Lente oftálmica y/o solar y procedimiento de fabricación correspondiente.

Lente oftálmica y/o solar que comprende un substrato de un material polimérico y está recubierta de una capa endurecedora. En por lo menos una de sus superficies está recubierta de una capa metálica, de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Al, Au, Ni, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Zr y mezclas de los anteriores. El espesor de la capa metálica está comprendido entre los 1 y los 20 nm y la reflexión visible de la lente es inferior al 10%. La lente tiene un valor de resistencia a la abrasión mayor que 5 BR, buena resistencia al envejecimiento y resistividad eléctrica cuadrada sobre la superficie recubierta inferior a 20 ohm/sgr. El procedimiento de fabricación comprende una etapa de deposición, por deposición física de vapor con evaporación mediante cañón de electrones, de la capa metálica

Lente oftálmica y/o solar y procedimiento de fabricación correspondiente.

Campo de la invención

La invención se refiere a una lente oftálmica y/o solar, que comprende un substrato de un material polimérico, y está recubierta de una capa endurecedora. La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una lente oftálmica y/o solar de acuerdo con la invención.

Estado de la técnica

Es bien conocido 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. Este procedimiento de recubrimiento 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 con características mecánicas similares a las anteriores pero con un proceso productivo que realiza únicamente una cara de la lente por etapa.

Por otra parte, es conocida la aplicación de tratamientos antireflejantes AR para reducir la reflexión. Para conseguir este efecto antirreflejante de la luz visible, habitualmente se realiza un apilamiento de varias capas (típicamente entre 1 y 6), 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.

La medida de la resistencia a la abrasión de una lente oftálmica polimérica se realiza habitualmente en el ámbito industrial mediante el denominado test de Bayer de la empresa Colts Laboratories con referencia de procedimiento operativo Standard L-11-10-08 y compara la resistencia a la abrasión a la de un substrato CR39. Así, un valor de BR = 10 significa que la lente tratada es 10 veces más resistente a la abrasión que una lente de CR39. En la presente invención se ha hecho uso de este ensayo.

También se utiliza habitualmente un test de medida de la resistencia a la abrasión bajo presión de las lentes denominado Steel Wool SW de la empresa Colts Laboratories con referencia de procedimiento operativo Standard L-11-12-08. En la presente invención se emplea también este test.

Por otro lado son conocidas las lentes oftálmicas y/o solares de base polimérica que incorporan un filtro infrarrojo. En unos casos el filtro infrarrojo se consigue a base de incluir pigmentos absorbentes en la base polimérica, típicamente policarbonato. Sin embargo esto limita los materiales disponibles y no permite escoger aquellos materiales que son óptimos para lentes oftálmicas.

Sumario de la invención

La invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante una lente oftálmica y/o solar del tipo indicado al principio caracterizada porque en por lo menos una de sus superficies está recubierta de una capa metálica, donde la capa metálica es de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Al, Au, Ni, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Zr y mezclas de los anteriores, y un espesor comprendido entre los 1 y los 20 nm, y porque la reflexión visible de dicha lente, calculada según ISO 8980-4 (Rv), es inferior al 10%, preferiblemente inferior al 2,5%.

Efectivamente, la inclusión de una capa metálica de uno de los metales indicados y dentro de los rangos indicados tiene un elevado efecto reflejante de la radiación infrarroja, concretamente de la radiación infrarroja (IR) denominada solar según la norma EN-1836, que es la que está incluida dentro del rango de longitudes de onda de 780 nm (nanómetros) y 2000 nm. De esta manera se consigue incluir en la lente un filtro IR solar que actúa mayoritariamente por reflexión. Adicionalmente esta capa metálica tiene unas propiedades ópticas de transmisión en el espectro visible adecuadas, tanto para su uso en lentes solares como para su uso en lentes oftálmicas no solares.

Adicionalmente esta capa es adecuada para actuar como una de las capas necesarias en una estructura de capas antirreflejantes (o interferenciales) aptas para reducir la cantidad de luz visible reflejada por la lente. La capa metálica de acuerdo con la invención es apta para formar parte de esta estructura, lo que permite simplificar la estructura multicapas total de la lente ya que se consigue que esta capa desempeñe dos funciones simultáneamente.

Otra ventaja adicional de esta capa metálica es que evita la acumulación de electricidad estática en la lente, por ejemplo la generada al frotar los polímeros en el proceso de limpieza de las lentes. Es conocido que las superficies cargadas atraen motas de polvo, lo que perjudica la calidad de la visión. Actualmente se intenta evitar la acumulación de electricidad estática en las lentes mediante la inclusión de una capa conductora y transparente de ITO (óxido de indio y estaño). Sin embargo la capa metálica es mucho más eficaz en este sentido gracias a su menor resistividad eléctrica.

