專利名稱：偏極化的抗磨損的光學(xué)制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏極化的(polarized)抗磨損制品及將偏極化的抗磨損涂料形成在適宜的襯底，如無機或有機玻璃上的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已有將抗磨損涂料涂布于襯底的記載。如美國專利US 4,211,823或EP 0 614 957公開了包含水解硅烷和鋁化合物的抗磨損涂料組合物，以及抗磨損和抗沖擊的涂覆制品。US 5,316,791、US 6,503,631和US 6,489,028公開了組合的雙層抗沖擊和抗磨損體系，分別包含固化聚氨酯或聚(甲基)丙烯酸膠乳或含丁二烯單元乳膠的底涂層，如前面所述抗磨損涂層涂布到該底涂層。所述乳膠還可以是如EP 1 161 512或FR 2811 322中記載的對光反應(yīng)變色的乳膠。這種乳膠可以改善被涂布制品的抗沖擊性，也可以賦予制品光反應(yīng)變色性能。
眾所周知，偏極化的眼鏡還具有消除因雪、海平面、濕的路面等的反光產(chǎn)生的眩光和保護眼睛本身的性能。US 5,602,661公開了一種光學(xué)組件，包括光可定向聚合物(LPP)的定向?qū)?，其被照射的同時與偏極化的光交聯(lián)，以及交聯(lián)的液晶(LCP)材料單體的各向異性膜，其中該液晶分子的局部定向由定向聚合物(LPP)層的定向而引起。
通常，偏極化的層通過涂在襯底和偏極化層之間的粘合層被涂布到襯底上。粘合劑的添加在工業(yè)尺度上是耗費成本和技術(shù)要求苛刻的步驟。而且，這種技術(shù)在固化的表面很難應(yīng)用，通常需要有偏極化膜的熱形成步驟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)狀，提供一種新一代的同時具有偏極化和具有抗磨損性的涂布制品，可以避免其襯底和偏極化層之間粘合劑的存在。而且所述涂布制品顯示出高質(zhì)量的光學(xué)性能，特別當(dāng)所述材料是光學(xué)透鏡和更具體為眼鏡時更值得關(guān)注。當(dāng)然，本發(fā)明所述的偏極化的抗磨損層在光學(xué)襯底上的涂布可以使光學(xué)透鏡具有至少80％到6％構(gòu)成的在可見光中的傳輸系數(shù)，該傳輸系數(shù)與比通常觀察到的要好的對比度比率有關(guān)，而且至少高于8，優(yōu)選至少高于50，更優(yōu)選至少高于100。本發(fā)明還涉及光學(xué)透鏡，所述透鏡滿足基于光傳輸用于對透鏡進行分類的標(biāo)準(zhǔn)國際定義的所有目錄(從濾波種類1到4)。
關(guān)于偏極化層，在本發(fā)明中是指一個包含定向液晶(LCP)的層和一個光定向?qū)印?br> 關(guān)于抗磨損涂層，在本發(fā)明中的含義是指一個抗磨損單層或由兩層到四層，優(yōu)選兩層或三層，更優(yōu)選為兩層構(gòu)成的一個抗磨損多層。與該抗磨涂層相關(guān)的更詳細(xì)內(nèi)容將在以下的說明中進行定義。
關(guān)于襯底，在本發(fā)明中的含義是指所有可任選地涂布有帶色彩的涂層、光反應(yīng)變色涂層、保護涂層(比如抗溶劑降解)或抗磨損涂層的無機或有機玻璃。此最后涂層優(yōu)選在襯底是基于聚碳酸酯聚合物的有機襯底時涂布。還應(yīng)了解本發(fā)明的襯底可以是所有無機或有機玻璃，其中光反應(yīng)變色或帶彩色功能包含在襯底本身材料中。
更明確而言，本發(fā)明涉及的偏極化和抗磨損制品包括a)涂布到襯底的偏極化層，所述偏極化層包括定向液晶聚合層(LCP)，該定向液晶聚合層(LCP)含有一種或多種染料和可選擇的添加劑，其中至少一種染料為雙色染料，所述液晶層位于光定向?qū)由希籦)覆蓋該偏極化層的抗磨損單層或多層涂層。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，該制品是眼鏡。在這種情況，所述透鏡的襯底可以是無機玻璃以及也可以是有機玻璃，由例如以下物質(zhì)形成，聚碳酸酯、聚酰胺、聚亞胺、聚砜，聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的共聚物，聚烯烴如聚降冰片，二甘醇二烯丙基碳酸酯的聚合物和共聚物，甲基丙烯酸的聚合物和共聚物如雙酚-A-甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，硫代甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯的聚合物和共聚物，環(huán)氧聚合物和共聚物，以及表硫磺(episulfure)的聚合物和共聚物。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，本發(fā)明的制品包括偏極化層，其包括至少一個光定向?qū)雍鸵粋€隨后的交聯(lián)液晶聚合物(LCP)層，該液晶聚合物層包括一種或多種染料，其中至少一種染料是雙色染料，以及進一步的單層或多層抗磨損涂層。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，該進一步的抗磨損涂層選自單層和雙層。
