DE2729385A1 - Distortion-free thermoplastic ophthalmic lens prodn. - by pressing dried, preheated preform between tools with optical surfaces - Google Patents
Distortion-free thermoplastic ophthalmic lens prodn. - by pressing dried, preheated preform between tools with optical surfacesInfo
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Abstract
Description
Verfahren zum Herstellen einer theromplastischen Linse vermittelsMethod of making a theromplastic lens by means of
Verformen in fester Phase Es wird ein Verfahren geschaffen, vermittels dessen durch Verformung in der festen Phase optisch genaue Linsen, wie ophthalmische oder plane Sicherheitslinsen ausgehend von Rohlingen hergestellt werden, die ihrerseits durch Spritzguß oder Herausschneiden aus einem thermoplastischen Platten- oder Stabmaterial erhalten werden. Das Plattenmaterial weist vorzugsweise darauf aufgebracht einen abriebfesten Überzug auf. Bei dem erfindungsgemäßen Verformen in der festen Phase wird ein thermoplastischer Rohling erhitzt und im festen Zustand verformt unter Anwenden von optisch polierten Preßwerkzeugen, wobei man bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt, jedoch über der Glassprungtemperatur arbeitet. Das Verfahren ist insbesondere anwendbar für die Herstellung von Linsen mit verringerterVerzerrung im Vergleich zu dem vermittels Spritzguß hergestellten Linsenrohlingen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verformung in der festen Phase und zum Herstellen von Linsen angewandt werden können, die hohe negative oder hohe positive Brechungskräfte aufweisen und nicht zufriedenstellend vermittels Spritzguß hergestellt werden können. Solid phase deformation A method is created by means of its optically accurate lenses by deformation in the solid phase, such as ophthalmic lenses or plane safety lenses are produced from blanks, which in turn by injection molding or cutting out of a thermoplastic sheet or rod material can be obtained. The plate material preferably has an applied thereto abrasion-resistant coating. In the deformation according to the invention in the solid phase a thermoplastic blank is heated and deformed in the solid state under Applying optically polished press tools, keeping at a temperature below the melting point, but above the glass crack temperature. The procedure is particularly applicable to the manufacture of lenses with reduced distortion compared to the lens blanks produced by means of injection molding, which at the method according to the invention for deformation in the solid phase and for production Lenses that have high negative or high positive refractive powers can be applied and cannot be satisfactorily manufactured by injection molding.
Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zum Herstellen thermoplastischer Linsen, wie Brillenlinsen vermittels eines Verfahrens, das unter verschiedenen Bezeichnungen, wie Verformung in der festen Phase, Schmieden und Kaltverformung bekannt ist.The invention relates to a novel method for producing thermoplastic Lenses, such as spectacle lenses, by means of a process that is known under various names, known as deformation in the solid phase, forging, and cold forging.
Thermoplastische Linsen werden üblicherweise vermittels Spritzg4B hergestellt, wobei der geschmolzene, thermoplastische Kunststoff in eine Form durch eine Einspritzöffnung eingespritzt wird.Thermoplastic lenses are usually made by means of Spritzg4B Manufactured with the melted, thermoplastic plastic in a mold through an injection port is injected.
Zu den üblicherweise angewandten optischen Thermoplasten gehören Polyacryle, Polystyrole, Polycarbonate, Polysulfone, Polyurethane, Methylmethacrylate und Nylon. Das Spritzgußverfahren zum Herstellen einer thermoplastischen Linse kann zu einer Verzerrung in Linsen bestimmter geometrischer Formen, wie dies die Untersuchung mit dem Shadowgraphen und dem Polariscop zeigt, führen. Das Sprttzgußverfahren ist arteigen auf das Herstellen von Linsen beschränkt, von denen entweder der Umfang der Linse oder der Mittelpunkt der Linse nicht ungewöhnlich dünn ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei Linsen, deren mittleres Teil im Vergleich zu dem Umfang dünn ist, d.h. Linsen mit negativer Brechungskraft, das Spritzgußverfahren zu einer Linse führt, bei der die mittlere Fläche Schweißlinien und/oder Bläschen aufweist, die durch das Zusammenfließen des in die Form eingedrückten Kunststoffes bedingt werden.The commonly used optical thermoplastics include polyacrylics, Polystyrenes, polycarbonates, polysulfones, polyurethanes, methyl methacrylates and nylons. The injection molding process to manufacture a thermoplastic lens can cause distortion in lenses of certain geometric shapes, like this the one Examination with the shadow graph and the polariscope shows lead. The injection molding process is kind of limited to the manufacture of lenses, either of which is the scope the lens or the center of the lens is not unusually thin. This is upon it attributed that with lenses, their central part compared to the circumference thin, i.e. lenses with negative refractive power, the injection molding process into one Lens leads in which the middle surface shows weld lines and / or bubbles, caused by the flowing together of the plastic pressed into the mold will.
Bei einer Linse, die an ihrem äußeren Teil eine dünne Fläche aufweist, d.h. Linsen mit positiver Brechungskraft, kann die seitliche Einspritzöffnung der Form nicht mit ausreichend lichtem Abstand dergestalt ausgebildet werden, daß ein ausreichender Fluß des Kunststoffes in die Form erfolgt und dennoch eine Linse ausgebildet wird, die an dem äußeren Umfang ein dünnes Teil besitzt. Der Stand der Technik bezüglich des Spritzgießens von Linsen mit hoher negativerund hoher positiver Brechungskraft ist somit dergestalt, daß diese Linsen nicht in zufriedenstellender Weise vermittels Spritzguß hergestellt werden können.In the case of a lens that has a thin surface on its outer part, i.e. lenses with positive refractive power, the side injection opening of the Shape can not be formed with sufficient clearance so that a there is sufficient flow of the plastic into the mold and a lens is still formed which has a thin part on the outer periphery. The state of the art regarding injection molding of lenses with high negative and high positive refractive power is thus such that these lenses are not satisfactorily mediated Injection molding can be produced.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verformung in der festen Phase stellt somit die einzige praktische Möglichkeit zum Herstellen von thermoplastischen Linsen dar, die sich durch hohe negative und hohe positive Brechungskraft auszeichnen. Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt weiterhin die Möglichkeit eine fertig ausgeformte Linse herzustellen, die im Vergleich zu den vermittels Spritzguß hergestellten planen oder m*dlzlnlschen Linsen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Linsenrohlinge angewandt werden, praktisch keine Verzerrung zeigt.The method according to the invention for deformation in the solid phase thus represents the only practical way to manufacture thermoplastic Lenses that are characterized by high negative and high positive refractive power. The method according to the invention also provides the possibility of a fully formed Manufacture lens that plan compared to the injection molded plan or m * dlzlnl lenses that are used in the method according to the invention as lens blanks applied, shows practically no distortion.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verformen in der festen Phase ergibt ebenfalls ein neuartiges Verfahren zum Herstellen einer mit einem abriebfesten Überzug überzogenen thermoplastischen Linse vermittels eines einzigen kontinuierlichen Arbeitsschrittes. Derartige Linsen weisen kombiniert die für eine thermoplastische Linse typische Schlagfestigkeit zusammen mit einem hohen Maß an Kratzfestigkeit auf, die erforderlich ist, um ausreichende Dauerhaftigkeit für eine derartige Linse zu ergeben. Nach dem Stand der Technik sind z.B. kratzfest Polycarbonat-Linsen hergestellt worden, die insbesondere als Sicherheitslinsen deswegen geeignet sind, weil die Polycarbonat-Polymeren in typischer Weise hohe Schlagfestigkeit besitzen, indem man einen abriebfesten ttberzug auf die Linse nach der Ausformung derselben z.B. vemittels Spritzguß aufgebracht hat.The method according to the invention for deforming in the solid phase yields also a novel method of making one with an abrasion-resistant coating coated thermoplastic lens by means of a single continuous operation. Such lenses have combined those for a thermoplastic lens typical Impact resistance along with a high level of scratch resistance is required is to give sufficient durability to such a lens. After this In the prior art, for example, scratch-resistant polycarbonate lenses have been produced which are particularly suitable as safety lenses because the polycarbonate polymers typically have high impact resistance by having an abrasion resistant The coating is applied to the lens after it has been molded, for example by means of injection molding Has.
