CN109476100A - 用于用光致变色涂料精确涂布眼科透镜的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

制造光学制品(10)的方法包括供应第一涂料组合物(A)和供应一种或多种另外的涂料组合物(B)至涂布装置(100)的超声排放喷嘴(102)。第一涂料组合物(A)和一种或多种另外的涂料组合物(B)的至少一者为光致变色涂料组合物。所述方法包括在涂布装置(100)的超声排放喷嘴(102)处混合第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物，和将第一涂料组合物(A)与一种或多种另外的涂料组合物(B)的混合物(C)施加至光学制品(10)的至少一部分，从而当暴露至光化辐射时在光学制品上提供图案(24)。将第一涂料组合物(A)与一种或多种另外的涂料组合物(B)的混合物(C)从超声排放喷嘴(102)作为雾化的微滴的受控的、预定图案进行施加。

Description

用于用光致变色涂料精确涂布眼科透镜的方法和装置
发明背景
发明领域
本发明涉及制造光学制品，如光学透镜的方法，其包括将光学制品用第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物的混合物在光学制品的至少一部分上以雾化的微滴的受控的、预定图案涂布。本发明还涉及具有这样的涂层的光学制品。
相关领域的描述
关于光学制品，如眼科透镜，可以使一个或多个表面经历处理，以增强光学制品的整体性能和功能。这样的处理的实例包括在光学基材的表面上形成一个或多个涂层，如底漆涂层、硬涂层、光致变色涂层和/或抗反射涂层。
本领域中已知由聚合物材料制备光可透射性光学制品，其中所述光学制品包括光致变色染料。本领域中还已知提供用于使光学制品(如透镜)染色的梯度涂料。梯度染色(tinting)效果提供的功能上的有利之处在于，透镜通常在透镜的第一部分，如透镜的顶部处具有较高的颜色密度，用于改进的距离观察，在透镜的第二部分，如透镜的底部处具有较小的颜色密度。梯度染色效果还为时尚和风格增添了美学效应。
可以使用许多不同的技术将一个或多个涂层施加在光学基材的表面上。在一些实例中，可以将光学基材浸入液体中。在将光学基材从液体中拉出之后，液体在光学基材的一个或多个经浸没的表面上形成涂布层。在其它实例中，将液体涂料沉积至光学基材的表面上，然后将所述光学基材以高的速率旋转，以将涂料铺展成覆盖光学基材的表面的薄的膜。在各种实例中，可以将一种或多种涂层加热或暴露至辐射，如紫外辐射，以固化涂层。
一般而言，将涂料施加在光学制品上需要精确控制膜厚度，从而保证均匀的外观和性能。已知各种方法以在光学制品上实现梯度的光致变色涂层。通常，通过将透镜浸入或浸没在染料浴中而完成眼镜透镜的梯度染色。该过程需要比固体染色或着色所需要的更精确和可再现的加工。此外，一些光学基材，如聚碳酸酯透镜材料非常差地吸收染料。虽然已开发了方法来克服这些加工困难，但是这样的方法经常需要另外的制造步骤，因此增加了另外的制造成本。
将需要开发使用在光学基材上产生精确的膜厚度的涂布方法生产光学制品的新方法。将另外需要提供制备梯度光致变色光学元件的成本有效的方法，其中可以将吸光性组合物以对光学制品的表面受控和预定的梯度图案施加至光学制品，从而在将光学制品暴露至光化辐射时产生梯度图案。
发明内容
根据一些实施方案，制造光学制品的方法可以包括将第一涂料组合物供应至涂布装置的超声排放喷嘴和将一种或多种另外的涂料组合物供应至涂布装置的超声排放喷嘴。第一涂料组合物以及一种或多种另外的涂料组合物的至少一种可以为光致变色涂料组合物。所述方法可以另外包括将第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物在涂布装置的超声排放喷嘴处混合以及将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物施加至光学制品的至少一部分，从而在暴露至光化辐射时在光学制品上提供图案。可以将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物从超声排放喷嘴作为雾化的微滴的受控的、预定图案进行施加。
根据其它实例，图案可以为梯度图案。梯度图案可以为线型、曲线型、径向型或其组合。可以通过相对于一种或多种另外的涂料组合物的流速控制第一涂料组合物的流速而形成梯度图案。相对于一种或多种另外的涂料组合物的流速控制第一涂料组合物的流速可以改变混合物中的光致变色涂料组合物的浓度。可以通过改变光学制品上的混合物的厚度而形成梯度图案。可以将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物作为具有均匀的厚度的涂层施加在光学制品上。可以将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物作为具有不均匀的厚度的涂层施加在光学制品上。可以将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物在单次通过(single pass)或多次通过(multiple passes)中施加在光学制品上。第一涂料组合物可以具有一个或多个第一反应性基团，其选自异氰酸酯和环氧基。一种或多种另外的涂料组合物可以具有第二反应性基团，其选自羟基、硫醇、伯胺、仲胺、氨基甲酸酯和羧酸。第一涂料组合物可以具有异氰酸酯第一反应性基团和一种或多种另外的涂料组合物可以具有羟基第二反应性基团。光学制品可以选自光学透镜、滤光器、窗、护目镜(visor)、镜子和显示器，优选光学透镜，更优选眼科透镜。超声排放喷嘴可以具有48-120kHz的频率。可以通过本文中所描述的方法获得光学制品。
根据另外的实例，用于将材料施加至光学制品的装置可以包括用于保持光学制品的保持器和用于混合第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的超声排放喷嘴。可以构造超声排放喷嘴，用于将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的雾化的混合物施加至光学制品的至少一部分。装置可以包括用于将第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物单独供应至超声排放喷嘴的工具以及控制器，所述控制器用于在将雾化的混合物施加至光学制品的至少一部分之前将保持器和超声排放喷嘴的至少一者相对彼此进行定位和控制超声排放喷嘴的涂布操作，从而在暴露至光化辐射时在光学制品上提供图案。图案可以为梯度图案。梯度图案可以为线型、曲线型、径向型或其组合。
本文中描述的光学制品的这些和其它特征和特性以及制造这样的制品的方法在考虑全部形成该说明书的一部分的以下说明书和所附的权利要求，参考附图时将会变得更加显而易见，其中相同的附图标记在各个图中表示相应部分。然而，应该清楚地理解，附图仅出于说明和描述的目的。除非上下文明确地另外表明，如本说明书和权利要求书中所使用，单数形式“一(a/an)”和“该/所述”包括复数个指示物。
附图说明
图1为根据本发明的方法制备的构造为具有一个或多个涂布层的光学基材的代表性透视图；
图2为根据一个实例的光学制品的代表性横截面侧视图；
图3为用于将一个或多个涂层施加在光学制品上的涂布装置的代表性透视图；
图4为图3中所示的涂布装置的喷嘴的代表性横截面侧视图；和
图5为根据本发明的方法制得的示例性涂层图案和光学制品的代表性顶部视图。
在图1-5中，除非另外指明，否则相同的字符(character)表示相同的组件。
具体实施方式
如本文中所使用，术语“光学”意指关于光和/或视觉或与光和/或视觉相关。例如，根据本文中公开的各个非限制性实例，光学元件、制品或器件可以选自眼科元件、制品和器件，显示器元件、制品和器件，护目镜，窗和镜子。
如本文中所使用，术语“眼科”意指关于眼和视觉或与眼和视觉相关。眼科制品或元件的非限制性实例包括矫正和非矫正透镜，包括单视或多视透镜，其可以为分段的(segmented)或非分段(non-segmented)的多视透镜(例如，但不限于，双焦透镜、三焦透镜和渐进式透镜)以及用于纠正、保护或增强(以化妆或其它方式)视觉的其它元件，包括但不限于，接触透镜、眼内透镜、放大透镜和保护性透镜或护目镜。
如本文中所使用，术语“眼科基材”意指透镜，部分成形的透镜和透镜毛坯。
如本文中所使用，术语“显示器”意指以文字、数字、符号、设计或图的方式可见的或机器可读的信息表现。显示器元件、制品和器件的非限制性实例包括屏幕和监视器。
如本文中所使用，术语“涂层”意指来源于可流动的组合物的经支撑的膜，其可以或可以不具有均匀的厚度，并且特别排除聚合物片材。
如本文中所使用，术语“片材”意指具有大体均匀的厚度并且能够自支撑的预成形的膜。
如本文中所使用，术语“受控的、预定图案”意指通过在涂层表面上在预设定的部分中经管理和经组织地沉积涂层材料而形成的图案。