Preferentemente la capa metálica es de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Pt, Al y Au, y muy preferentemente es de Ag.

Ventajosamente la capa metálica tiene un espesor comprendido entre 5 y 15 nm.

En general, la capa metálica estará sobre una de las superficies de la lente, sin embargo podría ser aplicada sobre las dos superficies de la lente (la de la cara interna y la de la cara externa). Asimismo, usualmente habrá una única capa metálica como la indicada, pero también se podría contemplar la posibilidad que, dentro de una estructura multicapa más compleja hubiese incluida más de una capa metálica como la indicada.

Preferentemente entre la capa endurecedora y la capa metálica hay una primera capa de bajo índice de refracción, que, ventajosamente, tiene un espesor inferior a 200 nm.

Ventajosamente entre la primera capa de bajo índice de refracción y la capa metálica hay una primera capa de alto índice de refracción, que, preferentemente, tiene un espesor inferior a 100 nm, y muy preferentemente el espesor está comprendido entre 20 y 50 nm.

Preferentemente sobre la capa metálica hay una segunda capa de alto índice de refracción que, ventajosamente, tiene un espesor inferior a 100 nm, y muy preferentemente el espesor está comprendido entre 20 y 50 nm.

Ventajosamente la primera y segunda capas de alto índice de refracción son de un material del grupo formado por óxidos, nitruros u oxinitruros de Zr, Ti, Sb, In, Sn, Ce, Zn, Ta, Nb, Hf y mezclas de los anteriores, y preferentemente son de ZrO₂.

Preferentemente sobre la segunda capa de alto índice de refracción hay una segunda capa de bajo índice de refracción que, ventajosamente, tiene un espesor inferior a 200 nm. Es particularmente ventajoso que el espesor esté comprendido entre 20 y 50 nm.

Tanto la primera como la segunda capa de bajo índice de refracción son preferentemente de SiO₂.

Ventajosamente entre por lo menos una de las capas de alto índice de refracción y la capa metálica hay una capa de interfase de un material del grupo formado por Si, Cr, Ti, Ni, Ni/Cr, SnO₂, Al₂O₃, AlN, ZnO, SiOx, SiO/Cr, SiO₂/Al₂O₃, ITO, y MoO₃. En el caso de que se trate de un material del tipo SiO₂/Al₂O₃ ventajosamente se trata del material denominado "Lima", que es SiO₂ con un 5% de Al₂O₃. Preferentemente la capa de interfase tiene un espesor menor de 10 nm, y muy preferentemente el espesor está comprendido entre 1 y 3 nm.

Preferentemente sobre la capa endurecedora hay una capa de interfase inicial, que es de un material del grupo formado por Si, Cr, Ti, Ni, Ni/Cr, SnO₂, Al₂O₃, AIN, ZnO, SiO_x, SiO/Cr, SiO₂/Al₂O₃, ITO, y MoO₃, y que tiene un espesor menor de 20 nm. Es particularmente ventajoso que el espesor esté comprendido entre 5 y 15 nm.

Ventajosamente la lente tiene una capa...

1. Lente oftálmica y/o solar, que comprende un substrato de un material polimérico, y está recubierta de una capa endurecedora, caracterizada porque en por lo menos una de sus superficies está recubierta de una capa metálica, donde dicha capa metálica es de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Al, Au, Ni, Ti, Cr, Mo, Pt, Rh, Zr y mezclas de los anteriores, y un espesor comprendido entre los 1 y los 20 nm, y porque la reflexión visible de dicha lente, calculada según ISO 8980-4 (Rv), es inferior al 10%.

2. Lente según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha capa metálica es de un metal del grupo formado por Cu, Ag, Pt, Al y Au, y preferentemente es de Ag.

3. Lente según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque dicha capa metálica tiene un espesor comprendido entre 5 y 15 nm.

4. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque entre dicha capa endurecedora y dicha capa metálica hay una primera capa de bajo índice de refracción.

5. Lente según la reivindicación 4, caracterizada porque dicha primera capa de bajo índice de refracción tiene un espesor inferior a 200 nm.

6. Lente según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizada porque entre dicha primera capa de bajo índice de refracción y dicha capa metálica hay una primera capa de alto índice de refracción.