有利地，該偏極化層的厚度為1～20μm，優(yōu)選為3～8μm。
含有光定向聚合物層和液晶聚合物層以及雙色染料的偏極化層形成各向異性膜，其中，這些構(gòu)成該偏極化層的涂層的定向是相互關(guān)聯(lián)的。
本發(fā)明的制品包括一個抗磨損層，設(shè)置在該偏極化層上。該抗磨損涂層可以是單層或由2～4層構(gòu)成的多層，優(yōu)選為選自單層和雙層。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，偏極化和抗磨損的制品包括涂布到所述制品的液晶聚合物層的一個抗磨損單層或雙層，所述制品可選擇地經(jīng)過處理，所述處理選自化學(xué)、熱、電暈和等離子處理。在本發(fā)明的一個有利的實施方式中，所述處理選自化學(xué)、熱和電暈處理。在本發(fā)明的一個實施方式中，在光定向?qū)油坎荚谒鲆r底之前，所述處理直接應(yīng)用于該制品的襯底上；在另一個實施方式中，在LCP層涂布于所述制品之后，將所述處理應(yīng)用于該制品上。在本發(fā)明的更為有利的實施方式中，所述處理是熱處理，該處理在液晶聚合物層(LCP)涂布之后和在抗磨損雙層涂布之前應(yīng)用于該制品上。在本發(fā)明的另一個有利實施方式中，所述處理是化學(xué)處理，該處理在將光定向?qū)油坎加谠撘r底之前直接應(yīng)用于所述制品的該襯底上。
這些處理有利于這些疊層(光定向?qū)印CP層和抗磨損層)良好地粘合于所述制品的襯底上。處理類型的選擇可以取決于光定向?qū)拥男再|(zhì)和抗磨損層的性質(zhì)。
適宜的抗磨單層選自溶膠-凝膠涂層和可聚合的UV涂層如可聚合的(甲基)丙烯酸或環(huán)氧(甲基)丙烯酸單體，可以選擇性地包含γ(3-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)。更具體地，適宜的抗磨損單層由記載在EP0 614 957 B1、US 5,619,288和EP 1 301 560中的組合物制成，合并于此作為參考。
令人驚奇的是申請人已經(jīng)確定另外涂布或覆蓋到抗磨損層的襯底上，覆蓋偏極化的涂層或覆蓋層可以確保該偏極化層更好地粘合于襯底上。
另外，申請人觀察到用于聚合和定向該偏極化涂層的光的強度和劑量對于獲得滿意的偏極化的抗磨損制品起到很重要的作用。滿意的偏極化和抗磨損制品是指一種制品，其中偏極化的抗磨損涂層對構(gòu)成所述制品的載體的襯底有良好的粘合性和良好的光學(xué)性能。最后，申請人觀察到在應(yīng)用疊層之前或在應(yīng)用光定向?qū)雍鸵壕Ь酆衔飳?LCP)之后用于所述制品的處理的類型也對獲得如前所定義的滿意的偏極化的抗磨損制品起到重要的作用。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，通過涂布基于鋁和硅烷水解產(chǎn)物、或UV可聚合單體如甲基丙烯酸、環(huán)氧、環(huán)氧(甲基)丙烯酸和其混合物的抗磨損組合物而得到適宜的抗磨損單層。這類最后的化合物由UltraOptics參考(UV-NV)而商業(yè)化。
該抗磨損單層可以是那些包含作為主要組分環(huán)氧烷氧級硅烷，如γ-環(huán)氧丙氧基三甲氧基硅烷(GLYMO)和可選擇的二烷基二烷氧基硅烷，如二甲基二乙氧基硅烷(DMDES)，硅膠和催化劑，其中固化催化劑如鋁的乙酰丙酮化合物或其水解產(chǎn)物，余下的組分主要由通常用于構(gòu)成這些組合物配方的溶劑構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，抗磨損單層用記載在EP 0 614 957 B1的權(quán)利要求8中的組合物制備，更優(yōu)選用記載在所述引用專利的實施例3中的基于鋁和硅烷的水解產(chǎn)物的組合物。該抗磨損涂層的配方只是作為舉例而無論如何不限制本發(fā)明于所述涂層的應(yīng)用。
適宜的抗磨損雙層包含直接與液晶聚合物層接觸的第一層，該抗磨損層可以包括底涂乳膠層，該底涂乳膠層含有氨基甲酸酯基團或(甲基)丙烯酸基團或丁二烯單元，以及可以與上述抗磨損單層相同的第二層。適宜的乳膠層優(yōu)選由分別記載在以下專利中的組合物制備US 6,503,631和US 6,489,028，在此通過引用結(jié)合進本發(fā)明。還可以用記載在EP 1 161 512和FR 2 811 322中的光反應(yīng)變色乳膠作為底涂乳膠。更優(yōu)選，用于本發(fā)明的底涂乳膠是聚氨酯的水性分散液，特別優(yōu)選商業(yè)上可以獲得的水溶性聚氨酯分散液，包括W-240和W-234(BaxendenTM)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，抗磨損雙層涂層包括第一層和第二層，該第一層優(yōu)選為前面記載的底涂乳膠層而且優(yōu)選為聚氨酯的水性分散液，該第二層為前面記載的優(yōu)選抗磨損單層。根據(jù)本發(fā)明應(yīng)該了解，所述的第一層直接與涂到制品襯底的偏極化層的液晶聚合物層接觸。