如本文中所使用，术语“聚合物”意指均聚物(例如，由单种单体物类制备)、共聚物(例如，由至少两种单体物类制备)和接枝聚合物。
如本文中所使用，术语“(甲基)丙烯酸…酯”和类似术语，如“(甲基)丙烯酸酯”意指甲基丙烯酸…酯和/或丙烯酸…酯。如本文中所使用，术语“(甲基)丙烯酸”意指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。
如本文中所使用，术语“光致变色”和类似术语，如“光致变色化合物”和“光致变色涂料化合物”意指具有响应于至少光化辐射的吸收而改变的对至少可见辐射的吸收光谱。另外，如本文中所使用，术语“光致变色材料”意指适用于显示器光致变色性质(即，适合于具有响应于至少光化辐射的吸收而改变的对至少可见辐射的吸收光谱)的任何物质，并且其包括至少一种光致变色化合物。
如本文中所使用，术语“光致变色化合物”、“光致变色组合物”和“光致变色涂料组合物”包括热可逆性光致变色化合物以及非热可逆性光致变色化合物。本文中使用的术语“热可逆性光致变色化合物/材料”意指能够响应于光化辐射从第一状态，例如“透明状态”转变至第二状态，例如“经着色状态”并且响应于热能而转变回第一状态的化合物/材料。本文中使用的术语“非热可逆性光致变色化合物/材料”意指能够响应于光化辐射从第一状态，例如“透明状态”转变至第二状态，例如“经着色状态”并且响应于与经着色状态的一种或多种吸收基本上相同的一种或多种波长的光化辐射(例如，连续暴露至这样的光化辐射)而转变回第一状态的化合物/材料。
如本文中所使用，术语“反应性基团”意指化学结构中的原子或原子的结合的组，其意在或可以合理预期当暴露至反应性结构部分时经历化学反应。
如本文中用于修饰术语“状态”的术语“第一”和“第二”并不旨在指代任何特定顺序或时序(chronology)，而是指代两种不同的条件或性质。出于非限制性说明的目的，光致变色层的光致变色化合物的第一状态和第二状态可以在至少一种光学性质方面不同，例如，但不限于可见和/或UV辐射的吸收。因此，根据本文中公开的各种非限制性实例，光致变色层的光致变色化合物可以在第一和第二状态的每一种下具有不同的吸收光谱。例如，但在本文中并非限制性的，光致变色层的光致变色化合物可以在第一状态下为透明的并且在第二状态下为经着色的。替代地，光致变色层的光致变色化合物可以在第一状态具有第一颜色并且在第二状态具有第二颜色。
如本文中所使用，术语“光敏材料”意指物理上或化学上响应于电磁能量的材料，包括，但不限于，磷光材料和荧光材料。
如本文中所使用，术语“非光敏材料”意指物理上或化学上并不响应于电磁能量的材料，包括，但不限于，静态(static)染料。
如本文中所使用的术语“色相(hue)”明确地(in terms)意指纯的颜色，如“绿”、“红”或“洋红”并且包括两种纯色的混合，如“红-黄”(即，“橙”)或“黄-绿”。如本文中所使用的术语“颜色密度”意指，在暴露至光化辐射时，用着色剂组合物印刷的光学元件表面的区域的光学密度。较高的颜色密度导致较低的光透射百分比。出于本发明的目的，透镜底部最接近透镜佩戴者的颧骨，并且透镜顶部最接近透镜佩戴者的前额。该线性梯度颜色图案应当与本领域已知的径向梯度颜色图案，例如与透镜结合使用的颜色图案(其中颜色密度从透镜的中心点径向向外至外周而变化)不同。
如本文中所使用，术语“超声”是指具有高于大约20,000Hz(20kHz)的频率的一种或多种声波。
如本文中所使用，术语“在……上方形成”、“沉积在……上方”、“在……上方提供”、“施加在……上方”、“在……上方形成”、“处于……上方”或“定位在……上方”意指形成、沉积、提供、施加、处在或定位在下面的元件或下面的元件的表面上，但不必与下面的元件或下面的元件的表面直接(或邻接地)接触。例如，“定位在基材上方”的层并不排除位于所定位或形成的层与基材之间的一个或多个相同或不同组成的其它层、涂层或膜的存在。
如本文中所使用，空间上或方向上的术语，如“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“上方”、“下方”等涉及在附图中描绘的各种特征。然而，要理解的是，可以采取各种替代方向，并且因此这些术语不应被视为限制。
如本文中所使用，术语“基本上平行”意指两个物体之间的相对角度(如果延伸至理论交叉点)，如伸长的物体并且包括参考线，为0°至5°，或0°至3°，或0°至2°，或0°至1°，或0°至0.5°，或0°至0.25°，或0°至0.1°，包括所记载的值。
除非另外指明，否则所有本文中公开的范围或比例应被理解为包括归入其中的任意和所有子范围或子比例。例如，“1至10”的所指出的范围或比例应当被认为包括在最小值1与最大值10之间的任意和全部子范围(包括最小值1和最大值10)；即，以最小值1以上开始并且以最大值10结束的所有子范围或子比例，例如但不限于，1至6.1、3.5至7.8和5.5至10。
除了在操作实施例中或另有说明之外，用于说明书和权利要求中的表示成分的量、反应条件等的所有数字应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。
除非另外指明，否则在本文中引用的所有文献，例如但不限于发布的专利和专利申请应当被认为以其整体“通过引用并入”。
光学制品
在各种实例中，本公开内容一般性涉及光学制品10。光学制品10可以选自眼科制品或元件，显示器制品或元件，护目镜，窗，镜子，有源液晶盒制品或元件和无源液晶盒制品或元件。
参见图1，光学制品10具有朝前或顶表面12，朝后或底表面14和在顶表面12与底表面14之间延伸的侧表面16。当光学制品10为眼科透镜时，底表面14与穿戴光学制品10的个体的眼睛相对，侧表面16典型地位于支撑框架内，和顶表面12面向入射光(未示出)，所述入射光的至少一部分穿过光学制品10并且传入个体的眼睛中。在一些实例中，顶表面12、底表面14和侧表面16的至少一个可以为凸面、凹面或平面，或凸面、凹面和平面表面的一种或多种的组合。
参见图2，光学制品10通常包括光学基材20。光学制品10另外具有施加在光学制品10的表面，如顶表面12、底表面14和侧表面16的至少一个的至少一部分上方的第一涂布层22。光学制品10可以任选地包括施加在第一涂布层22的至少一部分上方的一个或多个另外的涂布层24。在一些实例中，第一涂布层22和/或一个或多个另外的涂布层24可以为第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物的混合物。
根据本发明的一些实施方案，光学制品10具有光学基材20，所述光学基材具有通常限定光学制品10的总体外部物理形状的外表面26。光学基材的外表面26可以限定光学制品10的顶表面12、底表面14和/或侧表面16的至少一部分(示于图1中)。在本公开内容的多个实例中，光学基材20的外表面26的至少一部分可以具有凹面表面、凸面表面或平面表面，或凸面、凹面和平面表面的一种或多种的组合。在一些实例中，外表面26的各个部分可以具有涂布层，如第一涂布层22或者一个或多个另外的涂布层24，其直接施加至光学基材20的外表面26。
眼科制品或元件的实例包括，但不限于，矫正和非矫正透镜，包括单视或多视透镜，其可以为分段的或非分段的多视透镜(例如，但不限于，双焦透镜、三焦透镜和渐进式透镜)以及用于纠正、保护或增强(以化妆或其它方式)视觉的其它元件，包括但不限于，接触透镜、眼内透镜、放大透镜和保护性透镜或护目镜。
显示器制品、元件和器件的实例包括，但不限于，屏幕，监视器，和安全元件，包括但不限于安全标记和认证标志。
窗的实例包括，但不限于，汽车和飞机透明体，滤光片，百叶窗和光学开关。
光学基材20可以包括无机材料、有机聚合物材料及其组合。光学基材20可以在一些实例中为眼科基材。适合用于形成眼科基材的有机材料的非限制性实例包括，但不限于，可用作眼科基材的本领域认可的聚合物，如用于制备用于光学应用的光学透明铸件，如眼科透镜的有机光学树脂。
适合用于形成本公开内容的光学制品10的光学基材20的无机材料的非限制性实例包括玻璃，如二氧化硅基玻璃，矿物，陶瓷和金属。例如，在一个非限制性实例中，光学基材20可以包括玻璃。