Derartige Verfahren sind zeitraubend, bedingen zusätzliche Herstellungsschritte und zusätzliche masten im Vergleich zu den Arbeitsschritten des Spritzgießens, wie sie für die ursprüngliche Ausbildung der LInse angewandt werden.Such processes are time-consuming and require additional manufacturing steps and additional masts compared to the steps of injection molding, such as they are used for the original formation of the lens.
IXach dem Stand der Technik ist es bekannt, mechanische oder Bauteile in der festen Phase zu verformen unter Anwenden von thermoplastichen Polymeren, wie Polycarbonat, Polypropylen, Polyäthylen hoher Dichte, Nylon, Acetalen, Acrylnitril-Butadien-Styrol und Polyvinylchlorid, wie der Ausgabe 1974-1975 der Modern Plastics Encylopedia, Seiten 416 bis 419 und der nachfolgenden Liste entnommen werden kann, die entnommen ist der Veröffentlichung (Solid-Phase Forming (Cold Forming) of Plastics", Plastec Report R 42, Plastic, Technical, Evaluation Center, Picatining Arsenal, Dover, New Jersey, Januar 1972: 1. Werner A.C. und J.J. Krimm (Celanese Plastics Co.) "Forging of high molecular weight polyethylene" in dem 26.In the prior art it is known, mechanical or components deform in the solid phase using thermoplastic polymers, such as polycarbonate, polypropylene, high density polyethylene, nylon, acetals, acrylonitrile butadiene styrene and polyvinyl chloride, such as the 1974-1975 edition of Modern Plastics Encylopedia, Pages 416 to 419 and the following list which can be found is the publication (Solid-Phase Forming (Cold Forming) of Plastics ", Plastec Report R 42, Plastic, Technical, Evaluation Center, Picatining Arsenal, Dover, New Jersey, January 1972: 1. Werner A.C. and J.J. Krimm (Celanese Plastics Co.) "Forging of high molecular weight polyethylene "in the 26th
Annual Technical Conference, Society of Plastic Engieneers, Mai 1968, Seiten 619-22. Annual Technical Conference, Society of Plastic Engieneers, May 1968, Pages 619-22.
2. Coffman, P.ro. (Shell Chemical Co.) "Forming of plastics by metal working techniques" 26. Annual Technical Conference, Society of Plastic Engineers, 6-10 Mai, 1968, Seiten 225-30.2. Coffman, P.ro. (Shell Chemical Co.) "Forming of plastics by metal working techniques "26th Annual Technical Conference, Society of Plastic Engineers, May 6-10, 1968, pages 225-30.
3. Shell Chemical Company Forging, Stamping and Extrusion of Solid Thermoplastics" von Paul M. Coffman, 1968.3. Shell Chemical Company Forging, Stamping and Extrusion of Solid Thermoplastics "by Paul M. Coffman, 1968.
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5. Abrams, M., C.E. Spedding und B.J. Massh "Solid-phase forming of the polyolefins" in Plastics und Polymers, Band 38, Nr. 134, April 1970.5. Abrams, M., C.E. Spedding and B.J. Massh "Solid-phase forming of the polyolefins "in Plastics and Polymers, Vol. 38, No. 134, April 1970.
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7. Staff "Focus-advanced technology: stamping and forging of plastics" in Plastics, Band 33, Nr. 366, April 1968.7. Staff "Focus-advanced technology: stamping and forging of plastics" in Plastics, Volume 33, No. 366, April 1968.
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21. L.J. Broutman und S. Kalpakjian (Illinois Institute of Technology) COLD forming of plastics" in SPE Journal, Band 25, Oktober 1969, Seiten 46-52..21. L.J. Broutman and S. Kalpakjian (Illinois Institute of Technology) COLD forming of plastics "in SPE Journal, Volume 25, October 1969, pages 46-52 ..
22. K.C. Rusch und J.R. Forrester, Jr. (Ford Motor Company) "Recovery rate of cold-rolled polycarbonate" 29. AnnuaL Technical Conference, Society of Plastics Engineers, 10.-13.22. K.C. Rusch and J.R. Forrester, Jr. (Ford Motor Company) "Recovery rate of cold-rolled polycarbonate "29th AnnuaL Technical Conference, Society of Plastics Engineers, 10.-13.
Mai 1971, Washington, D.C. May 1971, Washington, D.C.
23. W.F. atlas "Meeting competition in the 1970 - How we will cold-forming plastics" in Metal Progress, Band 96, Nr. 4 Oktober 1969, Seiten 165-9.23. W.F. atlas "Meeting competition in the 1970 - How we will cold-forming plastics "in Metal Progress, Volume 96, No. 4 October 1969, pages 165-9.
24. Cheesmore, R. und C. Sanders (Premier Plastics Limited) "Cold forming of Plastics sheet using conventional tin box machinery" Trans. J. Plastics Inst., Band 34, Nr. 109, Februar 1966, Seiten 7-10.24. Cheesmore, R. and C. Sanders (Premier Plastics Limited) "Cold forming of Plastics sheet using conventional tin box machinery "Trans. J. Plastics Inst., Volume 34, No. 109, February 1966, pages 7-10.
Unter der Verformung in der festen Phase ist im Zusammenhang mit der Linsenherstellung die mechanische Verformung der Linse unter dem Schmelzpunkt, jedoch über der Sprungtemperatur des Materials zu verstehen.Under the deformation in the solid phase is related to the Lens manufacture involves mechanical deformation of the lens below its melting point, however to understand about the critical temperature of the material.
Bei der Verformung in der festen Phase mechanischer oder Bauteile ausgehend von den oben angegebenen Materialien lehren die Veröffentlihcungen, daß man im inneren der Materialien Fließlinien zu erwarten hat. Der Materialfluß imkalten Zustand führt zu einem Aufbrechen der molekularen Struktur des Materials an der Oberfläche aufgrund der unterschiedlichen Bewegung des Materials gegenüber derjenigen des Materials unter der Oberfläche. Diese unterschiedliche Bewegung führt zur Ausbildung örtlich unterschiedlicher Eigenschaften des Materials, insbesondere unterschiedliher optischer Eigenschaften, wie des Brechungsindex in dem Fall von durchsichtigen oder durchscheinenden Materialien. Unabhängig von diesem Fließlinien oder Streifen wurde diese Arbeitsweise zum Herstellen mechanischer oder Bauteile angewandt, da diese Art der Phasenververformung zu einem Ausrichten der Moleküle führt, was eine verbesserte mechanische Festigkeit in den Materialien bedingt. Diese Arbeitsweise stellt eine Anpassung an die entsprechende Bearbeitung von Metallen dar, und die durch die Ausrichtung der Moleküle bedingte und durch die Fließlinien resultierende zusätzliche mechanische Festigkeit wurde vorteilhaft angewandt. Bei der Verformung von Elementen für optische Systeme, insbesondere ophthalmische Linsen für die Korrektur von Sehfehlern führen natürlich durch die Fließlinienusw bedingte Veränderungen der optischen Eigenschaften zu unannehmbaren Ergebnissen. Die Arbeitsweise der Verformung in der festen Phase ist bisher noch nicht im Zusammenhang mit durchsichtigen Materialien angewandt worden, die eine optische oder ophthalmische Verwendung als Linsen finden, bei denen die Lichtdurchlässigkeit in einer ganz bestimmten Weise erforderlich ist. Das Feststellen der charakteristischen Verzerrung der optischen Eigenschaften führt den Fachmann weg von der Anwendung des Verformungsverfahrens in der festen Phase für das Herstellen von Linsen.During deformation in the solid phase of mechanical or structural components Based on the above materials, the publications teach that one has to expect flow lines inside the materials. The flow of material in the cold Condition leads to a breakdown of the molecular structure of the material at the Surface due to the different movement of the material compared to that of the material beneath the surface. This different movement leads to training Locally different properties of the material, especially different optical properties, such as the refractive index in the case of transparent or translucent materials. Regardless of this was flow lines or streaks this method of working is used for the manufacture of mechanical components or components, since these Type of phase deformation leads to an alignment of the molecules, which results in improved mechanical strength in the materials. This way of working represents an adaptation to the corresponding processing of metals, and the caused by the alignment of the molecules and resulting from the flow lines additional mechanical strength has been used to advantage. When deforming of elements for optical systems, in particular ophthalmic lenses for correction of visual defects naturally lead to changes due to the flow lines, etc. the optical properties lead to unacceptable results. How the deformation works in the solid phase is not yet related to transparent materials have been used for optical or ophthalmic use as lenses, where light transmission is required in a very specific way. Finding the characteristic distortion of the optical properties leads move away from the application of the deformation process in the solid phase for making lenses.
