Lente de base polimérica que comprende una capa endurecedora, una capa absorbente y multicapa interferencial y procedimiento de fabricación correspondiente.

Lente de base polimérica que comprende una capa endurecedora (L), una multicapa interferencial (I) y una capa absorbente (A) intercalada entre ambas. La capa absorbente (A) está formada a partir de un metal, óxido o nitruro de metal, apto para generar una capa transparente mediante una deposición por sputtering, y comprende, adicionalmente, cationes de un metal colorante del grupo formado por aquellos elementos de transición que, en forma oxidada, presenten un catión que absorba radiación electromagnética en el espectro visible. Los cationes de metal colorante están en una proporción comprendida entre el 10% y el 70% atómico de los cationes respecto del catión metálico predominante en dicha capa absorbente (A)

Lente de base polimérica que comprende una capa endurecedora, una capa absorbente y multicapa interferencial y procedimiento de fabricación correspondiente.

Campo de la invención

La invención se refiere a unas lentes de base polimérica, que comprenden una capa endurecedora y una multicapa interferencial, donde la capa endurecedora tiene un espesor de por lo menos 500 nm (nanómetros) y la multicapa interferencial está formada por una pluralidad de subcapas donde el espesor de cada una de dichas subcapas es menor de 250 nm. La invención se refiere también a unos procedimientos de fabricación de estas lentes.

Estado de la técnica

Es bien conocida la técnica de coloración de lentes poliméricas mediante técnicas de inmersión en baños de agua destilada donde se encuentran disueltos o dispersos los pigmentos a temperaturas cercanas a 100ºC, habitualmente en el intervalo comprendido entre 90ºC y 98ºC. Se utiliza un baño con la mezcla de pigmentos preestablecida para conseguir el color deseado. Una vez los pigmentos adecuados están disueltos o en suspensión en el baño de agua destilada, se introducen las lentes un tiempo dado en función del tono deseado. A mayor tiempo, se obtiene un tono más oscuro. El color se consigue introduciendo los pigmentos en el interior de la base polimérica de la lente. Este sistema está bien implantado a nivel industrial y permite obtener una gran diversidad de colores. Sin embargo la obtención del color deseado mediante este sistema necesita en ocasiones de un ajuste final mediante baños de los tres colores primarios puros (amarillo, rojo y azul) basado en la prueba y error de tiempos de inmersión en cada uno de los baños. Es, en resumen, un sistema muy dependiente de la experiencia del operario y tremendamente irreproducible, lo cual es un grave problema y más teniendo en cuenta que las lentes se fabrican por parejas.

En ocasiones se realiza un proceso de activación previo para acelerar el proceso de coloración de las lentes que consiste en la inmersión de las mismas en un baño de agua desionizada con alcohol bencílico al 10% y un tensoactivo al 10% también. El baño se encuentra entre 92ºC y 96ºC y los tiempos de inmersión entre 30 segundos y 60 segundos en función del estado del baño de color.

Usualmente estas lentes coloreadas son posteriormente lacadas (es decir, se les adiciona de una capa endurecedora) y curadas térmicamente previamente al recubrimiento con una multicapa interferencial que, adecuadamente dimensionada, puede formar un apilamiento antireflejante AR, en las máquinas de alto vacío.

Para lentes poliméricas es posible utilizar también un proceso de recubrimiento mediante técnicas de depósito en alto vacío PVD con evaporador resistivo o de cañón de electrones. Para aplicar este método, se coloca el material a evaporar en unos crisoles dispuestos a tal fin y se evapora en las condiciones adecuadas para realizar la capa coloreada sobre la lente. La utilización de esta técnica está restringida por los materiales de evaporación disponibles en el mercado. En general, es una técnica compleja y poco flexible, por lo que existen en el mercado únicamente unos colores muy concretos, obtenidos a partir de unas composiciones muy concretas. Específicamente, los únicos casos conocidos por los inventores son los siguientes:

- color gris, obtenido a partir de una capa formada a partir de TiO₂ con una inclusión de cationes de Si, donde los cationes de Si están en una proporción comprendida entre el 11'5% y el 16'5% atómico de los cationes en la capa,

- color rosa, obtenido a partir de una capa formada a partir de SiO₂ con una inclusión de cationes de Mn, donde los cationes de Mn están en una proporción comprendida entre el 37'5% y el 42'5% atómico de los cationes de la capa,

- color marrón, obtenido a partir de una capa formada a partir de SiO₂ con una inclusión de cationes de Cr, donde los cationes de Cr están en una proporción comprendida entre el 47'5% y el 52'5% atómico de los cationes de la capa; de hecho, este color puede entenderse también como obtenido a partir de una capa formada a partir de Cr₂O₃ con una inclusión de cationes de Si, donde los cationes de Si están en una proporción comprendida entre el 47'5% y el 52'5% atómico de los cationes.

Como ya se ha comentado anteriormente, es conocido el hecho de recubrir lentes poliméricas con un apilamiento de capas con una funcionalidad antireflejante (o interferencial) que permitan reducir la cantidad de luz visible reflejada por la lente o por un apilamiento interferencial con funcionalidad de espejo que permite aumentarla. Para conseguir estos resultados, habitualmente se realiza un apilamiento de entre 4 a 6 capas de espesores entre 10 nm a 150 nm cada una. Ello se hace habitualmente mediante técnicas de PVD (Physical Vapor Deposition) mediante cañón de electrones o evaporación térmica aunque existen otras técnicas como el Plasma enhanced Chemical Vapor Deposition (PeCVD) o el Sputtering.

Por otro lado, en el caso de depositar materiales cuyo espesor y características intrínsecas introduzcan unas tensiones residuales muy elevadas en la estructura, es bien conocida la aparición de problemas de adherencia de estos recubrimientos sobre substratos poliméricos. Igualmente es conocido cómo mediante la introducción, en la estructura multicapa de recubrimiento de lentes orgánicas, de capas en las que se introduce algún precursor volátil de un metal, como por ejemplo el HMDSO (precursor volátil de silicio), durante el proceso de sputtering reactivo de silicio en presencia de oxígeno se generan unas capas suficientemente flexibles para conseguir una buena adherencia de la estructura multicapa total. Ver, por ejemplo, las solicitudes de patente EP 1.655.385 y ES P200800387.

El recubrimiento de lentes, y en particular de lentes oftálmicas, de naturaleza polimérica u orgánica, con capas endurecedoras para mejorar la resistencia a la abrasión de las mismas, se realiza debido a que la resistencia al rayado de este tipo de lentes poliméricas es mucho menor que el de las lentes minerales. Este recubrimiento endurecedor (laca) se aplica usualmente por inmersión en un baño (poli)siloxánico, acrílico, metacrílico o poliuretánico y su posterior curado en un horno a temperaturas entre 100ºC y 130ºC. Mediante este procedimiento se obtienen capas endurecedoras de espesores entre 1 micra a 3 micras. Otra técnica posible para realizar el recubrimiento endurecedor es mediante la aplicación de lacas por la técnica de spinning (centrifugado) y curado mediante radiación ultravioleta, con características mecánicas similares a las anteriores pero con un proceso productivo que realiza únicamente una cara de la lente por etapa.

En la presente descripción y reivindicaciones se debe entender por lente todo sistema óptico compuesto por al menos una superficie y que presenta propiedades dióptricas y/o catóptricas. Es decir, todo sistema óptico basado en fenómenos de refracción (sistemas dióptricos) o fenómenos de reflexión (sistemas catóptricos). Asimismo se deben considerar lentes aquellos sistemas ópticos que combinen ambos efectos, como por ejemplo sistemas ópticos con una primera superficie refractante y una segunda superficie reflectante, superficies ópticas con superficies semitransparentes, etc.