可以用于形成本公开内容的光学制品10的光学基材20的有机材料的非限制性实例包括聚合物材料，例如均聚物和共聚物，其由公开于美国专利5,962,617中以及美国专利5,658,501第15栏第28行至第16栏第17行中的单体或单体的混合物制备，所述美国专利的公开内容通过引用具体地引入本文。例如，这样的聚合物材料可以为热塑性或热固性聚合物材料，可以为透明的(transparent)或光学上透明的(clear)，和可以具有所需要的任何反射率。这样的所公开的单体和聚合物的非限制性实例包括：多元醇(碳酸烯丙酯)单体，例如烯丙基二甘醇碳酸酯，如二乙二醇双(碳酸烯丙酯)，其单体以商标CR-39由PPGIndustries,Inc.销售；聚脲-聚氨酯(聚脲-氨基甲酸酯)聚合物，其例如通过聚氨酯预聚物与二胺固化剂的反应制备，一种这样的聚合物的组合物以商标TRIVEX由PPG Industries,Inc.销售；多元醇(甲基)丙烯酰基封端的碳酸酯单体；二乙二醇二甲基丙烯酸酯单体；乙氧基化的酚甲基丙烯酸酯单体；二异丙烯基苯单体；乙氧基化的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体；乙二醇双甲基丙烯酸酯单体；聚(乙二醇)双甲基丙烯酸酯单体；氨基甲酸酯丙烯酸酯单体；聚(乙氧基化的双酚A二甲基丙烯酸酯)；聚(乙酸乙烯酯)；聚(乙烯醇)；聚(氯乙烯)；聚(偏氯乙烯)；聚乙烯；聚丙烯；聚氨酯；聚硫代氨基甲酸酯；热塑性聚碳酸酯，如衍生自双酚A和光气的碳酸酯连接的树脂，一种这样的材料以商标LEXAN销售；聚酯，如以商标MYLAR销售的材料；聚(对苯二甲酸乙二醇酯)；聚乙烯醇缩丁醛；聚(甲基丙烯酸甲酯)，如以商标PLEXIGLAS销售的材料；和通过使多官能异氰酸酯与多硫醇或聚环硫化物单体反应制备的聚合物，其为均聚的或者与多硫醇共聚和/或三聚的，多异氰酸酯，多异硫氰酸酯以及任选地烯属不饱和单体或卤化的含芳族的乙烯基单体。还考虑这样的单体的共聚物和所描述的聚合物和共聚物与其它聚合物的共混物，例如以形成嵌段共聚物或互穿网络产物。
涂布层
根据本公开内容的一些另外的实例，光学制品10包括具有外表面26和施加在外表面26的至少一部分上方的第一涂布层22的光学基材20。第一涂布层22可以为光学上透明的(没有颜色色相)，或其可以具有期望的颜色色相。第一涂布层22在一些另外的实例中可以包括静态染料、光致变色材料或其两种或更多种的组合，如在本文中将另外详细讨论那样。
本发明的方法另外包括在光学基材20的外表面26的至少一部分上方形成第一涂布层22。在一些实例中，可以在整个外表面26，如对应于光学组件10的顶表面12的外表面26上方形成第一涂布层22。第一涂布层22可以与外表面26共形(conformal)或其可以在外表面26上方形成平面表面，如图2中所描绘。当第一涂布层22与外表面26共形时，则外表面26的形貌保持在与在第一涂布层22与外表面26之间的界面处的表面相对的第一涂布层22的表面上。在各种实例中，可以将第一涂布层22作为至少两种涂料组合物的混合物使用涂布装置的超声排放喷嘴施加在光学基材20的外表面26的至少一部分上方，如本文中所描述。
在一些实例中，可以在第一涂布层22上方形成一个或多个另外的涂布层24。在一些实例中，可以在第一涂布层22的整个表面上方形成一个或多个另外的涂布层24。第二涂布层24可以与第一涂布层22共形或其可以在第一涂布层22的外表面或顶表面上方形成平面表面，如图2中所描绘。可以将第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的至少一者作为至少两种涂料组合物的混合物使用涂布装置的超声排放喷嘴施加在光学基材20的外表面26的至少一部分上方，如本文中所描述。
在光学制品10上或上方形成的第一涂布层22和其它的任选的膜和/或层(例如，但不限于一个或多个另外的涂布层24)各自具有至少足够的透明性(clarity)，从而允许穿过光学制品10观察电磁能量源和反射在光学制品10的表面上入射的电磁能量。在一些实例中，第一涂布层22和一个或多个另外的层24各自独立地具有大于0％并且小于或等于100％，如50％至100％的百分比透射率。在另外的实例中，第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24具有至少足够的反射率，从而允许反射在光学制品10的外表面上入射的电磁能量的至少一部分。
涂布方法和装置
如本文中所讨论，本发明涉及用于制备光学制品的方法和装置，所述光学制品在暴露至光化辐射时具有在光学制品的表面上的图案，如线型梯度图案。出于本发明的目的，“梯度图案”通过如下实现：将涂料组合物，如光致变色组合物(经由具有超声排放喷嘴的涂布装置)以这样的方式沉积至光学制品10的至少一个表面上，从而产生在将光学制品10暴露至光化辐射时在色相和/或颜色密度方面在光学制品10的区域上方的逐渐的、视觉上可辨别的变化。
参见图3，可以使用涂布装置100，如具有超声排放喷嘴102的涂布装置100制得光学制品10。将涂布装置100构造为将极细的微滴形式的涂层材料施加在表面，如光学基材20的一个或多个表面上。与涂布装置100有关的排放装置如超声排放喷嘴102具有与其有关的一个或多个喷嘴。将每个喷嘴构造来以连续或按需方式可控地排放涂层材料的多个微滴。控制器可以控制液滴的尺寸(涂层材料的体积)和形成和递送液滴时的速率。
超声喷雾涂布(雾化)技术是通过其将高频率的声波用于产生雾化的喷雾液体的方法。例如，可以将在超声频率振动的金属膜片用于产生雾化的液体微滴。可以将得到的微滴精确地针对待涂布的表面。超声排放喷嘴102典型地在主要由超声排放喷嘴102的长度确定的特定共振频率操作。超声排放喷嘴102的两个自由端应当为波腹(最大振动幅度的点)。超声排放喷嘴102产生正弦纵向驻波，从而使得最终达到临界振幅，在该临界振幅下毛细波的高度超过维持它们的稳定性所需的高度。结果是毛细波塌陷并且将液体的液滴从退化波的顶部喷射至超声排放喷嘴102的雾化表面。
已有利地发现超声雾化，如根据本发明的各个实例所使用那样，帮助赋予改进的过程控制和透镜的精确、均匀的薄的膜涂层。可以将现有和已知的超声雾化器(例如，用于电子工业中的超声喷雾装置，即具有包括压电传感器，接地和有源电极以及雾化表面的超声排放喷嘴的装置)用于本发明中。可以使用各种类型的超声喷嘴，例如Sono-TekTM48kHzImpact Style Ultrasonic喷嘴，型号：06-04-00918-003。超声喷雾的功率优选对于48kHz喷嘴而言在0.5瓦至12瓦的设定和对于120kHz喷嘴而言在0.5瓦至5.5瓦的设定。要注意的是，超声喷雾的功率为可以例如取决于所使用的一种或多种涂料组合物的密度和/或粘度而根据需要进行调节的参数。
参见图4，示例性超声排放喷嘴102具有壳体120，所述壳体具有至少一个延伸穿过壳体120的液体进料通道。壳体120具有膜片(未示出)，其在超声频率下振动以产生雾化的液体微滴。在一些实例中，壳体120具有延伸穿过其中的第一液体通道122和第二液体通道124。第一液体通道122和第二液体通道124基本上彼此平行延伸穿过壳体120。在一些实例中，第一液体通道122和第二液体通道124可以为同轴的，从而使得第一液体通道122和第二液体通道124之一延伸穿过第一液体通道122和第二液体通道124的另一个的孔。第一液体通道122和第二液体通道124的每一个具有沿着纵轴与第二端128相对的第一端126。第一液体通道122和第二液体通道124的每一个的第一端126与用于接收至少一种涂料组合物的储槽110流体连通。例如，第一液体通道122的第一端126可以与储槽110的第一部分流体连通以接收第一涂料组合物A，同时第二液体通道124的第一端126可以与储槽110的第二部分流体连通以接收一种或多种另外的涂料组合物B。第一涂料组合物A和一种或多种另外的涂料组合物B的至少一种可以为光致变色涂料组合物。
继续参考图4，第一液体通道122和第二液体通道124的第二端128在具有雾化表面132的喷嘴130中终止。喷嘴130具有用于递送流体穿过第一液体通道122的第一出口134和用于递送流体穿过第二液体通道122的第二出口136。在一些实例中，可以构造第一出口134来递送第一涂料组合物穿过第一液体通道122，同时可以构造第二出口136来递送一种或多种另外的涂料组合物穿过第二液体通道122。随着将第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物递送至喷嘴130的雾化表面132，涂料组合物在喷嘴130处混合并且通过超声排放喷嘴102的超声振动雾化成雾化的混合物C，然后被沉积在光学制品10的涂层表面上。
在各种实例中，可以控制一个或多个超声排放喷嘴102，来以雾化的微滴的受控的、预定图案施加均匀的或不均匀的厚度的经涂布的层。例如，一个或多个超声排放喷嘴102可以在光学基材20的整个涂层表面上方施加具有基本上均匀的厚度的涂层。在各种实例中，涂层表面上的经涂布的层的厚度可以为最小1μm至最大40μm，优选5μm至25μm。沉积在涂层表面上的涂层材料的微滴的密度可以为介于每英寸725滴至最大每英寸1400滴之间。在各种实例中，考虑到涂层材料在光学基材20的弯曲的表面上的移动，可以在光学基材20的区域中控制施加量。例如，在凸面光学基材20上，涂层材料在光学基材20的径向内部部分上的施加量可以高于涂层材料在光学基材20的径向外部部分上的施加量，从而形成具有均匀的厚度的涂布层。替代地，可以可变地在Z轴上随着喷嘴移动穿过透镜的面而调节喷嘴高度，从而保持等距高度。在其它实例中，涂布层可以具有在光学基材20的各个部分上的不均匀的厚度。