Es wurde nun jedoch in überraschender Weise gefunden, wie die Eigenschaften des Materials während des Verformungsverfahrens dergestalt gesteuert werden können, daß die erforderliche Einheitlichkeit der Eigenschaften erzielt wird. Die Phasenverformung einer optischen Line oder ähnlicher Vorrichtung ist unter Anwenden eines polymerisierten Styrolharzes oder Acrylsäureharzes in der US-PS 2 314 838 beschrieben. Hierbei wird die Temperatur des zu verformenden Kunststoffes bei diesem Verfahren ausreichend niedrig gehalten, d.h. bei einer Temperatur von 100 bis 1500C, so daß die Temperatur nicht die optische Beschaffenheit der Oberfläche des Preßwerkzeuges nachteilig beeinflußt, wobei man dergestalt verfährt, daß man einen Körper aus dem thermoplastischen Material einem leichten Druck zwischen den heißen Preßwerkzeugen aussetzt. Sobald der Körper durch die Preßwerkzeuge erhitzt wird, wird sodann auf den Körper unter Ausbilden der Linse zusätzlicher Druck ausgeübt.However, it has now been found, in a surprising manner, such as the properties the material can be controlled during the deformation process in such a way that that the required uniformity of properties is achieved. The phase deformation an optical line or similar device is using a polymerized Styrene resin or acrylic acid resin is described in U.S. Patent 2,314,838. Here is the temperature of the plastic to be deformed is sufficient in this process kept low, i.e. at a temperature of 100 to 1500C, so that the temperature does not adversely affect the optical quality of the surface of the press tool, the procedure being such that a body made of the thermoplastic material subject to light pressure between the hot dies. Once the body heated by the pressing tools is then applied to the body while forming extra pressure applied to the lens.
Die Körper sind so vorgeformt, daß dieselben angenähert innerhalb einiger weniger tausendstel eines Zentimeters der Form des auszuformenden Gegenstandes entsprechen.The bodies are preformed so that they approximate within a few thousandths of a centimeter of the shape of the object to be molded correspond.
In der US-PS 2 432 668 ist weiterhin beschrieben, daß optische LInsen und dgl. aus bestimmten Thermoplasten, wie Methylmethalcrylat, Polystyrol, Polyvinylchlorid dadurch hergestellt werden, daß ein Rohling vermittels Schneiden oder Schleifen eines massiven Werkstücks aus einem Thermoplasten auf eine Form vorgebildet wird, die in etwa der abschließenden Form des fertigen Gegenstandes entspricht, sodann ein Poliervorgang durchgeführt und anschließend das Werkstück auf eine für das Verformen geeignete Temperatur vorerhitzt wird, woran sich eine Überführung des Werkstückes in eine geschlossene Form anschließt, in der dasselbe zwischen einem Paar optisch genauer Preßwerkzeuge der Druckeinwirkung ausgesetzt wird.U.S. Patent No. 2,432,668 also describes optical lenses and the like. Made of certain thermoplastics, such as methyl methacrylate, polystyrene, polyvinyl chloride can be produced by cutting or grinding a blank a solid workpiece made of a thermoplastic is pre-formed on a mold, which roughly corresponds to the final shape of the finished object, then a polishing process is performed and then the workpiece is placed on one for deforming suitable temperature is preheated, resulting in a transfer of the workpiece adjoins in a closed form in which the same between a couple optically more precisely pressing tools is exposed to the action of pressure.
Die Preßwerkzeuge werden einheitlich aufdie gleiche Temperatur wie diejenige des vorerhitzten Werkstücks erhitzt. Das Anwenden eines flachen Rohlings mit einheitlicher Dicke anstelle des obigen vorgefomrten Rohlings ist dort so beschrieben, daß man zu einem Produkt kommt, das normalerweise schädliche Spannungsmuster enthält, die die optischen Eigenschaften der fertigen Linse beeinträchtigen.The press tools are uniformly set to the same temperature as that of the preheated workpiece is heated. Applying a flat blank with a uniform thickness instead of the above preformed blank is described there as that one arrives at a product that normally contains harmful stress patterns, which affect the optical properties of the finished lens.
Dies trifft nicht zu, wenn ein gekrümmter vorgeformter Rohling angewandt wird, der vermittels Herausschneiden oder eines mechanischen Vorgangs hergestellt wird.This is not the case when using a curved preformed blank which is produced by means of cutting out or a mechanical process will.
In der US-PS 2 640 227 ist die Herstellung von Linsen aus durchsichtigem Kunststoff beschrieben, wobei ein abriebfester Überzug auf einen Rohling aufgebracht wird, der auf eine entsprechende Vorform vorgeformt worden ist. Diese Form entspricht angenähert der Form der angestrebten Linse. Dieses abriebfeste Material ist ein Allylmethacrylat, das in einem harten, nahezu vo-llständig polymerisierten Zustand vorliegt. Anschließend wird die Anordnung zwischen optisch genauen Preßwerkzeugen genau verformt,wobei als letzter Arbeitsschritt die Polymerisation der abriebfesten Schicht zum Abschluß gebracht wird, so daß während des Verformungsvorganges lediglich der Rohling deformiert und die abriebfeste Schicht, die für eine Verformung zu hart ist, jedoch ausreichend federnd um eine Änderung ihrer Krümmung zu ermöglichen ist, wird geglättet unter Übereinstimmung mit der neuen äueren Form des Rohlings. Vermittels dieses Verfahrens wird eine Linse hergestellt, die ein optisch genaues Xußeres besitzt und darauf aufgebracht einen abriebfesten Überzug aufweist. Dieses Verfahren überwindet die Nachteile des Standes der Technik nach der US-PS 2 322 310, wonach eine Polymerplatte mit einem polymerisierbaren, abriebfesten, durchsichtigen Kunststoff überzogen und der Überzug in Berührung mit den Oberflächen der Preßwerkzeuge polymerisiert wird.US Pat. No. 2,640,227 describes the manufacture of lenses from clear Plastic described, with an abrasion-resistant coating applied to a blank which has been preformed to a corresponding preform. This shape corresponds to approximates the shape of the desired lens. This abrasion resistant material is a Allyl methacrylate, which is in a hard, almost completely polymerized state is present. Then the arrangement between optically accurate pressing tools precisely deformed, the last step being the polymerization of the abrasion-resistant Layer is brought to completion, so that only during the deformation process the blank is deformed and the abrasion-resistant layer too hard to deform is, however, sufficiently resilient to allow its curvature to be changed, is smoothed while conforming to the new external shape of the blank. Mediating This process produces a lens that has an optically accurate exterior and has an abrasion resistant coating applied thereon. This procedure overcomes the disadvantages the prior art according to US-PS 2,322,310, after which a polymer plate with a polymerizable, abrasion-resistant, transparent Plastic coated and the coating in contact with the surfaces of the pressing tools is polymerized.
Nach dem Stand der Technik erfolgt die Ausbildung optischer Elemente entweder durch einfaches Biegen der Vorformen oder der Oberflächenpressenpolierung von Vorformen, die bereits im wesentlichen die richtige Geometrie aufweisen. rs wurde als nicht möglich erachtet, erhebliche geometrische Veränderungen sowie optische Oberflachen zu vermitteln, ohne daß es zu wesentlichen optischen Inhomogenitäten oder Fehlern kommt.According to the state of the art, optical elements are formed either by simply bending the preforms or surface press polishing of preforms that already have essentially the correct geometry. rs was not considered possible, significant geometrical changes as well as optical To convey surfaces without causing significant optical inhomogeneities or mistakes come.