Sumario de la invención

La invención tiene por objeto una nueva lente de base polimérica coloreada. Concretamente una lente de base polimérica que comprende una capa endurecedora y una multicapa interferencial, donde la capa endurecedora tiene un espesor de por lo menos 500 nm y la multicapa interferencial está formada por una pluralidad de subcapas donde el espesor de cada una de las subcapas es menor de 250 nm,

caracterizada porque

comprende, adicionalmente, una capa absorbente intercalada entre la capa endurecedora y la multicapa interferencial, donde la capa absorbente tiene un espesor comprendido entre 10 nm y 1500 nm y está formada a partir de un material del grupo formado por aquellos metales, óxidos de metales y nitruros de metales que son aptos para generar una capa transparente en el espectro visible mediante una deposición por sputtering, donde la capa absorbente comprende, adicionalmente, cationes de un metal colorante del grupo formado por aquellos elementos de transición que, en forma oxidada, presenten un catión que absorba radiación electromagnética en el espectro visible (es decir, entre los 400 y los 750 nm (nanometros)), donde los cationes de metal colorante están en una proporción comprendida...

1. Lente de base polimérica que comprende una capa endurecedora (L) y una multicapa interferencial (I), donde dicha capa endurecedora (L) tiene un espesor de por lo menos 500 nm y dicha multicapa interferencial (I) está formada por una pluralidad de subcapas donde el espesor de cada una de dichas subcapas es menor de 250 nm,

caracterizada porque

comprende, adicionalmente, una capa absorbente (A) intercalada entre dicha capa endurecedora (L) y dicha multicapa interferencial (I), donde dicha capa absorbente (A) tiene un espesor comprendido entre 10 nm y 1500 nm y está formada a partir de un material del grupo formado por aquellos metales, óxidos de metales y nitruros de metales que son aptos para generar una capa transparente en el espectro visible mediante una deposición por sputtering, donde dicha capa absorbente (A) comprende, adicionalmente, cationes de un metal colorante del grupo formado por aquellos elementos de transición que, en forma oxidada, presenten un catión que absorba radiación electromagnética en el espectro visible, donde dichos cationes de metal colorante están en una proporción comprendida entre el 10% y el 70% atómico de los cationes respecto del catión metálico predominante en dicha capa absorbente (A), excepto para: [i] el caso en el que dicha capa absorbente está formada a partir de TiO₂ y dichos cationes de metal colorante son cationes de Si, donde dichos cationes de Si están en una proporción comprendida entre el 11'5% y el 16'5% atómico de los cationes, [ii] el caso en el que dicha capa absorbente está formada a partir de SiO₂ y dichos cationes de metal colorante son cationes de Mn, donde dichos cationes de Mn están en una proporción comprendida entre el 37'5% y el 42'5% atómico de los cationes, [iii] el caso en el que dicha capa absorbente está formada a partir de SiO₂ y dichos cationes de metal colorante son cationes de Cr, donde dichos cationes de Cr están en una proporción comprendida entre el 47'5% y el 52'5% atómico de los cationes, y [iv] el caso en el que dicha capa absorbente está formada a partir de Cr₂O₃ y dichos cationes de metal colorante son cationes de Si, donde dichos cationes de Si están en una proporción comprendida entre el 47'5% y el 52'5% atómico de los cationes.

2. Lente según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho material del grupo formado por: metales, óxidos de metales y nitruros de metales aptos para generar una capa transparente en el espectro visible mediante una deposición por sputtering es un material del grupo formado por: cromo metálico, Cr₂O₃, zirconio metálico, ZrO, ZrO₂, silicio metálico, SiO, SiO₂, titanio metálico, TiO, TiO₂, Ti₃O₅, aluminio metálico, Al₂O₃, tántalo metálico, Ta₂O₅, cerio metálico, CeO₂, hafnio metálico, HfO₂, óxido de indio y estaño, ytrio metálico, Y₂O₃, magnesio, MgO, carbono, praseodimio, PrO₂, Pr₂O₃, tungsteno, WO₃, nitruros de silicio, oxinitruros de silicio, y mezclas de los anteriores.