根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，在用抗磨損層涂布液晶聚合物層(LCP)之前，進行所述液晶聚合物層的處理。該處理選自化學(xué)、熱、電暈和等離子處理。在優(yōu)選的實施方式中該處理是化學(xué)處理。
該化學(xué)處理可以包括如下步驟在含有5％氫氧化鈉的水性溶液的池中于50℃連續(xù)浸漬該制品；然后在水池中浸漬，接著在去離子水池中浸漬；干燥該制品。
可選擇地，當(dāng)在用抗磨損層涂布液晶聚合物層之前進行化學(xué)處理時，化學(xué)處理可以包括如下步驟在含有5％氫氧化鈉的水性溶液的池中于50℃浸漬該制品；然后在水池中浸漬，接著在去離子水池中浸漬；在含有異丙醇的池中浸漬該制品；干燥該制品。
熱處理通常包括在50～130℃的溫度下加熱該制品5分鐘到3小時，優(yōu)選在100℃下1小時。還可以用快速固化工藝短時間加熱所述制品。在這種加熱步驟中，溫度可以高于100℃，優(yōu)選高于130℃但通常低于200℃。
電暈處理包括通過電極以常壓將在襯底上施加高放電。
等離子處理與電暈類似，但是其應(yīng)用于高真空或惰性氣體環(huán)境。還可以用在常壓下。
優(yōu)選襯底是有機材料，更優(yōu)選有機透鏡。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，該襯底是光學(xué)玻璃或光學(xué)透鏡，其選自眼鏡、護目鏡、瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)。在一個優(yōu)選的實施方式中，襯底是眼鏡，其可以是無焦透鏡、單焦透鏡、雙焦透鏡、三焦透鏡或漸進式透鏡。各種眼鏡還可以是透明的眼鏡、太陽變色鏡或光反應(yīng)變色鏡。在這種情況下，涂布偏極化層和抗磨損層的襯底可以涂布提高傳統(tǒng)性能的涂層，如抗反射涂層和頂涂層?？狗瓷渫繉雍途咧苽浞椒楣F(xiàn)有技術(shù)。頂涂層通常為疏水性頂涂層，其在完成的光學(xué)制品中構(gòu)成光學(xué)襯底上的最外層涂層，用于提高完成的光學(xué)制品的抗污痕性。
該層即可以用于透鏡的凸面?zhèn)然虬济鎮(zhèn)?，也可以用于其兩?cè)。但優(yōu)選偏極化層用于透鏡的凸面?zhèn)龋员苊庥捎谝r底的雙折射導(dǎo)致的偏極化偏差。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，該偏極化層旋涂到透鏡的凸面?zhèn)?，而抗磨損涂層浸涂到凸面和凹面?zhèn)取?br> 本發(fā)明還涉及制作偏極化的和抗磨損制品的方法，包括如下步驟制備含染料和至少一種雙色染料的液晶溶液，將所述溶液涂到其上可能已經(jīng)具有涂層的襯底上。通過光對準(zhǔn)層定向該液晶層，優(yōu)選通過交聯(lián)和在襯底上進一步涂布抗磨損涂層的方式保持所述定向。
根據(jù)本發(fā)明的方法，該偏極化層的形成或涂布，例如，通過旋涂或浸涂到襯底上，而抗磨損層是另一層覆蓋該偏極化層的涂層。旋涂、浸涂、流涂、扇形涂或噴涂的涂布步驟，特別是旋涂和浸涂步驟容易進行，因此本發(fā)明的方法在工業(yè)上有成本效率和實用。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
，本發(fā)明的方法包括涂布光對準(zhǔn)材料溶液到襯底上形成層的步驟，所述光對準(zhǔn)材料溶液可選擇地包括添加劑，然后在所述層上進行偏極化的UV照射，再將液晶單體溶液涂布到前述層并用紫外光源交聯(lián)所獲得的新層(LCP)，所述液晶單體溶液包含一種或多種染料，其中至少一種為雙色染料以及可選擇的添加劑；用化學(xué)溶液、電暈處理、熱處理和/或等離子處理來處理該LCP層，這些處理的每一個處理后部隨有清洗步驟；將抗磨損涂層涂到所得到的處理層上。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明的方法如前所述，其中LCP層表面的處理是熱處理。
根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施方式
，本發(fā)明的方法包括如下步驟用化學(xué)溶液、電暈處理和/或熱處理來處理制品的襯底表面，其中的每一個處理后都隨有清洗步驟；將光對準(zhǔn)材料溶液涂布到所述襯底來形成一層，所述光對準(zhǔn)材料溶液可選擇地含有添加劑；然后在所述層上進行偏極化的UV照射；再將液晶單體溶液涂布到前一層上并用UV紫外光源交聯(lián)所得到的新層(LCP)，所述液晶單體溶液包括一種或多種染料其中至少一種為雙色染料和需要時的添加劑；將抗磨損涂層涂布到所得到的處理層。根據(jù)優(yōu)選的實施方式，本發(fā)明的方法如前所述，其中襯底表面處理的步驟是化學(xué)處理。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的方法包括如下步驟