Vermittels des erfindungsgemäen Verfahren wird eine optisch genaue, praktisch verzerrungsfreie Linse hergestellt, die darauf aufgebracht einen abriebfesten Überzug aufweisen kann. Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Rohlinge für die Verformung in der festen Phase aus einem thermoplastischen Stapelmaterial oder einer thermoplastischen Platte erhalten werden, die miteinem abriebfsten Überzugüberzogen werden können. Die in der oben angegebenen Weise erhaltenen Rohlinge sind besitzen OberflEchen, die praktisch flach und mit der ursprünglichen Oberfäche der überzogenen Polycarbonatplatte vergleichbar sind. Diese Rohlinge werden ohne weitere Verarbeitung einem Verfahren unterworfen, bei dem sowohl die angestrebte Linsenkrümmung als auch die fertige Oberfläche bei einer Temperatur erhalten wird, bei der der Rohling im festen Zustand verbleibt. Der kostspielige und zeitraubende Arbeitsschritt eines mechanischen Schleifens des Linsenrohlings, der im wesentlichen die Form des fertigen Produktes aufweist, kommt somit in Fortfall. Wahlweise kann ein Linsenrohling durch Spritzgießen eines thermoplastischen Kunststoffes Unter Ausbilden einer planen Linse oder planen Linsenrohlings erhalten werden. Die Krümmung des Linsenrohlings kann wesentlich von der angestrebten Krümmung der in der festen Phase ausgeformten Linse abweichen. Überraschenderweise weist die fertige Linse nicht die inneren Spannungsmuster des durch Spritzguß hergestellten Rohlings auf, die den optischen Charakter der Linse beeinträchtigen würden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt ebenfalls nicht zur Ausbildung von inneren Spannungsmustern in einem Linsenrohling, der aus einem thermoplastischen Platte herausgeschnitten worden ist. Das Ausschalten dieser Fehler dürfte auf die außerordentlich Sorgfalt zurückzuführen sein, mit der eine einheitliche Temperatur über eine längere Zeitspanne in dem Rohling vor und während der Verformung ausgebildet wird.By means of the method according to the invention, an optically precise, practically distortion-free lens manufactured, which applied an abrasion-resistant May have coating. By means of the method according to the invention, blanks for deformation in the solid phase from a thermoplastic stack material or a thermoplastic sheet covered with an abrasion-resistant coating can be. The blanks obtained in the manner indicated above are own Surfaces that are practically flat and with the original surface of the coated one Polycarbonate sheet are comparable. These blanks are made without further processing subjected to a process in which both the desired lens curvature and the finished surface is obtained at a temperature at which the blank in the solid state remains. The costly and time consuming step of a mechanical grinding of the lens blank, which is essentially the shape of the finished lens Has product, is thus eliminated. Optionally, a lens blank can go through Injection molding of a thermoplastic material with the formation of a flat lens or plan lens blank can be obtained. The curvature of the lens blank can essentially depends on the desired curvature of the lens formed in the solid phase differ. Surprisingly, the finished lens does not have the internal stress patterns of the blank produced by injection molding, which has the optical character of the Lens. The method according to the invention does not lead either for the formation of internal stress patterns in a lens blank that consists of a thermoplastic sheet has been cut out. Turning off these errors should be on the extraordinary care can be attributed to that a uniform temperature over a longer period of time in the blank and is formed during the deformation.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere anwendbar auf das Herstellen thermoplastischer Linsen mit hoher negativer und hoher positiver Brechungskraft von größer als + 3 Dioptrien. Derartige Linsen können nicht in zufriedenstellender Weise vermittels Spritzguß hergestellt werden, bedingt durch spezifische Einschränkungen des Spritzgußverfahrens. Während des Spritzgusses wird der viskose thermoplastische Kunststoff durch eine Eintrittsöffnung unter Ausbilden einer positiven Linse eingedrückt. Bei zunehmend positivem Charakter der Linse, d.h. das Kante-zu-elitte-Dickenverhältnis nimmt ab, wird die Einspritzöffnung proportional kleiner, wodurch eine wesettliche Verringerung der für das eigentliche Füllen erforderlichen Fließgeschwindigkeit erfolgt. Dort wo das Mittelteil einer negativen Linse zunehmend dünn wird im Verhältnis zu dem Umfangsteil der Linse wird die Linse zunehmend negativer, undder Fluß des viskosen thermoplastischen Kunststoffes in der Linsenform wird durch die Konfiguration der Form in Muster gerichtet, die zu Fehlstellen in der Mitte der Linse führen, wie die Ausbildung von Bläschen, Veränderungen der Prechungskraft und Schweißlinien. Diese Nachteile werden vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verformung in der festen Phase ausgeräumt, vermittels dessen es möglich ist in zufriedenstellender Weise thermoplastische Linsen beliebiger Dioptrienwerte und insbesondere Linsen mit hohen negativen und hohen positiven Werten von + 3 bis etwa t 20 Dioptrien auszubilden, ohne daß eine Vorform mit praktisch der richtigen Geometrie hergestellt werden muß und ohne daß optische Inhomogenitäten in dte Linse eingeführt werden.The method according to the invention is particularly applicable to the Manufacture of thermoplastic lenses with high negative and high positive refractive power greater than + 3 diopters. Such lenses cannot be more satisfactory Way by means of injection molding, due to specific restrictions the injection molding process. During injection molding, the viscous becomes thermoplastic Plastic pressed in through an inlet opening to form a positive lens. With an increasingly positive character of the lens, i.e. the edge-to-elite thickness ratio decreases, the injection opening is proportionally smaller, creating a substantial Reduction of the flow rate required for the actual filling he follows. Where the middle part of a negative lens becomes increasingly thin in proportion towards the peripheral part of the lens the lens becomes progressively more negative and the flux des viscous thermoplastic in the lens shape is due to the configuration the shape is directed in patterns that lead to imperfections in the center of the lens, such as the formation of bubbles, changes in compression force and sweat lines. These disadvantages are alleviated by means of the deformation method according to the invention cleared in the solid phase, by means of which it is possible in more satisfactory Way thermoplastic lenses of any diopter values and especially lenses to train with high negative and high positive values from + 3 to about t 20 diopters, without having to make a preform with virtually the correct geometry and without introducing optical inhomogeneities into the lens.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Verformungstemperatur unter der Schmelztemperatur des Rohlings, jeodhc über der Sprungtemperatur des Rohlings gehalten. Das Verfahren ist anwendbar für das Herstellen einer Linse ausgehend von einem Rohling, der aus einer mit einem abriebfesten Überzug überzogenen thermoplastischen Platte herausgeschnitten worden ist, sowie ausgehend von nicht überzogenen, vermittels Spritzguß hergestellten Linsenrohlingen.In the method according to the invention, the deformation temperature below the melting temperature of the blank, but above the critical temperature of the blank held. The method is applicable to the manufacture of a lens starting from a blank made of a thermoplastic material coated with an abrasion-resistant coating Plate has been cut out, as well as starting from uncoated, mediating Injection molded lens blanks.
Bei dem angewandten abriebfesten Überzug handelt es sich um einen beliebigen Überzug der allgemein bekannten Arten, so solchen aus Melamin-Forrnaldehyd-Kunststoffen, Polyvinylalkohol und weiteren einschlc;gigen Produkten. In überraschener Weise wurde gefunden, daß das Anwenden eines abriebfesten Überzuges auf einem Linsenrohling, der der erfindungsgemäßen Verformung unterworfen wird, zu einwandfreien Linsen führt, die keinerlei Rißbildung oder andere Beschädigung aufgrund des Verformungsvorganges aufweisen. Die Einheitlichkeit des abriebfesten Überzuges wird praktisch nicht durch die Verformung in der festen Phase beeinflußt, die Deformation bleibt im wesentlichen auf das thermoplastische Kunststoffteil des Rohlings beschränkt.The abrasion-resistant coating used is a any coating of the generally known types, such as those made of melamine-formaldehyde plastics, Polyvinyl alcohol and other related products. In a surprising way it was found that applying an abrasion-resistant coating to a lens blank, which is subjected to the deformation according to the invention, leads to perfect lenses, no cracking or other damage due to the deformation process exhibit. The uniformity of the abrasion-resistant coating is practically not through affects the deformation in the solid phase, the deformation remains essentially limited to the thermoplastic plastic part of the blank.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Rig. 1 einen Linsenrohling 12, der aus einer thermoplastischen Platte 10 herausgeschnitten ist, die auf beiden Seiten einen abreibfesten Überzug 11 aufweist.An embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. It shows: Rig. 1 a lens blank 12, which is cut out of a thermoplastic sheet 10, which is on both Has an abrasion-resistant coating 11 on the sides.
Fig. 2 einen Linsenrohling 18, der aus einem thermoplastischen Stabmaterial 17 herausgeschnitten ist.2 shows a lens blank 18 made from a thermoplastic rod material 17 is cut out.
Fig. 3 eine Draufsicht auf einen vermittels Spritzguß hergestellten planen Linsenrohling.Fig. 3 is a plan view of a manufactured by means of injection molding plan lens blank.