7. Lente según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha primera capa de alto índice de refracción tiene un espesor inferior a 100 nm, preferentemente comprendido entre 20 y 50 nm.

8. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque sobre dicha capa metálica hay una segunda capa de alto índice de refracción.

9. Lente según la reivindicación 8, caracterizada porque dicha segunda capa de alto índice de refracción tiene un espesor inferior a 100 nm, preferentemente comprendido entre 20 y 50 nm.

10. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque dicha primera y segunda capas de alto índice de refracción son de un material del grupo formado por óxidos, nitruros u oxinitruros de Zr, Ti, Sb, In, Sn, Ce, Zn, Ta, Nb, Hf y mezclas de los anteriores, preferentemente son de ZrO₂.

11. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque sobre dicha segunda capa de alto índice de refracción hay una segunda capa de bajo índice de refracción.

12. Lente según la reivindicación 11, caracterizada porque dicha segunda capa de bajo índice de refracción tiene un espesor inferior a 200 nm, preferentemente comprendido entre 20 y 50 nm.

13. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12, caracterizada porque dichas primera y segunda capas de bajo índice de refracción son de SiO₂.

14. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizada porque entre por lo menos una de dichas capas de alto índice de refracción y dicha capa metálica hay una capa de interfase de un material del grupo formado por Si, Cr, Ti, Ni, Ni/Cr, SnO₂, Al₂O₃, AlN, ZnO, SiO_x, SiO/Cr, SiO₂/Al₂O₃, ITO, y MoO₃.

15. Lente según la reivindicación 14, caracterizada porque dicha capa de interfase tiene un espesor menor de 10 nm, preferentemente comprendido entre 1 y 3 nm.

16. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque sobre dicha capa endurecedora hay una capa de interfase inicial, donde dicha capa de interfase inicial es de un material del grupo formado por Si, Cr, Ti, Ni, Ni/Cr, SnO₂, Al₂O₃, AlN, ZnO, SiO_x, SiO/Cr, SiO₂/Al₂O₃, ITO, y MoO₃, donde dicha capa de interfase inicial tiene un espesor menor de 20 nm, preferentemente comprendido entre 5 y 15 nm.

17. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizada porque tiene una capa de imprimación entre dicho substrato y dicha capa endurecedora.

18. Lente según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende, sobre dicha capa endurecedora, la siguiente estructura de capas:

[a] una capa de interfase de ITO de entre 6 y 10 nm de espesor,

[b] una capa de interfase de Cr de entre 1 y 3 nm de espesor,

[c] dicha capa metálica, de Ag, de entre 6 y 12 nm de espesor,

[d] una capa de interfase de Cr de entre 1 y 3 nm de espesor,

[e] una capa de alto índice de refracción, de ZrO₂, de entre 20 y 30 nm de espesor,

[f] una segunda capa de bajo índice de refracción, de SiO₂, de entre 30 y 50 nm de espesor.

19. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque comprende una capa externa hidrofóbica, preferentemente perfluorada.

20. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque tiene una transmitancia en el espectro infrarrojo solar T_IR y una transmitancia en el espectro visible T_V, calculadas ambas según la norma EN 1836, tales que su cociente T_V/T_IR es menor o igual que 1, siendo TV menor del 80%.

21. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque tiene una transmitancia en el espectro infrarrojo solar T_IR inferior al 80% y una transmitancia en el espectro visible T_V, entre el 80% y el 100%, calculadas ambas según la norma EN 1836.

22. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque tiene un valor de resistencia a la abrasión mayor que 5, medido en unidades BR según el test de Bayer, según la norma L-11-10-08 de Colts Laboratories.

23. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizada porque tiene un valor de resistencia a la abrasión menor que 0,2, medido en unidades Haze según el test de Steel Wool a 3 kg durante 1 minuto y con malla 0000, según la norma L-11-12-08 de Colts Laboratories.

24. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizada porque no muestra deterioro visible después de aplicarle consecutivamente los ensayos del punto 4.6.10.2 de resistencia a la inmersión a soluciones salinas y del punto 4.6.10.1 de abrasión severa de la norma MIL-F-48616A.

25. Lente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizada porque tiene un valor de resistividad eléctrica cuadrada sobre la superficie recubierta inferior a 20 Ω/sgr, medida según la norma ASTM D-254.

26. Procedimiento de fabricación de una lente oftálmica y/o solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque comprende una etapa de deposición, por deposición física de vapor con evaporación mediante cañón de electrones, sobre por lo menos una de las superficies de dicha lente, de dicha capa metálica.