参见图3，涂布装置100包括具有工件保持器106和一个或多个超声排放喷嘴102的壳体104。在一些实例中，可以构造工件保持器106，以在涂布过程期间牢固地保持光学制品10。可以将多个光学制品10固定在工件保持器106之内。将每个光学制品10保持在工件保持器106之内，从而使得待涂布的光学制品10的表面(“涂布表面105”)朝向一个或多个超声排放喷嘴102。在涂布过程期间，将超声排放喷嘴102期望地定位在光学制品10之上的预定高度，例如使得超声排放喷嘴102的尖端优选在涂布表面105之上约10mm至约60mm，并且优选约25mm至约45mm。在一些实例中，涂布表面105的平面可以基本上垂直于从一个或多个超声排放喷嘴102喷射的涂料喷雾的向下的方向。在其它实例中，涂布表面105的平面可以相对于从一个或多个超声排放喷嘴102喷射的涂料喷雾的方向成介于约10度至约45度并且优选约20度至约30度之间的角度。在一些实例中，可以构造工件保持器106，以保持具有安装在其中的光学制品10的框架，如眼镜框架。可以将多个框架固定在工件保持器106之内。
工件保持器106相对于超声排放喷嘴102可以为固定的或可移动的。在一个实例中，使工件保持器106，连同固定至其的光学基材20，固定地保持在基座平台107上，同时将一个或多个超声排放喷嘴102连接在可移动的臂108上。在另一实例中，如在图3中所示，可以将工件保持器106定位在可沿着基座平台107线性移动的轨道上。可移动的臂108可以在一个、两个或三个轴上是可移动的，以将一个或多个超声排放喷嘴102在相对于工件保持器106和一个或多个光学基材20在期望的位置定位。另外或作为替代，可移动的臂108可以是围绕一个、两个或三个轴可转动的。以该方式，可移动的臂108可以具有至多六个自由度(在三个轴上平移和围绕三个轴旋转)以使超声排放喷嘴102相对于工件保持器106移动，从而将超声排放喷嘴102在相对于光学基材20的预定位置定位。可以手动移动可移动的臂108，或者其移动可以通过一个或多个与控制器电子连通的电机来控制。可以预先确定可移动的臂108的移动，如通过由控制器执行的计算机可执行指令。
在一些实例中，工件保持器106可以以至多六个自由度是可移动的，同时使一个或多个超声排放喷嘴102保持静止。在一些方面，工件保持器106和可移动的臂108可以以至多六个自由度是可移动的。在具有多于一个超声排放喷嘴102的实例中，每个超声排放喷嘴102可与独立于任意其它超声排放喷嘴102以至多六个自由度是可移动的。可以将未涂布的光学基材20负载在工件保持器106中，然后使用一个或多个超声排放喷嘴102涂布光学基材20的表面。然后可以将经涂布的光学基材20从工件保持器106移除，以允许负载随后的、未涂布的光学基材20。在一些实例中，可以在连续移动的基座107上提供多个工件保持器106(未示出)，从而使得可以在连续过程中涂布多个光学基材20。
每个超声排放喷嘴102与储槽110流体连通。可以通过一个或多个泵、注射器或其它流体递送工具将来自储槽110的流体递送至超声排放喷嘴102。当涂布装置100具有多于一个超声排放喷嘴102时，可以为每个超声排放喷嘴102提供单独的储槽110。在一些实例中，可以将多个超声排放喷嘴102的至少两个连接至共同的储槽110。将每个储槽110构造来储存待递送至一个或多个超声排放喷嘴102的涂料组合物112。以该方式可以同时在相同的光学基材20上通过使用多个超声排放喷嘴102沉积多种不同的涂层材料，以产生各种涂层和颜色。因此，第一涂布层22和/或一个或多个另外的涂布层24可以作为两种或更多种涂料组合物的混合物形成。在一个实例中，第一储槽110可以储存第一涂料组合物并且一个或多个另外的储槽110可以各自储存一种或多种另外的涂料组合物，所述涂料组合物待递送至超声排放喷嘴102并且作为第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物的雾化的混合物进行沉积。在其它实例中，可以由施加在一个或多个相继的层中的单种涂料组合物形成第一涂布层22和/或一个或多个另外的涂布层24。各种另外的器件，如加热器、混合器等可以与每个储槽110连接，用于准备涂层材料，然后将其递送至一个或多个超声排放喷嘴102。在一些实例中，可以控制涂料组合物的粘度，如通过提高或降低储槽110中的涂层材料的粘度。在另一实例中，还可以将在储槽110内加热涂料组合物用于控制涂料粘度，然后将涂层材料递送至基材。涂料组合物的优选的粘度范围为约5cps至约80cps，优选约30cps至约60cps。优选的涂料组合物期望地包括具有约0.3cps至约5cps的粘度的具有溶剂的涂料。
在一些实例中，可以以阵列布置多个超声排放喷嘴102。可以彼此平行地在相对于其中多个超声排放喷嘴102相对于光学基材20移动的方向成角度的方向上布置多个超声排放喷嘴102。以一定角度偏移(offset)超声排放喷嘴102允许完全覆盖各种形状和尺寸的光学基材20。在其它实例中，可以彼此相邻地线性在基本上平行或垂直于其中超声排放喷嘴102相对于光学基材20移动的方向的方向上布置超声排放喷嘴102。可以使超声排放喷嘴102彼此偏移最小0.5mm至最大5mm，优选2mm至3mm的距离。在其它实例中，光学基材20与超声排放喷嘴102的喷嘴之间的距离可以为最小10mm至最大60mm，优选25mm至45mm。
在涂布过程期间，可以将涂层材料，如用于施加第一涂布层22或一个或多个另外的涂布层24(示于图2中)的涂层材料在单次通过中施加在光学基材20上，其中使光学基材20保持静止并且使一个或多个超声排放喷嘴102移动，或其中使光学基材20移动并且使一个或多个超声排放喷嘴102保持静止，或其中使光学基材20和一个或多个超声排放喷嘴102二者移动或保持静止。可以使用单个超声排放喷嘴102或多个超声排放喷嘴102进行单次通过。在一些实例中，可以将涂层材料在两次或更多次通过中施加在光学基材20上，其中使光学基材20保持静止并且使一个或多个超声排放喷嘴102移动，或其中使光学基材20移动并且使一个或多个超声排放喷嘴102保持静止，或其中使光学基材20和一个或多个超声排放喷嘴102二者移动或保持静止。可以使用单个超声排放喷嘴102或多个超声排放喷嘴102进行两次或更多次通过。
参见图5，来自一个超声排放喷嘴102的喷雾图案113可以至少部分地与来自至少一个另外的超声排放喷嘴102的喷雾图案113重叠。喷雾图案113可以重叠喷雾图案宽度的最小50％至最大90％，优选60％至80％。另外，可以独立地控制每个超声排放喷嘴102的速率和流速。例如，每个超声排放喷嘴102移动时的速率可以从最小5mm/s至最大80mm/s，优选从45mm/s至55mm/s变化。在其它实例中，流动穿过超声排放喷嘴102的涂料组合物的流速可以从最小0.1ml/s至最大0.8ml/s，优选从0.3ml/s至0.6ml/s变化。
返回参考图4，涂布装置100可以具有用于控制涂布装置100操作的控制器114。可以构造控制器114来用于控制一个或多个超声排放喷嘴102的涂布操作，如将一种或多种涂料组合物递送至超声排放喷嘴102、一种或多种涂料组合物穿过超声排放喷嘴102的流速和每个超声排放喷嘴102的喷雾图案。控制器114还可以控制光学基材20和/或一个或多个超声排放喷嘴102的移动操作。另外，可以构造控制器114来控制涂层材料在一个或多个储槽110中的填充和递送操作。
在一些实例中，控制器114可以包括各种各样的离散的计算机可读介质组件，用于控制打印和/或移动操作。例如，该计算机可读介质可以包括可以由控制器114访问的任何介质，例如易失性介质、非易失性介质、可移动介质、不可移动介质、暂时性介质、非暂时性介质等。作为另外的实例，该计算机可读介质可以包括计算机存储介质，如在用于存储信息的任何方法或技术中实施的介质，如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据；随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存或其它存储器技术；CD-ROM，数字视频光盘(DVD)或其它光学磁盘存储器；磁性盒、磁性、磁盘存储器或其它磁性存储设备；或可用于存储所需信息并且可以由控制器114访问的任何其它介质。另外，该计算机可读介质可以包括通信介质，如计算机可读指令、数据结构、程序模块或调制数据信号中的其它数据，以及无线介质(如声信号、射频信号、光学信号、红外信号、生物测定信号、条形码信号等)。当然，任何上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