Fig. 4 einen vermittels Spritzguß hergestellten planen LInsenrohling.19 in Seitenansicht.4 shows a flat lens blank produced by means of injection molding. 19 in side view.
Fig. 5 eine Anicht im Schnitt eines vermittels Spritzguß hergestellten planen Linsenrohlings 20 längs der Ebene der Linie 5 nach Figur 3.Fig. 5 is a view in section of a manufactured by means of injection molding planar lens blank 20 along the plane of line 5 according to FIG. 3.
Der Linsenrohling wird zunächst auf eine homogene Temperatur für die Verformung oberhalb der Sprung temperatur Tg , jedoch unter der Schmelztemperatur des Rohlingsmaterials Tm gebracht z.B. vermittels Erhitzen in einem Ofen 13 nach der Figur 6 und sodann Anordnnen in einer Presse 14, siehe die Figur 7a, in der Preßwerkzeuge 21 mit optischer Oberflächenbeschaffenheit angewandt werden. Die Form als solche wird unter Anwenden von Heißkernen 15 in der Presse 14 erhitzt, um so eine Linse 16 mit der angestrebten Krümmung unter Beaufschlagen von Wärme und Druck auf den Linsenrohling herzustellen. Die Formtemperatur und die thermische Homogenität sind von besonderer Wichtigkeit. Eine zu niedrige Temperatur kann zu Oberflchenunebenheiten und Ungleichmäßigen Fließmustern führen, wodurch sich Streifen bilden und eine optische Inhomogenität resultiert.The lens blank is first brought to a homogeneous temperature for the Deformation above the jump temperature Tg, but below the melting temperature of the blank material Tm by means of heating in an oven 13, for example of Figure 6 and then arranging in a press 14, see Figure 7a, in the Pressing tools 21 are used with an optical surface finish. Form as such, it is heated using hot cores 15 in the press 14 so as to a lens 16 with the desired curvature under the application of heat and pressure on the lens blank. The mold temperature and the thermal homogeneity are from particular importance. Too low a temperature can lead to surface unevenness and uneven flow patterns, which leads to Form stripes and an optical inhomogeneity results.
Eine zu hohe Temperatur kann zu einem Oberflächenverkleben und Rißbildung führen. In den Fällen, wo die zwei fertigen optischen Oberflächen stark differieren entweder untereinander oder von den ursprünglichen Krümmungen auf dem Rohling kann es sich als vorteilhaft erweisen, ein sorgfältig gesteuertes Temperaturdifferential zwischen den zwei Formen auszubilden. Die Formen können jedwede geeignete herkömnliche Bauart wie offen, geschlossen, oder halbpositiv aufweisen.Too high a temperature can lead to surface sticking and cracking to lead. In those cases where the two finished optical surfaces differ greatly either with each other or from the original curvatures on the blank it will prove beneficial to have a carefully controlled temperature differential to form between the two shapes. The shapes can be any suitable conventional Have design such as open, closed, or semi-positive.
Figuren 8, 9a und 9b zeigen teilwese fertiggestellte Linsen, die vermittels des erfindungsgemBen Verfahrens in der festen Phase verformt worden sind. Figur 8 ist eine Draufsicht von oben und zeigt die vier Formansätze an dem Umfang der Linse. Diese Ansätze können entweder während des Spritzgusses eines Linsenrohlings oder vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet werden, wobei während der Verformung überschüssiger thermoplastischer Kunststoff heraus in die Flächen der Formteile gedrückt wird, die für die Aufnahme dieses überschüssigen Materials vorgesehen sind.FIGS. 8, 9a and 9b show partially finished lenses which, by means of of the method according to the invention have been deformed in the solid phase. figure FIG. 8 is a top plan view showing the four tabs on the periphery of FIG Lens. These approaches can either be used during the injection molding of a lens blank or by means of the method according to the invention, wherein during the deformation of excess thermoplastic plastic out into the surfaces of the molded parts is pressed, which is responsible for taking up this excess material are provided.
Die Figuren 9a und 9b zeigen vermitels des erfindungsgemaen Verfahrens ausgebildete Linsen 16 in Schnittansichten längs der Ebene der Linie 9 nach der Figur 8. Die Formansëtze nach den Figuren 8 und 9a und 9b werden längs der Ebene der gestrichelten Linie 22 unter Ausbilden der fertigen Linse entfernt.Figures 9a and 9b show by means of the method according to the invention formed lenses 16 in sectional views along the plane of the line 9 after Figure 8. The Formansëtze according to Figures 8 and 9a and 9b are along the plane the dashed line 22 is removed to form the finished lens.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf das Herstellen von Linsen aus thermoplastischem Kunststoff vermittels der Verformung im festen Zustand eines Linsenrohlings anwendbar, der durch Spritzguß oder Herausschneiden aus einer Platte oder einem Stab aus thermoplastischem Kunststoff ausgebildet worden ist. Der Rohling kann nicht überzogen oder auf einer oder beiden Seiten überzogen sein. Der vermittels Spritzguß hergestellte Rohling kann flach (planar), gekrümmt (plano) oder in einer Form ähnlich der Krümmung in der angestrebten Linse geformt sein. Die thermoplastische Platte kann eine Dicke von etwa 2 bis etwa 15 mm aufweisen. Derartige Platten sind handelsgängig. Aus einem thermoplastischen Stabmaterial abgeschnittene Rohlinge können eine Dicke von etwa 2 bis etwa 15 mm aufweisen.The method according to the invention is aimed at producing lenses thermoplastic material by means of deformation in the solid state of a lens blank applicable by injection molding or cutting out of a plate or a Rod has been formed from thermoplastic material. The blank cannot coated or coated on one or both sides. By means of injection molding Manufactured blank can be flat (planar), curved (plano) or in a similar shape of the curvature in the desired lens. The thermoplastic sheet may have a thickness of about 2 to about 15 mm. Such plates are commercially available. Blanks cut from a thermoplastic rod material can have a thickness from about 2 to about 15 mm.
Eines der bevorzugten Materialien für ophthalmische Linsen sind Polycarbonate, wobei es sich um besondere Arten an Polyestern handelt, beidenen Gruppen wie die Dihydroxyphenole über Carbonatgruppen verknüpft sind. Bezüglich der Polycarbonate sind die aromatischen Polycarbonate bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt. Typische Ausgangsprodukte für das Herstellen eines aromatischen Polycarbonats sind Bisphenaol A, d.h. 2,2-(4,4'-Dihydroxydiphenyl)-propan und Phosgen. Verfahren zum Herstellen aoromatischer Polycarbonate sind allgemein bekannt. Polycarbonate zeichnen sich unter den anderen starren Kunststoffen bezüglich ihrer hohen Schlagfestigkeit aus. Polycarbonat-Polymere besitzen ebenfalls eine wasserklare Durchsichtigkeit und lassen 90% des einfallenden Lichtes in dem nahen Infrarotgebiet (670 bis 1100 rrillimikron) durch. Ein typisches P&lyearhonat wird unter der Bezeichnung HEXAN in den Handel gebracht. Die Polycarbonate werden heispielsweise durch das Produkt wiedergegeben, das ein Poly-(4,4'-dioxydiphenyl-2,2-propancarbonat) der folgenden Formel ist: wobei sich n auf etwa 50 bis etwa 200 beläuft. Das Polymer wird durch Kondensieren von Bisphenol A 2,2-(4,4'-Dihydroxydiphenyl)-propan mit Phosgen in Gegenwart eines Chlorwasserstoff-Akzeptors, wie einer Aminbase, hergestellt.One of the preferred materials for ophthalmic lenses are polycarbonates, which are special types of polyesters to which groups such as the dihydroxyphenols are linked via carbonate groups. With regard to the polycarbonates, the aromatic polycarbonates are preferred in the process according to the invention. Typical starting products for the production of an aromatic polycarbonate are bisphenaol A, ie 2,2- (4,4'-dihydroxydiphenyl) propane and phosgene. Processes for making aromatic polycarbonates are well known. Polycarbonates stand out among the other rigid plastics in terms of their high impact resistance. Polycarbonate polymers also have a water-clear transparency and allow 90% of the incident light through in the near infrared region (670 to 1100 microns). A typical P & lyearhonat is marketed under the name HEXAN. For example, the polycarbonates are represented by the product which is a poly (4,4'-dioxydiphenyl-2,2-propane carbonate) of the following formula: where n ranges from about 50 to about 200. The polymer is made by condensing bisphenol A 2,2- (4,4'-dihydroxydiphenyl) propane with phosgene in the presence of a hydrogen chloride acceptor such as an amine base.
