ARTICULO FOTOCROMATICO Y METODO DE PREPARACION.

Un proceso para la fabricación de un artículo polimérico fotocromático,

que comprende:

proporcionar una composición fluida polimerizable;

someter la composición fluida polimerizable a una primera etapa de curado para proporcionar un artículo sólido de dureza intermedia, en el que el artículo sólido de dureza intermedia tiene una conversión de doble enlace de entre el 70% y el 85% con referencia a los dobles enlaces de la composición fluida polimerizable;

poner en contacto el artículo sólido de dureza intermedia con una sustancia fotocromática; y

someter el artículo sólido de dureza intermedia a una etapa de curado adicional para incrementar la dureza y proporcionar un artículo polimérico incrustado con la sustancia fotocromática

Artículo fotocromático y método de preparación.

La presente invención se refiere a artículos fotocromáticos, incluyendo los artículos ópticos tales como las gafas de sol, anteojos y lentes planas, transparentes para ventanas, vehículos y embarcaciones, película y recubrimientos de plástico. La presente invención se refiere, en particular, a artículos fotocromáticos y a la preparación de los mismos a partir de composiciones orgánicas polimerizables.

Los artículos fotocromáticos contienen un tinte fotocromático que experimenta un cambio de color reversible cuando se expone a la luz de una determinada longitud de onda, en particular en las gamas de UV y visible del espectro electromagnético. Las clases de tintes fotocromáticos conocidos incluyen naftopiranos y fúlgidos, cromenos de espirooxazina y otros.

Los artículos fotocromáticos pueden ser preparados por incrustación de artículos poliméricos con una sustancia fotocromática tal como se describe en los documentos US 4286957 y US 5130353, o fundiendo las lentes con un material fotocromático incorporado según se describe en el documento US 4851471.

Un problema de los artículos fotocromáticos que ha obstaculizado su amplia aceptación es la fatiga. La exposición repetida a la luz provoca que los artículos fotocromáticos muestren propiedades fotocromáticas reducidas. También, los usuarios que utilizan artículos fotocromáticos, en particular gafas de sol, prefieren que el revelado de color (activación) sea rápido cuando el artículo se expone a la luz solar directa, y que el proceso inverso (desvanecimiento) sea también relativamente rápido al irse de la luz solar.

Se ha encontrado ahora que las propiedades de activación y de desvanecimiento se mejoran si el tinte fotocromático es incorpora en el artículo óptico en una fase intermedia del proceso de curado.

El documento WO-A-96/18921 divulga un proceso para preparar un artículo polimérico de enlace cruzado, cuyo proceso incluye: proporcionar una composición de moldeo polimérica de enlace cruzado para su curado parcial, de tal modo que el polímero alcance o supere su punto de solidificación, y poner en contacto el polímero solidificado parcialmente curado con la composición fotocromática.

El documento JP 1-087607 divulga un proceso para la obtención de un artículo moldeado para una lente, comprendiendo el proceso la polimerización preliminar de un monómero acrílico con un isocompuesto; añadir un compuesto fotocromático específico, un estabilizador ligero y un antioxidante a la solución polimerizada preliminar, y llevar a cabo la polimerización por moldeo con un iniciador que tenga una baja temperatura de descomposición.

En contraposición, se proporciona un proceso para la fabricación de un artículo polimérico fotocromático que comprende: proporcionar una composición fluida polimerizable; someter la composición fluida polimerizable a una primera fase de curado para proporcionar un artículo sólido de dureza intermedia, en el que el artículo sólido de dureza intermedia tiene una conversión de doble enlace de entre el 70% y el 85% con referencia a enlaces dobles en la composición fluida polimerizable; poner en contacto el artículo sólido de dureza intermedia con una sustancia fotocromática, y someter el artículo sólido de dureza intermedia a una etapa de curado adicional para incrementar al dureza y proporcionar un artículo polimérico incrustado con la sustancia fotocromática.

El proceso de la invención incluye curar parcialmente una composición fluida polimerizable para formar un artículo sólido. El proceso puede incluir, y generalmente incluirá, el moldeo de la composición fluida polimerizable con la utilización de un molde adecuado. El artículo fotocromático es típicamente un artículo conformado tal como una lámina, película o lente. Alternativamente, aunque en menor medida, el proceso puede incluir preferentemente aplicar la composición polimerizable como recubrimiento, o conformarla con otros medios tal como con métodos de extrusión u otros adecuados.