用户可以经由用户输入界面通过某些可附接或可操作的输入设备将命令、信息和数据，如与所需印刷层的艺术形式文件有关的信息输入至控制器114中。当然，可以使用各种各样的这样的输入设备，例如麦克风、轨迹球、操纵杆、触摸板、触摸屏幕、扫描仪等，包括便于将数据和信息从外部来源输入至控制器114的任何布置。数据和信息可以通过某些输出设备以可理解的形式或格式呈现或提供给用户，所述输出设备如监视器(以可视方式显示电子形式的该信息和数据)，打印机(以物理方式显示印刷形式的该信息和数据)，扬声器(以可听形式可听地呈现该信息和数据)等。可以设想任何这样的输出设备可用于向用户提供信息和数据。
控制器114可以通过使用通信设备在网络环境中操作，所述通信设备整合至控制设备114或远离控制设备114。使用这样的布置，控制器114可以与一个或多个远程计算机连接或以其它方式通信，例如但不限于个人计算机，服务器，路由器，网络个人计算机，对等设备或其他共同的网络节点。使用适当的通信设备，例如调制解调器，网络接口或适配器等，控制器114可以在局域网(LAN)和广域网(WAN)内操作和通过其通信，但是也可以包括其它网络，如虚拟专用网(VPN)、办公网络、企业网络、内联网、和互联网等。
如本文中所使用，控制器114包括或可操作以执行适当的定制设计的或常规软件以执行和实施本公开内容的方法和***的处理步骤，由此形成专用和特定的计算***。因此，当前发明的方法和***可以包括一个或多个控制器114或具有存储计算机可读程序代码或指令的计算机可读存储介质的类似计算设备，使得控制器114的处理单元执行、配置或以其它方式实施与本公开内容结合的本文中讨论的方法，过程和变换数据操纵。仍此外，控制器114可以为以下形式：个人计算机、个人数字助理、便携式计算机、膝上型计算机、掌上电脑、移动设备、移动电话、服务器或具有适当处理数据以有效实施当前发明的计算机实施的方法和***的必要处理硬件的任何其它类型的计算设备。
可以将具有一个或多个超声排放喷嘴102的涂布装置100用于在光学制品10上提供图案。所述图案可以为在光学制品10的一种或多种性质方面产生逐渐改变的图案。例如，可以在一个方向上跨过光学制品10的表面发生色相和/或颜色密度方面的逐渐改变。例如，当光学制品10为透镜时，可以从透镜的底部至透镜的顶部发生色相和/或颜色密度方面的改变，或反之亦然。即，从一侧到另一侧跨过透镜发生每种特定的涂料组合物的沉积并且在组成或涂层厚度方面改变，从而使得从底部到顶部发生色相和/或颜色密度方面的改变，或反之亦然。
在一些实例中，通过使用超声排放喷嘴102沉积第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物产生的图案可以为梯度图案，如线型梯度图案、曲线型梯度图案、径向型梯度图案或其组合。在各个实例中，梯度图案从透明(即，无色相)过渡至光致变色，其中第一涂料组合物包含至少一种光致变色染料并且一种或多种另外的涂料组合物不包含染料。在另外的实例中，梯度图案从一种色相的光致变色过渡至另一种色相的光致变色。在其它实例中，梯度图案从固定的染色过渡至光致变色，其中第一涂料组合物包含至少一种光致变色染料并且一种或多种另外的涂料组合物包含固定的染色染料。
在各种实例中，可以通过相对于一种或多种另外的涂料组合物穿过第二液体通道124的流速控制第一涂料组合物穿过第一液体通道122的流速形成梯度图案。在其中第一涂料组合物和第二涂料组合物的至少一种具有光致变色涂料组合物的实例中，相对于一种或多种另外的涂料组合物的流速控制第一涂料组合物的流速改变了混合物中的光致变色涂料组合物的浓度。在其它实例中，可以通过改变光学制品10上的混合物的厚度，如通过相对于光学制品10的第二部分的厚度，在光学制品10的第一部分上形成更厚的涂布层，形成梯度图案。
[预处理步骤]
在根据本公开内容的用于生产光学制品10的方法中，可以使光学基材20经历预处理步骤，然后用第一涂布层22涂布光学基材20。在该预处理步骤中，可以使光学基材20的至少一部分经历电晕处理。预处理可以包括，但不限于，等离子体、火焰、化学(例如苛性)或用于提高基材的表面能的任何处理，从而使得第一涂料润湿光学基材并且促进对光学基材的粘合性。例如，可以将光学基材用来自在500瓦和54kVA操作的Tantec EST-ElectricalService Treatment单元的电晕放电处理30至90秒，以活化基材的表面，如美国专利号8,608,988中所描述。
[固化步骤]
在根据本公开内容的一些实例的用于生产光学制品10的方法中，可以使第一涂布层22和/或一个或多个另外的涂布层24固化，如通过加热或暴露至辐射，如紫外(UV)辐射。在各种其它实例中，固化步骤除了本文中描述的加热和辐射处理以外或替代本文中描述的加热和辐射处理可以包括将第一涂布层22和/或一个或多个另外的涂布层24的至少一部分暴露至电子束辐射、微波辐射或用于固化涂料组合物的其它方法。
涂布层实例
可以用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的涂料组合物在一些实例中包括可固化树脂组合物和任选的溶剂。涂料组合物可以为本领域认可的液体涂料组合物和粉末涂料组合物的形式。涂料组合物可以为热塑性的、辐射可固化，如通过紫外辐射或电子束，或热固性的涂料组合物。在一些实例中，涂料组合物选自可固化或热固性涂料组合物。
可以与可固化涂料组合物一起使用的可固化树脂组合物的实例包括，但不限于：包括环氧化物官能聚合物，如含有(甲基)丙烯酸缩水甘油基酯残基的(甲基)丙烯酸系聚合物和环氧化物反应***联剂(例如，含有活性氢，如羟基、硫醇和胺)的可固化树脂组合物；包括活性氢官能聚合物，如羟基官能聚合物和封端的(或封闭的)异氰酸酯官能交联剂的可固化树脂组合物；包括活性氢官能聚合物，如羟基官能聚合物和三聚氰胺交联剂的可固化树脂组合物；可固化聚硅氧烷涂料组合物；和包括丙烯酸系官能单体的辐射可固化组合物。合适的可固化涂料组合物的另外的实例为本文中在下文作为本领域认可的硬涂料材料所描述的那些。
可以通过本领域普通技术人员已知的自由基聚合方法制备具有羟基官能度的乙烯基聚合物。在本发明的一些实例中，羟基官能乙烯基聚合物由大多数(甲基)丙烯酸酯单体制备并且在本文中被称为“羟基官能(甲基)丙烯酸系聚合物”。
可用于包括封端的异氰酸酯官能的交联剂的可固化涂料组合物中的羟基官能聚酯可以通过本领域认可的方法制备。典型地，使二醇和二羧酸或二羧酸的二酯以这样的比例反应，从而使得羟基基团的摩尔当量大于羧酸基团(或羧酸基团的酯)的摩尔当量，同时从反应介质中除去水或醇。
羟基官能氨基甲酸酯可以通过本领域认可的方法制备。典型地，使一种或多种二官能的异氰酸酯与一种或多种具有两个活性氢基团的材料(例如，二醇或二硫醇)反应，从而使得活性氢基团比异氰酸酯基团的比例大于1，如技术人员已知的那样。
“封端的(或封闭的)异氰酸酯交联剂”意指具有两个或更多个封端的异氰酸酯基团的交联剂，所述封端的异氰酸酯基团可以在固化条件下，例如在升高的温度脱封端(或脱封闭)，以形成游离异氰酸酯基团和游离封端基团。通过交联剂的脱封端形成的游离异氰酸酯基团典型地能够与活性氢官能聚合物的活性氢基团(例如与羟基官能聚合物的羟基)反应并且形成基本上永久的共价键。
期望的是，封端的异氰酸酯交联剂的封端基团在从异氰酸酯脱封端时(即，当其变成游离封端基团时)并不不利地影响可固化涂料组合物。例如期望的是，游离封端基团既不作为气泡变得被捕获在固化的膜中，也不过度地使固化的膜增塑。可用于本发明中的封端基团典型地具有这样的特征：其为非逸出性的(non-fugitive)或者能够在形成中的涂层玻璃化之前从其中基本上逃逸。典型地，游离的封端基团在形成中(例如，固化中)的涂层玻璃化之前从其中基本上逃逸。
封端的异氰酸酯交联剂的封端基团的类别可以选自，但不限于：羟基官能化合物，例如直链或支链C2-C8醇、乙二醇丁醚、苯酚和对羟基甲基苯甲酸酯；1H-唑类，例如1H-1,2,4-***和1H-2,5-二甲基吡唑；内酰胺，例如ε-己内酰胺和2-吡咯烷酮；酮肟，例如2-丙酮肟和2-丁酮肟。其它合适的封端基团包括，但不限于，吗啉、3-氨基丙基吗啉、3,5-二甲基吡唑和N-羟基邻苯二甲酰亚胺。
封端的异氰酸酯交联剂的异氰酸酯或异氰酸酯的混合物具有两个或更多个异氰酸酯基团(例如，3个或4个异氰酸酯基团)。可以用于制备封端的异氰酸酯交联剂的合适的异氰酸酯的实例包括，但不限于，单体二异氰酸酯，例如α,α'-亚二甲苯基二异氰酸酯、α,α,α',α'-四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯和1-异氰酸基-3-异氰酸基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯或IPDI)，以及含有异氰脲酸酯、脲二酮基(uretidino)、缩二脲或脲基甲酸酯连接基的单体二异氰酸酯的二聚体和三聚体，例如IPDI的三聚体。