Es gibt zahlreiche weitere Thermoplasten, die in Abhängigkeit von eine den angestrebten Eigenschaften, spezifischer Entverwendung und zur Verfügung stehendem Überzug für ophthaimische Verwendungszwecke zur Verformung im festen Zustand geeignet sind. Einige derselben sind PMMA (Polymethylmethacrylat), Polystyrole, TPX, Polyalkohol, Polysulfone, Polyäthersulfone, Polyvinylacetate, Polyacrylate und verschiedene thermoplastiche Polymere, wie SAN und ABS.There are numerous other thermoplastics that depend on one of the desired properties, specific misuse and available standing cover for ophthalmic purposes for deformation in the solid state are suitable. Some of these are PMMA (polymethyl methacrylate), polystyrenes, TPX, polyalcohol, Polysulfones, polyether sulfones, polyvinyl acetates, Polyacrylates and various thermoplastic polymers such as SAN and ABS.
Eine spezielle Behandlung des thermoplastischen Rohlings ist nicht erforderlich. Es kann jedoch ein abriedbfester Überzug gegebenenfalls vor der Verformung des Rohlings im festen Zustand aufgebracht werden. Dieser überzug kann auf den Rohling oder auf das thermoplastische Plattenmaterial vor dem Herausschneiden des Rohlings aufgebracht werden. Aus thermoplastischen Stabmaterial erhaltene Rohlinge und die durch Spritzguß erhaltenen Rohlinge können mit einem abriebfesten Überzug vermittels Eintauchen der Linse in die Überzugslösung überzogen werden.A special treatment of the thermoplastic blank is not necessary. However, a non-abrasive coating can optionally be applied before the deformation of the blank can be applied in the solid state. This coating can be applied to the blank or on the thermoplastic sheet material prior to cutting out the blank be applied. Blanks obtained from thermoplastic rod material and the Blanks obtained by injection molding can be provided with an abrasion-resistant coating Immersing the lens in the coating solution.
Auf dem einschlägigen Gebiet sind abriebfeste Über züge mit optisch klarer Durchsichtigkeit bekannt und können unter Anwenden von Produkten, wie Melamin-Formaldehyd-Harzen, Vinylharzen, die Hydroxylgruppen enthalten, wie Polyvinylalkohol, an organischen oder organischen Silikaten usw. hergestellt werden. Das Anwenden optisch klar-durchsichtiger, abriebfester Überzüge für Linsen ist in den US-PBen 3 700 487 und 3 484 157 beschrieben. Der abriebfeste Überzug wird auf die thermoplastische Platte vermittels jedes geeigneten Verfahrens wie Aufwalzen, Aufbringen mit einer Rakel, Tauchen oder Gießen aufgebracht. Der abriebfeste Überzug wird vorzugsweise mit einer Dicke von etwa 0,5 Mikron bis etwa 5 Mikron entweder auf einer oder auf beiden Seiten der thermoplastischen Platte aufgebracht. Nach dem Aufbringen des abriebfesten Überzuges auf die thermoplastische Platte werden in der erforderlichen Weise die flüchtigen Anteile entfernt, und der überzug wird unter Ausbilden einer polymerisierten, wasserfesten Schicht gehärtet, die eine entsprechende Abriebfestigkeit besitzt unter Schützen der thermoplastischen Linse gegen Kratzer während der normalen Benutzung, z.B. als Linsenin Brillen.In the relevant field, wear-resistant coatings are optically clear transparency and can be made using products such as melamine-formaldehyde resins, Vinyl resins containing hydroxyl groups such as polyvinyl alcohol to organic or organic silicates, etc. can be produced. The application of optically clear-transparent, Abrasion-resistant coatings for lenses are described in US Pat. Nos. 3,700,487 and 3,484,157. The abrasion resistant coating is applied to the thermoplastic sheet by any suitable means Process such as rolling, applying with a doctor blade, dipping or pouring applied. The abrasion resistant coating is preferably from about 0.5 microns thick about 5 microns on either or both sides of the thermoplastic sheet upset. After the abrasion-resistant coating has been applied to the thermoplastic The volatile components are removed as required, and the plate coating is hardened to form a polymerized, waterproof layer, which has a corresponding abrasion resistance while protecting the thermoplastic Lens against scratches during normal use, e.g. as a lens in glasses.
Bei dem Anwenden eines Polycarbonates kann der Rohling jede geeignete Dike aufweisen und braucht nicht z.B. in mechanischer Weise, auf Dimensionen vorgeformt zu werden, die in etwa denjenigen des angestrebten Endproduktes entsprechen. Dort wo der Rohling vermittels Spritzguß hergestellt wird, kann derselbe entweder mit flachen Oberflächen oder gekrümmten Oberflächen (planar, plano) oder gekrümmten Oberflächen ausgeformt werden, die ähnlich zu, jedoch nicht notwendigerweise gleich der Krümmung der angestrebten Linse sind. Vermittels des erfindungsgemäBen Verfahrens kann ein Rohling mit praktisch parallelen Oherflächen deformiert werden vermittels Ausüben eines Drucks über optisch genaue, erhitzte Preßwerkzeuge, wodurch die angestrebte Form der Linse in einfacher Weise zur Ausbildung kommt durch die vorherige und/oder gleichzeitige Beaufschlagung ausreichender Hitze, durch die die Temperatur des Polycarbonat-Rohlings auf die Temperatur gebracht und/oder bei der Temperatur gehalten wird, die über der Sprungtemperatur dieses thermoplastischen Materials liegt. rs wird gerade ausreichender Druck auf den Rohling mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,25 bis etwa 25 cm/min aufgehaut und unter Deformieren desselben in die ansgestrebte Form. Die Preßwerkzeuge sind vorzugsweise auf eine Temperatur über der Sprungtemperatur des Polycarbonates, jedoch auf eine Temperatur, bei der das Polycarbonat schmilzt, erhitzt.When employing a polycarbonate, the blank can be any suitable Have dike and need not, for example, mechanically preformed to dimensions which roughly correspond to those of the desired end product. there where the blank is produced by means of injection molding, the same can either be flat surfaces or curved surfaces (planar, plano) or curved surfaces are formed that are similar, but not necessarily, to equal to the curvature of the desired lens. By means of the inventive In the process, a blank with practically parallel outer surfaces can be deformed by applying pressure via optically accurate, heated pressing tools, whereby the desired shape of the lens comes into being in a simple manner through the prior and / or simultaneous application of sufficient heat through which the Bring the temperature of the polycarbonate blank to the temperature and / or at the Temperature is kept above the critical temperature of this thermoplastic Material lies. rs will put just enough pressure on the blank at a speed from about 1.25 to about 25 cm / min and deforming the same into the desired shape. The pressing tools are preferably at a temperature above the transition temperature of the polycarbonate, but to a temperature at which the Polycarbonate melts, heated.
Gegebenenfalls können die Arbeitszeiten so eingestellt werden, daß die Preßwerkzeuge unter der Sprungtemperatur liegen. Der Temperaturbereich, auf den der Rohling aus Polycarbonat nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erhitzt wird, beläuft sich auf vorzugsweise 125 bis etwa 23O0C. Die Temperatur der erhitzten Preßwerkzeuge und der erhitzten Polycarbonatplatte dürfen nicht über dem Schmelzpunktdes Polycarbonat-Polymer liegen. Die spezifischen temperaturen des Rohlings und der Preßwerkzeuge hängen in einer verwickelten Weise sowohl von dem beaufschlagten, der Geshhwindigkeit des Druckaufbaues und der Verweilzeit in dem Preßwerkzeug ab.If necessary, the working hours can be set so that the pressing tools are below the critical temperature. The temperature range, on that of the blank made of polycarbonate according to the exemplary embodiment according to the invention is heated, preferably ranges from 125 to about 230C. The temperature of the heated pressing tools and the heated polycarbonate sheet must not be above the Melting point of the polycarbonate polymer. The specific temperatures of the blank and the pressing tools hang in an intricate manner from both the loaded, the speed of pressure build-up and the dwell time in the press tool.