a)用堿性溶液和水清洗幾次該襯底，然后進行化學(xué)、電暈、熱、或等離子處理；b)將光對準(zhǔn)材料溶液涂布到所述襯底來形成一層，所述光對準(zhǔn)材料溶液可選擇地包括添加劑，然后在所述層上進行偏極化的UV照射，其具有例如在入射UV光的偏極化軸定向光對準(zhǔn)層的作用；c)將液晶單體溶液涂布到b)步驟的層上，所述液晶單體溶液包括一種或多種染料，其中至少一種為雙色染料以及可選擇的添加劑，然后用UV光源交聯(lián)所得到的新層(LCP)；d)用至少一種選自化學(xué)溶液、電暈、熱和等離子的處理方法處理步驟c)中的LCP層的表面，每一種處理后都隨有清洗步驟；e)將抗磨損涂層涂布到步驟d)所得到的處理層上。
根據(jù)本發(fā)明，在制備過程的步驟b)、c)和e)中的涂布步驟可以通過選自旋涂、浸涂、扇形涂和噴涂的方法實現(xiàn)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，制備過程的步驟b)和c)是旋涂步驟。有益地，步驟e)是旋涂或浸涂。
根據(jù)本發(fā)明，制備過程的步驟d)中的清洗步驟可以是用水或醇清洗的簡單步驟，或用堿或酸性溶液或表面活性劑化合物清洗的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，液晶單體層的定向包括后續(xù)的光對準(zhǔn)技術(shù)通過用具有光反應(yīng)基團的線性地光可定向材料的偏極化光照射來獲得定向?qū)?。根?jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
，由包含光對準(zhǔn)材料的溶液旋涂到襯底上得到該光定向?qū)?，?yōu)選該溶液包含在適宜的溶劑中濃度為0.5～10％的光對準(zhǔn)材料，更優(yōu)選為1～4％，該適宜溶劑為如苯甲醚、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、丙酮、甲乙酮(MEK)、甲基丙基酮(MPK)、NMP、DMF、DMA、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二惡烷、二甘醇二甲基醚、二氯甲烷或其混合物。優(yōu)選形成光定向?qū)拥木€性光定向材料為丙烯酸或甲基丙烯酸聚合物，或聚酰亞胺或樹枝狀聚合物。有利地，光定向聚合物具有肉桂酸衍生物查爾酮或香豆素作為光反應(yīng)基團，以及還呈現(xiàn)(甲基)丙烯酸骨架。用于本發(fā)明的適宜的光化學(xué)定向材料還特別記載在專利EP 0 763 552中。在旋涂中的選轉(zhuǎn)速度為400～3500rpm而且優(yōu)選為1500～2500rpm。需要時該層進行干燥。干燥時間可以為1～60分鐘以及優(yōu)選為3～30分鐘，選擇在可去除溶劑的溫度進行。該溫度通常是50～130℃。還可以用快速固化工藝來干燥該層，優(yōu)選在少于5分鐘，更優(yōu)選在幾秒到2分鐘以及溫度可以大于100℃，但通常不大于200℃。該干燥步驟之后隨有保持定向的光聚合步驟，通常由該層暴露到優(yōu)選劑量為5～300mJ/cm2的偏極化UV光而實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，含有液晶、一種或多種其中至少一種為雙色染料以及可選擇的添加劑的涂層被涂到該定向?qū)由?。液晶層由液晶單體的溶液獲得。適合用于本發(fā)明的液晶層更優(yōu)選記載在國際專利申請WO00/55110中。該層涂到定向?qū)由隙遗c具有向液晶層提供定向功能的定向?qū)咏佑|。該液晶層的方向由該定向?qū)颖旧泶_定，或優(yōu)選由連續(xù)的交聯(lián)確定。該交聯(lián)通過UV照射曝光來進行。根據(jù)本發(fā)明，UV光源的強度為1～200mW/cm2，優(yōu)選為2～100mW/cm2，UV光劑量為0.2～30J/cm2。
根據(jù)一個優(yōu)選的實施方式，染料是雙色染料，其可以分別獨立地選自可聚合和不可聚合的雙色染料。例如，適合用于本發(fā)明的雙色染料特別記載在專利申請WO 2004/085547中。所述的雙色染料與液晶單體溶液混合并對準(zhǔn)平行于定向后的液晶單體。該實施方式允許局部結(jié)構(gòu)化的雙色濾色器和雙色偏極化器構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的有利的實施方式，雙色染料是可聚合的。
