.
5
Поверхностно-активное вещество, поставляемое компанией BYKChemie.
6
Промотер адгезии из эпоксидного силана, поставляемый компанией Momentive.
7
Светостабилизатор на основе пространственно-затрудненных аминов, поставляемый компанией BASF Company.
8
Антиоксидант, поставляемый компанией BASF Company.
9
Малиновый краситель, поставляемый компанией Keystone Aniline Corporation.
10
Смесь нафтопирановых фотохромных материалов в пропорциях, предназначенных для придания покрытию серого оттенка при воздействии УФ-излучением.
[00137] Каждый из образцов и сопоставимые образцы были изготовлены в соответствии с таблицей 3, применяя указанные количества веществ и используя параметры вращения, описанные выше. В образце 1 фотохромное покрытие было нанесено в течение 5 секунд после завершения нанесения NMP, так что вся поверхность оптической подложки оставалась влажной. Для сопоставимого образца CE-1 выполнялся дополнительный этап испарения первого нанесенного растворителя путем помещения в печь при 125°С в течение 30 минут до нанесения фотохромного покрытия. Сопоставимые образцы CE-2 и CE-3 не были покрыты первым растворителем до нанесения фотохромного покрытия.
[00138] После нанесения слоя фотохромного покрытия, все оптические подложки с нанесенным покрытием были отверждены в термической конвекционной печи в течение 1 часа при температуре 125°C до качественной оценки подложки с покрытием. Результат, названный “полностью покрытой, приемлемой линзой”, представляет собой покрытие, которое нанесено равномерно и непрерывно на всю переднюю поверхность линзы, как представлено на ФИГ. 3А чертежей. Результат, названный “частично покрытая, неприемлемая линза”, указывает, что имеются участки передней поверхности линзы, которые остались без покрытия после нанесения покрытия способом центрифугирования, как представлено на ФИГ. 3B чертежей.
<b>ТАБЛИЦА 3</b>
<b>Создание оптических подложек с фотохромным покрытием</b>
Образец
Объем дозы NMP (мл)
Вес влажной пленки NMP, г
Объем дозы фотохромного покрытия, мл
Вес влажной пленки фотохромного покрытия, грамм
Отходы фотохромного покрытия, грамм
Результаты
1
0,50
0,051
0,327
0,257
0,070
Полностью покрытые, приемлемые линзы
CE-1
0,50
0
0,327
0,211
0,116
Частично покрытые, неприемлемые линзы
CE-2
0
0
0,327
0,201
0,126
Частично покрытые, неприемлемые линзы
CE-3
0
0
7
0,250
6,750
Полностью покрытые, приемлемые линзы
[00139] Образец 1 представляет собой изготовление полностью покрытых, приемлемых линз путем нанесения первого растворителя, что обеспечивает тем самым смачивание поверхности оптической подложки, с последующим нанесением фотохромного покрытия согласно настоящему изобретению. Сопоставимые образцы CE-1 и CE-2 демонстрируют эффект в случае, когда поверхность оптической подложки не смачивается растворителем при нанесении такого же количества фотохромного покрытия. Наконец, сопоставимый образец CE-3 демонстрирует относительно большое количество фотохромного состава покрытия, и, как следствие, отходов, необходимых для получения полностью покрытой, приемлемой линзы в отсутствие поверхности, смоченной органическим растворителем согласно настоящему изобретению.
[00140] Настоящее изобретение описано со ссылками на конкретные подробные сведения о его конкретных воплощениях. Не предполагается, что подобные подробные сведения ограничивают объем настоящего изобретения за исключением случаев, когда и в той мере, насколько они включены в соответствующие пункты формулы изобретения.