封端的异氰酸酯交联剂还可以选自低聚的封端的异氰酸酯官能加合物。如本文中所使用，“低聚的封端的多异氰酸酯官能加合物”意指基本上不含聚合物扩链的物质。低聚的封端的多异氰酸酯官能加合物可以通过本领域认可的方法，例如由含有三个或更多个活性氢基团的化合物，例如三羟甲基丙烷(TMP)和异氰酸酯单体，例如1-异氰酸基-3,3,5-三甲基-5-异氰酸基甲基环己烷(IPDI)分别以1:3的摩尔比制备。在TMP和IPDI的情况下，通过使用本领域认可的缺乏进料和/或稀溶液合成技术，可以制备具有平均3个异氰酸酯官能度的低聚的加合物(例如，“TMP-3IPDI”)。然后将每TMP-3IPDI加合物的三个游离异氰酸酯基团用封端基团，例如直链或支链C2-C8醇封端。
为了催化封端的多异氰酸酯交联剂的异氰酸酯基团与羟基官能聚合物的羟基基团之间的反应，基于组合物的总树脂固体计，一种或多种催化剂典型地以例如0.1至5重量％的量存在于可固化光致变色涂料组合物中。有用的催化剂的类别包括，但不限于，金属化合物，尤其是有机锡化合物，例如辛酸锡(II)和二月桂酸二丁基锡(IV)，叔胺，例如二氮杂双环[2.2.2]辛烷，铋，和锌和锆羧酸盐。
可以用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的可固化涂料组合物(包括羟基官能聚合物和封端的异氰酸酯官能交联剂)典型地具有基于组合物的总树脂固体重量计55重量％至95重量％的量的存在于其中的羟基官能聚合物，例如基于组合物的总树脂固体重量计75重量％至90重量％。封端的异氰酸酯官能交联剂典型地以对应于这些记载的范围的余量的量，即5至45重量％，特别是10至25重量％存在于可固化树脂组合物中。
采用可以用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的可固化氨基甲酸酯树脂(urethane resin)组合物，封端的异氰酸酯交联剂中的异氰酸酯当量和羟基官能聚合物中的羟基当量的当量比例典型地在1:3至50:1，例如1:2至20:1的范围内。将包括羟基官能聚合物和封端的异氰酸酯官能交联剂的可固化涂料组合物典型地在120℃至190℃的温度固化10至60分钟的时间。
根据可以用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的各个实例的可固化涂料组合物的可固化树脂组合物包括：具有官能团的第一反应物(或组分)和作为交联剂的第二反应物(或组分)，所述交联剂具有对第一反应物的官能团呈反应性并且可以与之形成共价键的官能团。在一些实例中，第一涂料组合物包含一个或多个第一反应性基团，其选自异氰酸酯和环氧基，同时一种或多种另外的涂料组合物包含第二反应性基团，其选自羟基、硫醇、伯胺、仲胺、氨基甲酸酯和羧酸。在其它实例中，第一涂料组合物包含异氰酸酯第一反应性基团，和一种或多种另外的涂料组合物包含羟基第二反应性基团。在另外的实例中，第一涂料组合物包含环氧基第一反应性基团，和一种或多种另外的涂料组合物包含羧酸第二反应性基团。包含第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物的涂料组合物可以具有介于0.3:1与50:1之间的第一涂料组合物中的第一反应性基团与一种或多种另外的涂料组合物中的第二反应性基团的比例。可固化树脂组合物的第一和第二反应物可以各自独立地包括一种或多种官能物类，并且各自以足以提供具有期望的物理性质(例如光滑度、光学透明性、耐溶剂性和硬度)的组合的固化涂层的量存在。
可以用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的涂料组合物在一些实例中可以任选地另外包括溶剂。合适的溶剂的实例包括，但不限于，乙酸酯、醇、酮、二醇、醚、脂族化合物、环脂族化合物和芳族化合物。乙酸酯的实例包括，但不限于，乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸乙二醇酯。酮的实例包括，但不限于，甲基乙基酮和甲基-N-戊基酮。芳族化合物的实例包括，但不限于，甲苯、萘和二甲苯。在实例中，将一种或多种溶剂添加至第一反应物和第二反应物的每一种。合适的溶剂共混物包括例如，一种或多种乙酸酯，丙醇及其衍生物，一种或多种酮，一种或多种醇和/或一种或多种芳族化合物。如果存在的话，溶剂典型地以5至60重量％，或5至40重量％，或10至25重量％的量存在，基于涂料组合物的总重量计(包括溶剂重量)。
在一些实例中，可以用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的涂料组合物的可固化树脂组合物为可固化氨基甲酸酯(或聚氨酯)树脂组合物。可用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的可固化氨基甲酸酯树脂组合物包括：活性氢官能聚合物，如羟基官能聚合物；和封端的(或封闭的)异氰酸酯官能交联剂。可以用于这样的组合物中的羟基官能聚合物包括，但不限于，本领域认可的羟基官能乙烯基聚合物、羟基官能聚酯、羟基官能聚氨酯及其混合物。
可以用于形成第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层的可固化涂料组合物在一些实例中可以包括动力学增强添加剂，光引发剂和热引发剂。在一些实例中，可固化涂料组合物任选地含有用于流动和润湿的添加剂，流动控制剂，例如聚(2-乙基己基)丙烯酸酯，改进和优化涂料性质的辅助树脂，抗氧化剂，和紫外(UV)光吸收剂。有用的抗氧化剂、受阻胺光稳定剂和UV光吸收剂的实例包括由BASF以商标IRGANOX和TINUVIN商业上可得的那些。这些任选的添加剂在使用时典型地以至多10重量％(例如0.05至5重量％)的量存在，基于可固化树脂组合物的树脂固体的总重量计。
在一些实例中，第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层可以各自独立地包括静态染料、光致变色材料或其组合。替代地或另外地，本发明的光学制品10的光学基材20可以包括静态染料、光致变色材料或其组合。关于静态染料和光致变色化合物的以下描述可以在一些实例中存在于第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层中，还可应用至可以在一些实例中替代地或另外地存在于本发明的光学制品10的光学基材中的静态染料和光致变色化合物。
可以存在于第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层中的静态染料的类别和实例包括，但不限于，本领域认可的无机静态染料和有机静态染料。
可以存在于第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层中的光致变色化合物的类别包括，但不限于，“常规光致变色化合物”。如本文中所使用，术语“常规光致变色化合物”包括热可逆性和非热可逆性(或光可逆性)光致变色化合物二者。通常，尽管本文中没有限制，但是当彼此组合地使用两种或更多种常规光致变色材料时，可以选择各种材料以彼此补充来产生所需的颜色或色相。例如，可以根据本文中所公开的某些非限制性实例使用光致变色化合物的混合物，以获得某些活化的颜色，如近中性灰色或近中性棕色。参见例如，美国专利5,645,767第12栏第66行至第13栏第19行，将其公开内容通过引用具体引入本文，其描述了限定中性灰或棕色的参数。
可以存在于第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层中的光致变色材料或化合物的实例包括，但不限于，茚并稠合的萘并吡喃、萘并[1,2-b]吡喃、萘并[2,1-b]吡喃、螺芴并[1,2-b]吡喃、菲并吡喃、喹啉并吡喃、荧蒽并吡喃(fluoroanthenopyrans)、螺吡喃、苯并噁嗪、萘并噁嗪、螺(吲哚啉)萘并噁嗪、螺(吲哚啉)吡啶并苯并噁嗪、螺(吲哚啉)荧蒽并噁嗪、螺(吲哚啉)喹噁嗪(spiro(indoline)quinoxazines)、俘精酸酐、俘精酰亚胺、二芳基乙烯、二芳基烷基乙烯、二芳基烯基乙烯、热可逆性光致变色化合物和非热可逆性光致变色化合物，及其混合物。
可以存在于第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层中的光致变色化合物的另外的实例可以在一些实例中选自某些茚并稠合的萘并吡喃化合物，如美国专利号6,296,785在第3栏第66行至第10栏第51行中所描述，其公开内容通过引用并入本文。
在一些实例中可以存在于第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层中的光致变色化合物可以共价地键合至任意层的基质，如有机基质。在一些实例中，光致变色化合物可以包括一个或多个反应性基团，如一个或多个可聚合基团。在一些实例中，光致变色化合物可以选自2H-萘并[1,2-b]吡喃、3H-萘并[2,1-b]吡喃和/或茚并[2,1-f]萘并[1,2-b]吡喃，其每一个具有至少一个能够与另一个官能团形成共价键的官能团，所述另一个官能团为例如至少一个可聚合基团，如至少一个每个取代基具有1至50个烷氧基单元的聚烷氧基化的取代基，所述取代基为用可聚合基团末端封闭的(或封端的)。这样的光致变色化合物的实例包括，但不限于，美国专利号6,113,814在第2栏第52行至第8栏第40行中公开的那些，其公开内容通过引用并入本文。