In der folgenden Tabelle sind für ausgewählte Thermoplasten die entsprechenden Temperaturen bzw. Temperaturbereiche angegeben.The following table shows the corresponding thermoplastics for selected thermoplastics Temperatures or temperature ranges indicated.
(Die spezifischen Temperaturen hängen von der spezifischen Verbindung, der Sorte und dem Lieferanten ab). Es kann somit erwartet werden, daß die bevorzugten Temperaturen etwas von den hier weedergegebenen Werten abweichen.(The specific temperatures depend on the specific compound, the variety and the supplier). It can thus be expected that the preferred Temperatures differ slightly from the values given here.
Material Tg Sprungtemperatur °C T" Schmelztemperatur °C Polycarbonat 120-150 500-525 Polystyrol 30-100 240-250 TPX 29 240 PVA 85 228 105 105 120 Poly(.ither)sulfone 220 300 Dort wo ein thermoplastischer Rohling vermittels Spritzguß hergestellt wird, wurde gefunden, daß die herkömmlichen in derartigen Linsen unter Anwenden eines Polariskops oder Shadowgraphen sihtbaren Fließmuster wesentlich verringert odar ausgeschaltet werden, durch das Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens das zu einer verzerrungsfreien Linse führt, die durch ein Anwendenlediglich des Spritzgußverfahrens nicht erhalten werden kann.Material Tg transition temperature ° C T "melting temperature ° C polycarbonate 120-150 500-525 Polystyrene 30-100 240-250 TPX 29 240 PVA 85 228 105 105 120 Poly (.ither) sulfone 220 300 Where a thermoplastic blank is manufactured by means of injection molding, it has been found that the conventional ones in such lenses using a Polariscope or shadow graphs visible flow patterns are significantly reduced or reduced be switched off by applying the method according to the invention a distortion-free lens obtained by employing only the injection molding process cannot be obtained.
Die optisch genau dimensionierten Preßwerkzeuge können aus jedem geeigneten Material, wie Glas oder rletall hergestellt werden, z.B.The visually precisely dimensioned pressing tools can be made from any suitable Material such as glass or metal, e.g.
kann Glas wie ophthalmisches Kronglas, geschmolezner Quarz, andere beständige und dauerhafte Oxid#läser, wie das unter der Bezeichnung "Pyrex" bekannte Glas oder Metalle, wie Nickel, Kobalt-Nickel-LegRerungen, rostfreier Stahl (d.h. Sorten 410, 420, 430 und 440) angewandt werden, wie es in der Veröffentlichunq The Metals Handbook of the American Society of als, Band 1, "Properties and Selection of etals" 8. Ausgabe beschricben ist. Die spezifischen Kurven an dem Preßwerkzeug sind nicht notwendigerweise diejenigen die in der fertigen Linse vorliegen sollen und es ist nicht notwendig, eine Kompensation für die elastische Rückprallelastizität des speziellen angewandten Linsenmaterials vorzunehmen.can be glass like ophthalmic crown glass, fused quartz, others stable and durable oxide glasses, such as that known under the name "Pyrex" Glass or metals such as nickel, cobalt-nickel alloys, stainless steel (i.e. Grades 410, 420, 430 and 440) can be used as described in the publication The Metals Handbook of the American Society of als, Volume 1, "Properties and Selection of etals "8th edition. The specific curves on the press tool are not necessarily those that should be in the finished lens and it is not necessary to compensate for the elastic rebound of the specific lens material used.
Das Erhitzen des thermoplastischen Rohlings kann vermittels jeder geeigneten Arbeitsweise erfolgen, z.B. vermittels Dielektrische-Erhitzungs oder Ofenerhitzung oder Anwenden geeigneter Wärmequellen, wie eitektrische Widerstandserhitzung, Infraroterhitzung usw.The heating of the thermoplastic blank can be accomplished by anyone suitable working method, e.g. by means of dielectric heating or Oven heating or use of suitable heat sources, such as electrical resistance heating, Infrared heating, etc.
Vorzugsweise erfolgt das Erhitzen in einem geschlossenen Behälter.The heating is preferably carried out in a closed container.
Die Preßvorgänge sind vorzuqsweise automatisch gestaltet, und es erfolgt ein zeitlich abgestimmter Preßvorgang, wobei die Preßwerkzeuge im Inneren erhitzt und thermostatisch gesteuert sind.The pressing processes are preferably designed automatically, and it takes place a timed pressing process, with the pressing tools heated inside and are thermostatically controlled.
Der zwischen die Preßwerl:zeuge eingeführte erhitzte Rohling wird einem nruck von etwa0,0775 bis etwa 1,55 t/cm bei einem Druck aufbau von etwa 1,25 bis etwa 25 cm/min. unterworfen und in dem Preßwerkzeug etwa 5 bis etwa 30 Sekunden bei der oben angegebenen Temperatur in Abhängigkeit von der Krtimmung der auszuformenden Linse gehalten. Der oben angegebene Druck ist ausreichend, um den thermoplastischen Dohling mit optimaler Genauigkeit zu verformen.The heated blank inserted between the press tools is a pressure of about 0.0775 to about 1.55 t / cm with a pressure build-up of about 1.25 up to about 25 cm / min. and in the die for about 5 to about 30 seconds at the temperature given above, depending on the shape of the shape to be formed Lens held. The pressure given above is sufficient to cause the thermoplastic Deform jackdaw with optimal accuracy.
nie Verformungsvorrichtung kann eine hydraulische Presse sein, die eine Bauart und Arbeitsweise aufweist, wie sie allgemein hekannt ist. Die spezifischen Temperaturen, Drücke, Geschwindigkeiten des Druckaufbaues etc. stehen miteinander in Wechselwirkung und hängen von dem speziellen Polymer ab.never deforming device can be a hydraulic press that has a design and mode of operation as it is generally known. The specific Temperatures, pressures, speeds of pressure build-up etc. are related to one another in interaction and depend on the particular polymer.
Der Erfindungsgegenstgand wird nachfolgend anhand einer Reihe nuführungsbeispiele erläutert.The subject matter of the invention is illustrated below with the aid of a number of examples explained.
Beispiel 1 F.s wird ein kreisförmiger Linsenrohling mit einem nurchmesser von 60 mm aus einer handelsgängigen Polycarbonatplatte, die im Handel unter der Bezeichnung "Lexan" ist und eine Dicke von 3,13 mm hesitzt, herausgeschnitten. Diese Polycarbonatplatte war auf beiden Seiten mit einem abriebfesten Überzug in Form gehärteten Melamin-Formaldehydharzes mit einer Dicke von etwa 5 Mikron überzogen. Example 1 is a circular lens blank with a diameter of 60 mm from a commercially available polycarbonate sheet, which is sold under the The term "Lexan" is cut out and is 3.13 mm thick. These Polycarbonate sheet was in shape with an abrasion-resistant coating on both sides cured melamine-formaldehyde resin to a thickness of about 5 microns.
Die Platte wird mit Seife und Wasser gewaschen, mit Leitungswasser gespült und bei Raumtemperatur an der Luft getrocknet. Die Platte wird weiterhin zwecks Ausschließen von Feuchtigkeit und Bildung von glasen während des Verformungsvorganges dadurch getrocknet, da dieselbe in einem Muffeltemperatur bei einer Temperatur von 1 210C eine Zeitspanne von 4 Stunden gehalten wird. .ie Linse wir1 sodann aus dem Muffelofen entfernt und in eine mechanisch-betätigte rorn gebracht, deren Oberflächen aus optisch genau Dolicrter, orhthalmiscl,en Kronglas bestehen. Die zwei mit den Linsenrohlinqen in Berührung stehenden Formoberflächen sind optisch poliert und weisen einen Krümmungsradius von 3,8 und 17 cm auf. nie gesamte Anordnung *ird sodann in einem Muffelofen bei einer Temperatur von 1900C gebracht, so daß die flache Oberfläche des Rohlings waagerecht hleibt und es wird eine statische Belastunq von 295 kg manuell auf das obere Teil der Form 30 Minuten lang beaufschlagt. Die Form wird sodann aus dem Muffelofen entfernt. Man läßt an der Luft etwa 1 Stunde lang abkühlen. Es wird so eine gegenüber Beschädigungen widerstandsfähige, verzerrungsfreie stark negative (etwa -3,00) Dioptrien) Linse erhalten. Die Verzerrung wird unter Anwenden eines Polariskops und eines Shadowgraphen bewertet.The plate is washed with soap and water, with tap water rinsed and air dried at room temperature. The plate will continue to exclude moisture and the formation of glass during the deformation process thereby dried because the same in a muffle temperature at a temperature of 1 210C is held for a period of 4 hours. The lens is then extracted from the Muffle furnace removed and placed in a mechanically-operated rorn, whose surfaces consist of optically precise Dolicrter, orhthalmiscl, en crown glass. The two with the Linsenrohlinqen contacting mold surfaces are optically polished and have a radius of curvature of 3.8 and 17 cm. never entire arrangement * ird then placed in a muffle furnace at a temperature of 1900C so that the flat The surface of the blank remains horizontal and there is a static load of 295 kg manually applied to the upper part of the mold for 30 minutes. Form is then removed from the muffle furnace. It is left in the air for about 1 hour cooling down. It thus becomes a damage-resistant, distortion-free one strongly negative (about -3.00) diopters) lens obtained. The distortion is below Applying a polariscope and a shadow graph assessed.