雙色染料分子具有能使染料結(jié)合進聚合物網(wǎng)的功能基團時特別適合，如包括(甲基)丙烯酸酯前基團的染料有利地結(jié)合進液晶二(甲基)丙烯酸酯的網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選雙色染料具有高雙色比、高級別參數(shù)，顯示亮顏色，具有高消光系數(shù)和具有好的溶解性。這些雙色染料可以是偶氮染料、二萘嵌苯、蒽醌、吩嗪。偶氮染料因其與液晶具有極佳的相容性而優(yōu)選，而且還因偶氮染料的轉(zhuǎn)移力矩是沿著其分子軸。偶氮染料的另一優(yōu)點是它們可以容易地制備。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式上述步驟c)包括如下步驟制備液晶溶液，包含1～20重量％的雙色染料，優(yōu)選為7～15重量％(應(yīng)了解百分?jǐn)?shù)是基于干材料的總重量)；將該溶液旋涂到在步驟b)中得到的定向?qū)由?；?0～120℃干燥退火該所述層2～60分鐘；在惰性氣體環(huán)境下用UV光源照射使所述層進行交聯(lián)，該光源為1～200mW/cm2，優(yōu)選為2～100mW/cm2，劑量為0.2～30J/cm2。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式
，液晶層由旋涂包含液晶分子和雙色染料的溶液而獲得，該溶液包括適合溶解液晶分子和雙色染料的溶劑中的該兩組分和可出現(xiàn)在該溶劑中的其他組分。適合的溶劑例子是苯甲醚、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、丙酮、甲基乙基酮(MEK)、MPK、NMP、DMF、DMA、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二惡烷、二甘醇二甲基醚、二氯甲烷或其混合物。優(yōu)選溶劑是環(huán)己烷或選自以重量比為85∶15到50∶50的苯甲醚/丙酮、苯甲醚/醋酸乙酯和苯甲醚/環(huán)戊酮的混合溶劑。溶劑中的固體材料的含量為5～50重量％，優(yōu)選為10～45重量％。相對于液晶和雙色染料的混合固體的雙色染料的量為1～20重量％，優(yōu)選為7～15重量％。液晶和雙色染料的量調(diào)整以得到想要的著色、透射率和微細(xì)圖案要求的偏極化效率。旋涂可以如在速度300～3000rpm進行20秒到10分鐘。干燥退火可以在40～120℃的溫度進行2～60分鐘。
該干燥退火步驟使溶劑蒸發(fā)而且優(yōu)化液晶和雙色染料的構(gòu)成，沿著光定向聚合物中誘導(dǎo)的較好的方向。
在干燥退火步驟之后，該層在惰性氣體環(huán)境下通過UV光照射而交聯(lián)，該UV光源的強度為1～200mW/cm2，優(yōu)選為2～100mW/cm2，劑量為0.2～30J/cm2。
本發(fā)明還涉及本發(fā)明的偏極化的抗磨損制品的用途，用于制作眼睛佩帶產(chǎn)品、瞄準(zhǔn)工具、窗板(window panel)、風(fēng)擋或眼鏡，特別是有機玻璃。更特別地，本發(fā)明涉及本發(fā)明的偏極化的抗磨損制品的用途，用于制作眼鏡透鏡和眼鏡目鏡。
具體實施例方式
以下實施例為本發(fā)明的具體實施方式
，應(yīng)當(dāng)不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的任何限制。
實施例1偏極化層應(yīng)用于中心厚度為2mm的ORMA透鏡。
1)線性光聚合層的制作玻璃表面在以下常規(guī)條件下用等離子處理活化功率600W，3分鐘，氣體介質(zhì)是氧和氬(50∶50)混合物。在甲基乙基酮中制備含有2重量％丙烯酸聚合物的溶液，該聚合物含有待定種類的肉桂酸衍生物。該溶液在1分鐘內(nèi)通過旋涂設(shè)置到旋轉(zhuǎn)速度為2000rpm的活化襯底上。在加熱板上130℃加熱20分鐘蒸發(fā)溶劑。得到厚度為50nm的光對準(zhǔn)層。該層在偏極化的UV光下照射30秒，劑量為100mJ/cm2。
2)制作液晶和雙色染料層。
在(50∶50)的苯甲醚/丙酮混合溶劑中制備包含液晶分子和雙色染料的溶液。該溶液的固體含量通常為40重量％。該溶液中可聚合雙色染料的量為10重量％。該溶液旋涂到光對準(zhǔn)層(在450rpm旋轉(zhuǎn)2分鐘，然后在2000rpm旋轉(zhuǎn)5秒)。該新層在87℃下干燥約10分鐘。在溶劑蒸發(fā)后，該層通過具有5mW/cm2強度和5J/cm2劑量的UV光源照射而交聯(lián)。
3)抗磨損層的制作a)抗磨損單層抗磨單層根據(jù)專利EP 0 614 957 B1中的實施例3而制作。該層包括相對于組合物總重量的22％的縮水甘油基丙基甲基二甲氧基硅烷，62％的在甲醇中含30％固體的硅膠，以及0.7％鋁的乙酰丙酮化合物(催化劑)，余量主要由水和常規(guī)的溶劑構(gòu)成。該抗磨單層通過浸涂沉積在透鏡的兩面并在100℃固化3小時。該層的厚度為3.5μm。
b)抗磨損雙層抗磨損雙層用如下步驟制作首先，底涂層按照記載在US 5,316,791的實施例1中的方案而得，使用商業(yè)上可以得到的聚氨酯W-240水性分散液作為襯底。該上層是通過浸涂沉積，然后在85℃干燥4分鐘，該層的厚度為1μm；其次，如記載在上述3)a)中的沉積到層上是用同樣實驗條件的底涂乳膠。