可以根据本领域认可的方法将光致变色化合物引入特别的膜、层或光学基材中。这样的本领域认可的方法包括，但不限于，吸入(imbibition)，和将光致变色化合物引入组合物中，由所述组合物制备特别的膜、层或光学基材。
光致变色化合物可以以这样的量(或比例)存在于第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24的一个或多个层和/或光学基材中，从而使得本公开内容的光学元件显示出期望的光学性质。出于非限制性说明的目的，可以选择光致变色化合物的量和类型，从而使得光学元件在光致变色化合物为封闭形式(例如在漂白或未活化的状态)时是透明和无色的，并且可以在光致变色化合物为开放形式(例如当通过光化辐射活化时)时显示出期望的所得颜色。所使用的光致变色化合物的精确的量并非关键，条件是将足够的量用于产生期望的效果。所使用的光致变色化合物的具体的量可以取决于各种各样的因素，例如但不限于，光致变色化合物的吸收特征，活化时需要的颜色和颜色的强度，以及用于将光致变色化合物引入特定的层中的方法。尽管不限于此，但是根据本文中公开的各个非限制性实例，引入光学元件的层中的光致变色化合物的量可以在0.01至40重量％，或0.05至15重量％，或0.1至5重量％范围内，基于层的重量计。关于替代地或另外地引入本公开内容的光学元件的光学基材中的光致变色化合物的量，可适用相同的量和范围。
除了第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24以外，通过本公开内容的和根据本公开内容的方法制备的光学元件可以任选地包括一个或多个层。这样的另外的层的实例包括，但不限于：底漆涂层和膜；保护性涂层和膜，包括过渡涂层和膜以及耐磨涂层和膜；抗反射涂层和膜；偏振涂层和膜；及其组合。如本文中所使用，术语“保护性涂层和膜”是指涂层和膜，其可以防止磨损或磨耗，提供从一种涂层或膜到另一种涂层或膜的性质方面的转变，防止聚合反应化学品的影响，和/或防止由于环境条件如水分、热、紫外光、氧气等所致的劣化。
如本文中所使用，术语“过渡涂层和膜”意指涂层或膜，其有助于在两个涂层或膜或涂层和膜之间产生性质方面的梯度。例如，尽管不限于此，但是过渡涂层可以有助于产生相对硬的涂层与相对软的涂层之间的硬度方面的梯度。过渡涂层的非限制性实例包括辐射固化的、基于丙烯酸酯的薄的膜，如美国专利号7,452,611B2中所描述，将其在此通过引用具体引入。
如本文中所使用，术语“耐磨涂层和膜”是指保护性聚合物材料，其展示了比标准参比材料，例如可由PPG Industries,Inc获得的单体制成的聚合物更大的对磨耗的抗性，如在与ASTM F-735使用振动砂法的透明塑料和涂层的耐磨性的标准测试方法(Standard Test Method for Abrasion Resistance of Transparent Plastics andCoatings Using the Oscillating Sand Method)相当的方法中测试。耐磨涂层的非限制性实例包括例如，包含有机硅烷、有机硅氧烷的耐磨涂层，基于无机材料如二氧化硅、二氧化钛和/或氧化锆的耐磨涂层，紫外光可固化类型的有机耐磨涂层，氧阻隔涂层、UV屏蔽性涂层及其组合。商业硬涂层产品的非限制性实例包括CRYSTALCOATTM124和涂层，分别可得自SDC Coatings,Inc.和PPG Industries,Inc.。
耐磨涂层或膜(或硬涂料层)在一些实例中可以选自本领域认可的硬涂层材料，如有机硅烷耐磨涂层。有机硅烷耐磨涂层(经常被称为硬涂层，或基于有机硅的硬涂层)是本领域公知的，并且商业上可得自各个制造商，如SDC Coatings,Inc.和PPG Industries,Inc。参见美国专利号4,756,973第5栏第1-45行；和美国专利号5,462,806第1栏第58行至第2栏第8行以及第3栏第52行至第5栏第50行，其公开内容描述了有机硅烷硬涂层并且将其公开内容通过引用并入本文。还参见美国专利号4,731,264、5,134,191、5,231,156和国际专利公开WO 94/20581的有机硅烷硬涂层的公开内容，其公开内容也通过引用并入本文。可以通过本领域认可的涂布方法施加硬涂料层，包括但不限于，辊涂、喷涂、幕涂和旋涂。
抗反射性涂层和膜的非限制性实例包括金属氧化物、金属氟化物或其它这样的材料的单层、多层或膜，可以将其例如通过真空沉积、溅射等沉积至本文中公开的制品上(或至施加至制品的膜上)。常规光致变色涂层和膜的非限制性实例包括，但不限于，包含常规光致变色材料的涂层和膜。
在各种实例中，第一涂布层22和一个或多个另外的涂布层24可以各自独立地具有***第一涂布层22与光学基材20之间，和/或第一涂布层22与一个或多个另外的涂布层24之间，和/或相邻的另外的涂布层24之间的单层膜或多层膜。在每种情况下，所述膜可以选自热塑性膜、交联的膜及其组合。可以由聚合物片材或涂料组合物独立地形成每个膜。
可以用于形成一个或多个膜的聚合物材料的实例包括，但不限于：聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯和聚己内酰胺。在一些实例中，一种或多种聚合物片材可以例如通过单侧或双侧拉伸而是至少部分地有序的。
涂布过程实例
将可得自Pinellas Park,Florida的Transitions Optical,Inc.的T7灰色涂料溶液与甲基异丁基酮(MIBK)溶液以2:1比例混合。将Sontek注射泵(部件号12-05-00144)用该光致变色溶液填充并且安装在可得自Milton,New York的Sono-Tek Corporation的Sono-Tek Flexicoat超声喷涂机(部件号W6152)上。
另外，将除了光致变色染料以外的含有所有组分的T7涂料与MIBK溶剂以2:1比例混合。将该透明的涂料用于填充在相同的涂布机上的单独的Sonotek注射泵。
将可得自Pittsburgh,PA的PPG Industries,Inc.的76mm CR-39TM中-基座基材透镜的样品使用异丙醇(IPA)溶剂清洁，然后使用Tantec Lab电晕***型号HT-X1-28-02进行表面处理。将每个经处理的透镜放置在Sono-Tek Flexicoat超声喷涂机的涂布室中。
使用可得自Milton,New York的Sono-Tek Corporation的Sonotek 120kHzImpact型超声喷嘴(S/N 120-01473)，采用设定在5.5瓦的功率将涂料施加至每个透镜。将喷嘴的速率设定在30mm/秒，将喷嘴定位在透镜中心之上35mm。将光致变色涂料的流速设定至0.6mls/min。在随后的在透镜上方通过的区域间距或喷嘴的偏移距离设定在2mm。将用于将雾化的涂料引导至透镜上的空气成形压力设定在3psi。
在实施例1中，将光致变色涂料以区域图案方式施加在透镜的上半部分上方。在透镜的中点处，使用相同的工艺参数将透明的涂料施加至透镜的其余部分。光致变色和透明的涂料在透镜的中点处共混，提供从光致变色至透明的涂层的短的梯度。
在实施例2中，将光致变色涂料以区域图案方式施加在透镜的上部三分之一上方。随着喷嘴接近透镜的第二个三分之一，将透明的涂料进料至喷嘴，从而使用与第一个实施例相同的工艺参数用50％光致变色涂料和50％透明的涂料的混合物涂布透镜的第二个三分之一。当喷嘴到达透镜的最后三分之一时，停止光致变色涂料的进料，使得仅施加透明的涂料。
在实施例3中，将光致变色涂料以区域图案方式施加在透镜的上部四分之一上方。随着喷嘴接近透镜的第二个四分之一，将透明的涂料进料至喷嘴，从而使用与第一个实施例相同的工艺参数用66％光致变色涂料和33％透明的涂料的混合物涂布透镜的第二个四分之一。当喷嘴接近透镜的第三个四分之一时，增加透明涂料进料并且减少光致变色涂料进料，从而用33％光致变色涂料和66％透明的涂料的混合物涂布透镜的第三个四分之一。当喷嘴接近透镜的最后四分之一时，停止光致变色涂料的进料，使得仅施加透明的涂料。
然后将来自每个实施例的经涂布的透镜在Memmert UN 55热烘箱(部件编号B214.1731)中在120℃的温度放置60分钟的时间段。然后将透镜放置在交叉结合生产线(transbonding line)上用于施加连接层(tie layer)和HIGARDTM 1080热固化的硬涂层，其可得自Pittsburgh,PA的PPG Industries,Inc.。