3. Lente según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque dicho metal colorante es un metal del grupo formado por Ni, Cu, Fe, Cr, V, W, Co, Mn, Si y mezclas de los anteriores.

4. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicha capa absorbente (A) tiene una transmitancia visible comprendida entre el 4% y el 85%.

5. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dicha capa absorbente (A) comprende una pluralidad de cationes de metales colorantes diferentes.

6. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque comprende una pluralidad de capas absorbentes(A).

7. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque por lo menos una de dichas capas absorbentes (A) tiene cationes de un metal colorante diferente que las otras capas absorbentes.

8. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque dicha capa absorbente (A) tiene un espesor comprendido entre 100 nm y 600 nm.

9. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque dicha capa absorbente (A) tiene un espesor mayor de 300 nm.

10. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende, adicionalmente, una capa dura (D) intercalada entre dicha capa endurecedora (L) y dicha capa absorbente (A), donde dicha capa dura (D) tiene un espesor mayor que 300 nm y está formada a partir de un material del grupo formado por: cromo metálico, Cr₂O₃, zirconio metálico, ZrO, ZrO₂, silicio metálico, SiO, SiO₂, titanio metálico, TiO, TiO₂, Ti₃O₅, aluminio metálico, Al₂O₃, tántalo metálico, Ta₂O₅, cerio metálico, CeO₂, hafnio metálico, HfO₂, óxido de indio y estaño, ytrio metálico, Y₂O₃, magnesio, MgO, carbono, praseodimio, PrO₂, Pr₂O₃, tungsteno, WO₃, nitruros de silicio, y oxinitruros de silicio, y porque dicha capa absorbente (A) es obtenible a partir de la polimerización de precursores volátiles de metales de la familia del silicio, de la familia del zirconio, de la familia del titanio y de la familia del tántalo, mediante un procedimiento de PECVD y/o sputtering.

11. Procedimiento de fabricación de una lente de base polimérica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende una etapa [a] de formación de dicha capa endurecedora (L), una etapa [b] de formación de dicha capa absorbente (A), y una etapa [c] de formación de dicha multicapa interferencial (I), donde dicha etapa [b] se realiza mediante un sputtering conjunto de dicho material del grupo formado por aquellos metales, óxidos de metales y nitruros de metales que son aptos para generar una capa transparente en el espectro visible mediante una deposición por sputtering y dichos cationes de dicho metal colorante del grupo formado por aquellos elementos de transición que, en forma oxidada, presenten un catión que absorba radiación electromagnética en el espectro visible.

12. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicha etapa [b] de sputtering se hace en una atmósfera que comprende por lo menos uno de los componentes del grupo formado por O₂, N₂, Ar, precursores volátiles de metales de la familia del silicio, de la familia del zirconio, de la familia del titanio y de la familia del tántalo.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque comprende una etapa [b2] de formación de una segunda capa absorbente.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque dicha etapa [b] de sputtering comprende el uso de un cátodo de Si en el que se ha recubierto parcialmente su superficie con una lámina de uno de dichos metales colorantes.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque se ha recubierto entre un 3% y un 15% de la superficie de dicho cátodo con dicha lámina.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque se ha recubierto parcialmente su superficie con por lo menos una segunda lámina de un segundo metal colorante.

17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado porque dicha etapa [b] de sputtering comprende el uso de un cátodo que comprende Si y uno de dichos metales colorantes.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque dicho cátodo comprende, adicionalmente, un segundo metal colorante.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque dicha etapa [b] de sputtering comprende el uso de varios cátodos, donde por lo menos uno de ellos comprende uno de dichos metales colorantes, en un proceso de deposición simultánea.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque por lo menos uno de dichos cátodos comprende un segundo metal colorante.