El grado de curado que tiene lugar con anterioridad a la puesta en contacto del artículo sólido con una sustancia fotocromática, dependerá del compuesto, del tipo de artículo y de la aplicación prevista. La primera etapa de curado proporcionará en general un artículo conformado sólido que tiene preferentemente integridad suficiente para permitirle mantener su forma durante el tratamiento con la sustancia fotocromática. Cuando el artículo se funde utilizando un molde, se prefiere que la etapa de curado rápido proporcione dureza suficiente como para permitir que éste sea retirado del molde sin que se deforme. La dureza del producto intermedio estará controlada típicamente por la manipulación mecánica requerida para preparar el artículo para su contacto con la sustancia fotocromática y para la segunda etapa de curado. La dureza final dependerá de la utilización prevista para el producto. En caso de materiales para lentes, el artículo fotocromático se curará típicamente de modo que permita que la lente sea elaborada, por ejemplo mediante cortado y pulido para su uso en anteojos o en otras aplicaciones ópticas.

La primera y la segunda etapas de curado pueden ser llevadas a cabo mediante curado térmico, curado por radiación, o una combinación de ambos. El método de realización de la primera etapa de curado sobre la etapa de curado adicional, puede ser elegido de modo que asegure que la primera etapa de curado no active el curado completo.

En una realización particularmente preferida, la segunda etapa de curado comprende el curado térmico de la composición polimérica. En esta realización, la composición polimerizable incluirá típicamente un iniciador de polimerización térmica, y la composición se calienta hasta una temperatura que proporcione el curado en presencia del iniciador de polimerización térmica. La etapa de curado adicional se realizará también a una temperatura que proporcione la incrustación de la sustancia fotocromática.

La cantidad de polimerización que se produzca antes de incorporar el material fotocromático puede ser medida mediante el porcentaje de conversión de doble enlace. El cambio en porcentaje de conversión de la composición fluida polimerizable entre el artículo de dureza intermedia y el artículo fotocromático (es decir, el cambio experimentado mediante la etapa de curado adicional), está típicamente comprendido en la gama del 5 al 30%, y preferiblemente del 10 al 20%. El material fotocromático se incorpora en un polímero que tenga una conversión de doble enlace de entre el 70 y el 85% (con preferencia entre el 77 y el 83%), y con preferencia, el curado adicional proporciona una conversión de doble enlace de al menos el 88%, con preferencia al menos el 90%, más preferiblemente el 92%, y más preferiblemente del 92 al 94%.

Existe un cierto número de métodos de curado conocidos que pueden ser utilizados para efectuar la primera etapa de curado y la etapa de curado adicional. La técnica apropiada puede depender de los componentes de la composición polimerizable y de las propiedades requeridas. Se puede utilizar la polimerización por radiación, por ejemplo mediante haz de electrones, o por radiación ultravioleta. Cuando el curado se produce por radiación ultravioleta, la composición puede incluir uno o más compuestos para iniciar la polimerización en presencia de luz UV, o sensibilizar de otro modo la composición para producir la iniciación con luz UV. Con preferencia, la primera etapa de curado incluye curado por radiación, y la etapa de curado adicional se realiza mediante polimerización iniciada térmicamente.

En consecuencia, en una realización particularmente preferida de la invención, la composición fluida polimerizable es una composición de fotopolímero que comprende además un iniciador de polimerización térmica, y la primera etapa de curado incluye someter la composición fluida polimerizable a curado por radiación, y la etapa de curado adicional comprende calentar el artículo de dureza intermedia hasta una temperatura suficiente para proporcionar polimerización térmica en presencia de dicho iniciador de polimerización térmica.

La etapa de polimerización adicional se realiza preferentemente a una temperatura comprendida en la gama de 100 a 180ºC, y más preferiblemente en la gama de 120 a 150ºC. La etapa de curado adicional puede incluir calentar el artículo de dureza intermedia a una temperatura de 80 a 120ºC para hacer reaccionar de forma más completa cualesquiera radicales fotogenerados,...

1. Un proceso para la fabricación de un artículo polimérico fotocromático, que comprende:

proporcionar una composición fluida polimerizable;

someter la composición fluida polimerizable a una primera etapa de curado para proporcionar un artículo sólido de dureza intermedia, en el que el artículo sólido de dureza intermedia tiene una conversión de doble enlace de entre el 70% y el 85% con referencia a los dobles enlaces de la composición fluida polimerizable;

poner en contacto el artículo sólido de dureza intermedia con una sustancia fotocromática; y

someter el artículo sólido de dureza intermedia a una etapa de curado adicional para incrementar la dureza y proporcionar un artículo polimérico incrustado con la sustancia fotocromática.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de curado adicional proporciona una conversión de doble enlace de al menos el 88% con respecto a los dobles enlaces de la composición fluida polimérica.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición fluida polimerizable incluye un iniciador de polimerización térmica para la etapa de durado adicional, y la primera etapa de curado incluye someter la composición fluida polimerizable a curado por radiación o térmico, y en el que la etapa de curado adicional comprende calentar el artículo de dureza intermedia hasta una temperatura suficiente para activar el iniciador de polimerización térmica y para proporcionar polimerización térmica.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la etapa de polimerización adicional se lleva a cabo a una temperatura comprendida en la gama de 100 a 180ºC.