然后使用Cary 300 Conc紫外可见光谱仪(型号EL08023601，可得自Santa Clara,CA的Agilent Technologies)测量来自每个实例的透镜在390nm波长的UV吸光度。从12点钟位置处开始沿着(down)透镜的面进行测量，并在6点钟位置处完成测量(以10个相等间距)。吸光度值与光致变色染料的浓度和得到的户外活化％透射率成比例。沿着(down)透镜的UV吸光度下降量化了透镜的活化的梯度性质。吸光度结果列于下表1中，“短”、“中”和“长”分别涉及实施例1，实施例2和实施例3。
表1
在各种实例中，本发明可以进一步特征在于以下条款的一个或多个：
条款1.制造光学制品的方法，所述方法包括：
将第一涂料组合物供应至涂布装置的超声排放喷嘴；
将一种或多种另外的涂料组合物供应至涂布装置的超声排放喷嘴，第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物的至少一者为光致变色涂料组合物；
在涂布装置的超声排放喷嘴处混合第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物；和
将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物施加至光学制品的至少一部分，从而在暴露至光化辐射时在光学制品上提供图案，
其中将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物从超声排放喷嘴作为雾化的微滴的受控的、预定图案进行施加。
条款2.根据条款1所述的方法，其中图案为梯度图案。
条款3.根据条款2所述的方法，其中梯度图案为线型、曲线型、径向型或其组合。
条款4.根据条款2或3所述的方法，其中梯度图案为线型。
条款5.根据条款2-4任一项所述的方法，其中通过相对于一种或多种另外的涂料组合物的流速控制第一涂料组合物的流速形成梯度图案。
条款6.根据条款5所述的方法，其中相对于一种或多种另外的涂料组合物的流速控制第一涂料组合物的流速改变了混合物中的光致变色涂料组合物的浓度。
条款7.根据条款2-4任一项所述的方法，其中通过改变在光学制品上的混合物的厚度形成梯度图案。
条款8.根据条款1-6任一项所述的方法，其中将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物作为具有均匀厚度的涂层施加在光学制品上。
条款9.根据条款1-6任一项所述的方法，其中将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物作为具有不均匀厚度的涂层施加在光学制品上。
条款10.根据条款1-9任一项所述的方法，其中在一次通过中将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物施加在光学制品上。
条款11.根据条款1-9任一项所述的方法，其中在多次通过中将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的混合物施加在光学制品上。
条款12.根据条款1-11任一项所述的方法，其中一种或多种另外的涂料组合物包含第二反应性基团，其选自羟基、硫醇、伯胺、仲胺、氨基甲酸酯和羧酸。
条款13.根据条款12所述的方法，其中第一涂料组合物包含一个或多个第一反应性基团，其选自异氰酸酯和环氧基。
条款14.根据条款1-13任一项所述的方法，其中第一涂料组合物包含异氰酸酯第一反应性基团和一种或多种另外的涂料组合物包含羟基第二反应性基团。
条款15.根据条款1-14任一项所述的方法，其中光学制品选自光学透镜、滤光器、窗、护目镜、镜子和显示器，优选光学透镜，更优选眼科透镜。
条款16.根据条款1-15任一项所述的方法，其中超声排放喷嘴具有48-120kHz的频率。
条款17.通过根据条款1-16任一项所述的方法能够获得的光学制品。
条款18.用于将材料施加至光学制品的装置，所述装置包括：
用于保持光学制品的保持器；
超声排放喷嘴，用于混合第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物和将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的雾化的混合物施加至光学制品的至少一部分；
用于将第一涂料组合物和一种或多种另外的涂料组合物单独供应至超声排放喷嘴的工具；和
控制器，用于在将雾化的混合物施加至光学制品的至少一部分之前将保持器和超声排放喷嘴的至少一者相对彼此进行定位和控制超声排放喷嘴的涂布操作，从而在暴露至光化辐射时在光学制品上提供图案。
条款19.根据条款18所述的装置，其中图案为梯度图案。
条款20.根据条款19所述的装置，其中梯度图案为线型、曲线型、径向型或其组合。
条款21.根据条款19或20所述的装置，其中梯度图案为线型。
已经参考本发明的特定实例的具体细节描述了本发明。除非在所附权利要求中包括这样的细节，否则不应将这样的细节视为对本发明范围的限制。

Claims (15)

1.制造光学制品的方法，所述方法包括：
将第一涂料组合物供应至涂布装置的超声排放喷嘴；
将一种或多种另外的涂料组合物供应至所述涂布装置的超声排放喷嘴，所述第一涂料组合物和所述一种或多种另外的涂料组合物的至少一者为光致变色涂料组合物；
在所述涂布装置的超声排放喷嘴处混合所述第一涂料组合物和所述一种或多种另外的涂料组合物；和
将所述第一涂料组合物与所述一种或多种另外的涂料组合物的混合物施加至所述光学制品的至少一部分，从而在暴露至光化辐射时在所述光学制品上提供图案，
其中将所述第一涂料组合物与所述一种或多种另外的涂料组合物的混合物从所述超声排放喷嘴作为雾化的微滴的受控的、预定图案进行施加。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述图案为梯度图案。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述梯度图案为线型、曲线型、径向型或其组合，优选线型。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中通过相对于所述一种或多种另外的涂料组合物的流速控制所述第一涂料组合物的流速而形成所述梯度图案。
5.根据权利要求4所述的方法，其中相对于所述一种或多种另外的涂料组合物的流速控制所述第一涂料组合物的流速改变了所述混合物中的所述光致变色涂料组合物的浓度。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其中通过改变所述光学制品上的所述混合物的厚度而形成所述梯度图案。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中将所述第一涂料组合物与所述一种或多种另外的涂料组合物的混合物作为具有均匀厚度的涂层施加在所述光学制品上。
8.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中将所述第一涂料组合物与所述一种或多种另外的涂料组合物的混合物作为具有不均匀厚度的涂层施加在所述光学制品上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其中在单次通过或多次通过中将所述第一涂料组合物与所述一种或多种另外的涂料组合物的混合物施加在光学制品上。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中所述一种或多种另外的涂料组合物包含第二反应性基团，其选自羟基、硫醇、伯胺、仲胺、氨基甲酸酯和羧酸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一涂料组合物包含一个或多个第一反应性基团，其选自异氰酸酯和环氧基。
12.根据权利要求1-11任一项所述的方法，其中所述光学制品选自光学透镜、滤光器、窗、护目镜、镜子和显示器，优选光学透镜，更优选眼科透镜。
13.根据权利要求1-12任一项所述的方法，其中所述超声排放喷嘴具有48-120kHz的频率。
14.通过根据权利要求1所述的方法能够获得的光学制品。
15.用于将材料施加至光学制品的装置，所述装置包括：
用于保持光学制品的保持器；
超声排放喷嘴，用于混合第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物和将第一涂料组合物与一种或多种另外的涂料组合物的雾化的混合物施加至所述光学制品的至少一部分；
用于将所述第一涂料组合物和所述一种或多种另外的涂料组合物单独供应至所述超声排放喷嘴的工具；和
控制器，用于在将雾化的混合物施加至所述光学制品的至少一部分之前将所述保持器和所述超声排放喷嘴的至少一者相对彼此进行定位和控制所述超声排放喷嘴的涂布操作，从而在暴露至光化辐射时在所述光学制品上提供图案。
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