4)交叉測試(Cross Hatch Test)該實驗評價涂料在透鏡上的粘合。依據(jù)NF T30-038標(biāo)準(zhǔn)“Grid test forpaint and varnish foids”。
透鏡的抗磨損涂層用一種切割工具切割，形成柵格。五塊膠帶連續(xù)置于該柵格上然后拉去。該測試的評價通過目視檢測方塊來進行(最終用弧光燈)并確認(rèn)涂層是否保留或未保留在該襯底上。
5)結(jié)果用步驟1)、2)和3)的方法，制備很多偏極化抗磨損制品并在上述第4)部分記載的條件下進行測試。
制品1(A1)構(gòu)成如記載在前述步驟1)和2)的偏極化層；如記載在前述步驟3)的抗磨損單層。
制品2(A2)構(gòu)成如記載在前述步驟1)和2)的偏極化層；如記載在前述步驟3)b)的抗磨損雙層。
制品3(A3)構(gòu)成如記載在前述步驟1)和2)的偏極化層，但其中液晶層(LCP)一種不可聚合的雙色染料；如記載在前述步驟3)a)的抗磨損單層。
制品4(A4)構(gòu)成如記載在前述步驟1)和2)的偏極化層，但其中液晶層(LCP)包含一種不可聚合的雙色染料；如記載在前述步驟3)b)的抗磨損雙層。
制品5(A5)構(gòu)成如記載在前述步驟1)和2)的偏極化層，但其中液晶層(LCP)用具有60mW/cm2強度和10J/cm2劑量的UV光源照射并交聯(lián)；如記載在前述步驟3)a)的抗磨損單層。
制品6(A6)構(gòu)成如記載在前述步驟1)和2)的偏極化層，但其中液晶層(LCP)用具有60mW/cm2強度和10J/cm2劑量的UV光源照射并交聯(lián)；如記載在前述步驟3)a)的抗磨損雙層。
制品7(A7)構(gòu)成如記載在前述步驟1)和2)的偏極化層；抗磨損單層，是UV可聚合單層，由Ultra Optics出品的名為UV-NV的商品。
表1表示偏極化涂層和抗磨損涂層粘合到襯底上的結(jié)果取決于所采用的處理類型。(+)表明所有涂層粘合到襯底上，(-)表明偏極化涂層和抗磨損涂層不粘合到襯底上。這個結(jié)果是基于交叉測試。
表1

化學(xué)處理在下述溶液中連續(xù)浸漬50℃下5％NaOH/水/去離子水/(必要時對抗磨損單層用異丙醇)。對于制品(A7)化學(xué)處理僅在水中浸。
熱處理在100℃加熱3小時。
電暈處理用電極，其中電壓為2*8kV。
nt沒有測試6)抗磨損性抗磨損性用鋼絲絨測試得到，如下所述透鏡表面貼上雙面膠，置于直徑為一英寸(2.54cm)的帶軸回轉(zhuǎn)桿一端。然后鋼絲絨(000級)用5磅(2.267kg)的力壓向涂層表面作為背壓。然后透鏡對折該鋼絲絨震動200次并測量渾濁度。如在Pacific SientificHazemeter model XL-211上測量的渾濁度差別報告作為抗鋼絲絨刮傷值。
所有抗磨損涂層粘合到制品上的制品在鋼絲絨實驗中顯示出滿意的結(jié)果。
實施例2偏極化層應(yīng)用于由聚硫脲材料制成的透鏡上。優(yōu)選的聚硫醇是1，2-
雙-(2′-縮硫醇乙基硫代)-3-縮硫醇丙烷(MDO)。優(yōu)選異氰酸酯是間亞二甲苯基二異氰酸酯。
1)線性光聚合層的制作高指標(biāo)透鏡在NaOH(5％)溶液中，55℃用超聲波清洗。然后浸在水和去離子水中(必要時為異丙醇)。在甲基乙基酮和環(huán)戊酮的10∶1混合溶劑中制備含量為2重量％的丙烯酸聚合物溶液，該聚合物含有待定種類的肉桂酸衍生物。該溶液通過旋涂而置于襯底上。在500rpm旋轉(zhuǎn)3秒然后在2500rpm旋轉(zhuǎn)20秒。在100℃加熱20分鐘蒸發(fā)溶劑。獲得厚度為150nm的光對準(zhǔn)層。該層在劑量為100J/cm2的偏極化UV光下照射。
2)液晶和雙色染料層的制作在環(huán)己酮中制備包含液晶分子和雙色染料的溶液。該溶液的固體含量為40重量％。雙色染料的含量約為10重量％。該溶液旋涂到該光對準(zhǔn)層(在500rpm旋轉(zhuǎn)25秒)。該新層在87℃下干燥10分鐘。在溶劑蒸發(fā)后，該層在氮氣氛圍下用劑量為30J/cm2的UV光源照射來進行交連。
3)抗磨損層的制作該層用記載在實施例1中的方法制作。
4)結(jié)果制品(B1)前述步驟1)、2)、3)雙層和交聯(lián)染料制品(B2)前述步驟1)、2)和3)如(B1)，但UV劑量為5J/cm2。
制品(B2)在該交叉測試中顯示出比制品(B1)最好的結(jié)果。
所有抗磨損涂層粘合到制品上的制品在鋼絲絨實驗下顯示出滿意的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.偏極化的抗磨損制品，包括a)將偏極化層涂布于襯底，所述偏極化層包括含一種或多種染料的定向液晶聚合物(LCP)層，以及可選擇的添加劑，其中至少一種染料為雙色染料，所述液晶層位于光定向?qū)由希籦)在所述偏極化層上的抗磨損單層或多層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的光定向?qū)訛楸┧峄蚣谆┧峋酆衔铩?