5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición polimerizable contiene un fotoiniciador y un iniciador de polimerización térmica; la primera etapa de curado para producir el artículo sólido de dureza intermedia se lleva a cabo mediante fotopolimerización en presencia del iniciador de polimerización térmica; la sustancia fotocromática se pone en contacto con la superficie del artículo sólido de dureza intermedia para producir incrustación; y la polimerización térmica es inducida durante la incrustación por activación del iniciador de polimerización térmica de la segunda etapa, para producir el artículo fotocromático endurecido.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que la etapa de polimerización adicional se lleva a cabo a una temperatura comprendida en la gama de 120 a 150ºC.

7. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición fluida polimérica comprende un componente de monómero orgánico que comprende al menos dos grupos insaturados elegidos a partir de acrilato, metacrilato y grupos alil.

8. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la composición fluida polimerizable incluye al menos un monómero de acrilato poli-funcional y/o de metacrilato poli-funcional.

9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición fluida polimerizable incluye un modificador de red seleccionado en el grupo consistente en aminas terciarias; agentes de transferencia de cadena; monómeros alílicos; compuestos monoinsaturados, y mezclas de dos o más de éstos.

10. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el modificador de red está presente en una cantidad no mayor del 10% en peso de la composición total, y se elige a partir de aminas terciarias, agentes de transferencia de cadena, compuestos alílicos y monoinsaturados.

11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el modificador de red se elige en el grupo consistente en aminas seleccionados en el grupo consistente en: aminas seleccionadas a partir del grupo consistente en N(alquil inferior) dietanolaminas, tri(alquil inferior) aminas, aminas terciarias insaturadas, productos de adición de Michael de aminas y monómeros que comprenden uno o más grupos de acrilato y/o metacrilato, estabilizadores ligeros de amina endurecida, agentes de transferencia de cadena seleccionados a partir de mercaptanos, alílicos, derivados de estireno, terpinoleno y acrilatos y/o metacrilatos mono-funcionales que comprenden una cadena flexible de al menos cuatro átomos de carbono.

12. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición fluida polimerizable incluye al menos dos iniciadores que incluyen un primer iniciador para su activación en la primera etapa de curado, y un segundo iniciador para su activación en la segunda etapa de curado, en el que el segundo iniciador se mantiene sustancialmente inactivado durante la primera etapa de curado, y se activa para proporcionar curado adicional en presencia de la sustancia fotocromática.

13. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición fluida polimerizable incluye un fotoiniciador para la primera etapa de curado y un iniciador de polimerización térmica para la etapa de curado adicional, y en el que la primera etapa de curado incluye la fotopolimerización de la composición fluida polimerizable, y la segunda etapa de curado incluye calentar el artículo hasta una temperatura suficiente para activar el iniciador de polimerización térmica.

14. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el fotoiniciador incluye un éter de benzoína o un óxido de acilfosfina.

15. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición fluida polimerizable incluye al menos dos iniciadores de polimerización térmica que incluyen un primer iniciador de polimerización térmica que se activa a una temperatura relativamente baja, y un segunda iniciador de polimerización térmica que se activa a una temperatura relativamente alta, y en el que la primera etapa de curado incluye calentar la composición fluida polimerizable a una temperatura suficiente para activar el primer iniciador de polimerización térmica, e insuficiente para proporcionar una activación significativa del segundo iniciador de polimerización térmica, y la etapa de curado adicional incluye calentar el artículo a una temperatura más alta que en la primera etapa de curado, y suficiente para activar el segundo iniciador de polimerización térmica.

16. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el primer iniciador térmico tiene una vida media relativamente corta a una temperatura comprendida en la gama de 90ºC a 120ºC, y en el que el segundo iniciador térmico tiene una vida media relativamente larga entre 90ºC y 120ºC, y una vida media de una hora a más de 120ºC.

17. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el segundo iniciador de polimerización térmica se elige en el grupo consistente en t-butil benzoato, dicumil peróxido, 2,5-dimetil hexano 2,5-di-t-butil peróxido, dibutil peróxido, cumeno hidroperóxido, y mezclas de los mismos.