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的光定向?qū)影ü夥磻?yīng)基團，優(yōu)選是肉桂酸衍生物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的染料可以各自獨立地選自可聚合的和不可聚合的雙色染料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的染料是可聚合的雙色染料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的雙色染料是偶氮染料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的抗磨損涂層是單層或雙層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的制品用選自化學(xué)、熱、電暈和等離子處理的至少一種進行處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的處理是在將所述光定向?qū)油康剿鲆r底上之前，在所述制品的襯底上直接完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的處理是化學(xué)處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的處理是在將液晶聚合物(LCP)層涂到所述制品上之后，涂抗磨損層之前，在所述制品上完成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的處理是熱處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的抗磨單層選自溶膠-凝膠抗磨損涂層和可聚合的抗磨損UV涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求7和13中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的抗磨損單層是通過涂布基于鋁和硅烷水解化物的抗磨那組合物而得。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的抗磨損層是雙層，包括直接與所述液晶聚合物層接觸的第一層，所述第一層包括底涂乳膠層，該乳膠層包括選自氨基甲酸酯、(甲基)丙烯酸和丁二酸的功能基團。具有根據(jù)權(quán)利要求14所述組合物的第二層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的底涂乳膠層是聚氨酯的水分散液。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的抗磨損層是雙層，包括包括聚氨酯水分散液的第一層；含鋁和硅烷水解產(chǎn)物的第二抗磨損層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的偏極化層具有1～20μm的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的偏極化層具有3～8μm的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的襯底是光學(xué)玻璃或光學(xué)透鏡。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到18中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的襯底選自視覺光學(xué)系統(tǒng)、護目鏡和眼鏡透鏡，所述的護目鏡和眼鏡透鏡是透明的、日光變色的或光學(xué)變色的。
22.根據(jù)權(quán)利要求1到21中任一項所述的偏極化的抗磨損制品，其特征在于，所述的襯底是眼鏡透鏡。
23.制作偏極化的抗磨損制品的方法，包括如下步驟制作包括染料和至少一種雙色染料的液晶溶液；將所述溶液涂布到可能其上已經(jīng)涂有涂層的襯底上；用光對準(zhǔn)層定向液晶層；保持所述定向，優(yōu)選通過交連；在所述襯底上涂另一層抗磨損層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括如下步驟將光對準(zhǔn)材料溶液涂布到所述襯底形成層，所述光對準(zhǔn)材料溶液可選擇地包含添加劑；然后在所述層上進行偏極化的UV光照射；再將液晶單體溶液涂到前述層上，所述溶液包括一種或多種染料及可選擇的添加劑，其中至少一種為雙色染料；用UV光源交聯(lián)所得到的新層；用化學(xué)溶液、電暈處理、熱處理和/或等離子處理對所述液晶聚合物層的表面進行處理，每一種處理后面隨有清洗步驟；將抗磨損涂層涂到所得到的處理層上。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述液晶聚合物層表面的處理是熱處理。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括用化學(xué)溶液、電暈處理和/或熱處理對所述襯底表面進行處理，每一種處理之后都隨有清洗步驟；將光對準(zhǔn)材料溶液涂到所述襯底形成層，所述光對準(zhǔn)材料溶液可選擇地包含添加劑；然后在所述層上進行偏極化的UV照射；將液晶單體溶液涂到前述層上，該溶液包括一種或多種染料和可選擇的添加劑，其中至少一種染料為雙色染料；用UV光源交聯(lián)所述新層(LCP)；將抗磨損層涂到所得到的處理層上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其特征在于，所述襯底表面的處理化學(xué)處理。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，包括如下步驟a)用堿性溶液和水?dāng)?shù)次清洗襯底，然后進行選自化學(xué)、電暈、熱和等離子的處理；b)將光對準(zhǔn)材料溶液涂到所述襯底形成層，所述光對準(zhǔn)材料溶液可選擇地包括添加劑；在所述層上進行偏極化的UV光照射，該應(yīng)用具有使光對準(zhǔn)層，在例如入射的UV光偏極化軸上定向的作用；c)將液晶單體涂到步驟b)得到的層上，所述液晶單體溶液包含一種或多種染料和可選擇的的添加劑，其中至少一種染料是雙色染料；然后用UV光源交聯(lián)所得到的新層(LCP)；d)用至少選自化學(xué)溶液、電暈、熱和等離子的處理方法處理步驟c)得到的所述液晶聚合物(LCP)層的表面，每一種處理之后都隨有清洗步驟；e)將抗磨損涂層涂到步驟d)得到的所述處理層上。
29.根據(jù)權(quán)利要求23到28中的任一項所述的方法，其特征在于，所述的光定向?qū)?、液晶層和抗磨損層的涂布步驟可以通過旋涂、浸涂、扇形涂或噴涂方法實現(xiàn)。
30.根據(jù)權(quán)利要求23到29中任一項所述的方法，其特征在于，所述的光學(xué)定向?qū)雍鸵壕拥耐扛膊襟E為旋涂，抗磨損層的涂覆步驟為旋涂或浸涂。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述的光定向?qū)拥耐坎及ㄈ缦虏襟E將光定向材料溶液旋涂到所述襯底得到一層；在50～130℃加熱3～30分鐘，或用快速固化過程干燥所述層；用偏極化的UV光以5～300mJ/cm2的劑量光聚合所述干燥層。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，所述液晶層的涂布包括如下步驟制備液晶溶液，包含1～20重量％雙色染料，優(yōu)選為7～15重量％；將所述溶液旋涂到步驟b)所得到的光定向?qū)由希辉?0～120℃干燥退火所述層2～60分鐘；在惰性氣體環(huán)境下用UV光源照射交聯(lián)所述層，強度為1～200mW/cm2，優(yōu)選為2～100mW/cm2，劑量為0.2～30J/cm2。
33.根據(jù)權(quán)利要求1到22中任一項所述的偏極化的抗磨損制品的用途，用于制作眼睛佩帶產(chǎn)品、瞄準(zhǔn)工具、窗板、風(fēng)擋或眼鏡，特別是有機玻璃眼鏡。
34.根據(jù)權(quán)利要求1到22中任一項所述的偏極化的抗磨損制品的用途，用于制作眼鏡透鏡、其可以是無焦點、單一焦點、雙焦點、三焦點、漸進式透鏡，每一個眼鏡透鏡是透明的、變色的或光雙色的。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的用途，其中所述透鏡的襯底是無機玻璃或有機玻璃，優(yōu)選由聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚砜，聚對苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯的共聚物，聚烯烴如聚降冰片，二甘醇二烯丙基碳酸酯的聚合物和共聚物，甲基丙烯酸的聚合物和共聚物如雙酚-A-甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，硫代甲基丙烯酸的聚合物和共聚物，氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯的聚合物和共聚物，環(huán)氧聚合物和共聚物，以及表硫磺(episulfure)的聚合物和共聚物。
全文摘要
本發(fā)明涉及偏極化的抗磨損制品，包括a)涂布于襯底的偏極化層，所述偏極化層包括含有至少一種雙色染料的定向液晶聚合物層(LCP)，所述液晶層被涂覆到光定向?qū)由?，以及b)涂布到所述襯底上的該偏極化層上的抗磨損涂料。本發(fā)明還涉及制備所述制品的方法，以及所述制品用于制作光學(xué)玻璃或透鏡的用途。
文檔編號C09K19/60GK1950728SQ200580013853
公開日2007年4月18日 申請日期2005年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月7日
發(fā)明者克洛迪娜·比韋, 西爾韋特·邁索尼耶, 托馬斯·巴舍爾斯, 諾埃米·萊薩特 申請人:埃西勒國際通用光學(xué)公司, 羅利克技術(shù)有限公司