Beispiel 2 Es wird eine kreisförmige Linse vermittels Spritzgießen eines Polycarbonatharzes mit der Warenbezeichnung LEXAN hergestellt, wobei die Kreisform einen Durchmesser von 70 mm besitzt. Der Linsenrohling ist gekrümmt und weist eine praktisch konstante Dicke mit einer 6,00 Dioptrien-Basiskrümmung auf. Die Linse ergibt praktisch keine Vergrößerung oder Verkleinerung der durch dieselbe betrachteten Gegenstände. Dieser Linsenrohling wird in der erfindungsgemäßen Weise gemäß den Angaben des Beispiels 1 mit der Ausnahme verformt, daß eine hydraulische Presse angewandt wurde. Die optisch genau polierten Oberflächen des Preßwerkzeuges, die aus 410 rostfreiem Stahl bestehen, werden individuell durch elektrische Widerstandsheizung erhitzt. Die Formoberflächen sind so vorgesehen, daß dieselben eine Linse mit +5,00 Dioptrien bilden. Es wird eine verzerrungsfreie start positive (+5,00 Dioptrien) Linse ausgebildet, die praktisch frei von Verzerrungsmustern ist, die in dem Linsenrohling vor der Verformung in der festen Phase vorgelegen haben. Example 2 A circular lens is injection molded made of a polycarbonate resin with the trade name LEXAN, the circular shape has a diameter of 70 mm. The lens blank is curved and has a practically constant thickness with a 6.00 diopter base curvature. The Lens gives practically no enlargement or reduction of that viewed by it Objects. This lens blank is in the manner according to the invention according to the Details of Example 1 deformed with the exception that a hydraulic press was applied. The optically precisely polished surfaces of the press tool that Made of 410 stainless steel, are individually heated by electrical resistance heated. The mold surfaces are designed to have a +5.00 lens Form diopters. There will be a distortion-free start positive (+5.00 diopters) Lens formed that is practically free from distortion patterns that are in the lens blank were in the solid phase prior to deformation.
Beispiel 3 Gemäß der Arbeitsweise nach dem Beispiel 2 wird ausgehend von Polycarbonatharz vermittels Spritzgießen eine Linse mit einem Durchmesser von 70 mm hergestellt. Der Linsenrohling ist gekrümmt und weist eine praktisch konstante Dicke auf. Nach Durchfnhren der erfindungsgemäßen Verfahrensweise gemäß Beispiel 1 unter Anwenden von Flächen der Form für das Ausbilden einer Linse mit -4,67 Dioptrien wird eine verzerrungsfreie stark negative (-4,67 Dioptrien) Linse hergestellt. Für die Bewertung der Verzerrung der Linse werden Polariskoa und Shadowgraph-Verfahren angewandt. Example 3 In accordance with the procedure according to Example 2, the starting point is of polycarbonate resin by injection molding a lens with a diameter of 70 mm made. The lens blank is curved and has a practically constant Thick on. After carrying out the procedure according to the invention according to the example 1 using areas of the mold to form a -4.67 diopter lens a distortion-free, highly negative (-4.67 diopters) lens is made. For the evaluation of the distortion of the lens are polariskoa and shadowgraph methods applied.
Beispiel 4 Gemäß der Verfharensweise nach Beispiel 2 wird eine abriebfeste und überzogene Linse mit-5,00 Dioptrien vermittels Verformung in der festen Phase eines überzogenen Linsenrohlings mit einem Durchmesser von 60 mm hergestellt. Der Rohling wird durch Spritzgißen eines Polycarbonatharzes unter Ausbilden einer planen Form erhalten, die praktisch flach ist und parallele Oberlächen aufweist. Das Aufbringen der nachfolgend angegebenen Überzugslösung auf diese plane Linse erfolgt im Anschluß an das Spritzgießen und vor der Vdrformung in der festen Phase. Die Überzugslösung besteht aus: Prozent Plyvii!ylalkohol1) 5 Wasser 60 Xthylakohol 34 Glyoxal 1 1) im Handel unter der Bezeichnung "Gelvatol 1-90". Example 4 According to the procedure according to Example 2, an abrasion-resistant one becomes and -5.00 diopter coated lens by means of deformation in the solid phase of a coated lens blank with a diameter of 60 mm. Of the Blank is made by injection molding a polycarbonate resin to form a flat Obtained shape that is practically flat and has parallel surfaces. The application the coating solution given below on this flat lens is then carried out before injection molding and before molding in the solid phase. The coating solution consists of: percent plyvii! yl alcohol1) 5 water 60 ethyl alcohol 34 glyoxal 1 1) commercially under the name "Gelvatol 1-90".
Der Überzug wird hergestellt durch Vereinigen von Wasser und Äthylalkohol bei 25°C, Zusatz von Polyvinylalkohol und Erhitzen auf 95 bis 1000C unter mäßigem Rühren des Gemisches. Ein mäßiges Rühren wird aufrechterhalten bis alles Lösung gegangen ist. Dies erfolgt nach etwa 15 Minuten. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur abgekühlt und unter fortgesetztem Rühren wird das Glyoxal zugesetzt.The coating is made by combining water and ethyl alcohol at 25 ° C, adding polyvinyl alcohol and heating to 95 to 1000C under moderate conditions Stir the mixture. Moderate stirring is maintained until everything is dissolved has gone. This takes about 15 minutes. The mixture is brought to room temperature cooled and with continued stirring the glyoxal is added.
Die Linse wird zunächst mit einer 10%igen Lösung von gamma-Aminopropyltriäthyloxysilan in Methanol behandelt zwecks Verbessern des Anhaftens des Polyvinylalkoholüberzugs. Es erfolgt sodann ein Überziehen aller Oberflächen vermittels Eintauchen in die obige Polyvinylalkohol-Überugslösung. Die überzogene Linse wird bei einer Temperatur von 1200C über eine Zeitspanne von 30 Minuten gehärtet.The lens is first coated with a 10% solution of gamma-aminopropyltriethyloxysilane treated in methanol to improve the adhesion of the polyvinyl alcohol coating. All surfaces are then coated by dipping into them above polyvinyl alcohol coating solution. The coated lens is at a temperature cured at 1200C over a period of 30 minutes.
Hierdurch erhält man eine Linse, die einen abriebfesten Überzug mit einer Dicke von 0,5 Mikron aufweist.This gives a lens that has an abrasion-resistant coating 0.5 microns thick.
Bei Anwenden einer ophthalmischen Glasform erfolgt die Verformung in fester Phase des überzogenen Linsenrohlings, und zwar unter Ausbilden einer verzerrungsfreien Linse mit -5,00 Dioptrien, ohne daß eine Beschädigung des zuvor aufgebrachten abriebfesten Überzugs erfolgt.When using an ophthalmic glass mold, the deformation occurs in the solid phase of the coated lens blank, with the formation of a distortion-free one Lens with -5.00 diopters without damaging the previously applied abrasion-resistant Plating takes place.
Beispiel 5 Das Beispiel 2 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die optisch genau polierten Oberflächen des Preßwerkzeuges aus Nickel hergestellt sind. Man erhält eine verzerrungsfreie +5,00 Dioptrienlinse. Example 5 Example 2 is repeated with the exception that the optically precisely polished surfaces of the pressing tool are made of nickel. A distortion-free +5.00 diopter lens is obtained.
Beispiel 6 Das Beispiel 2 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die optisch genau polierten Oberflächen des Preßwerkzeuges aus einer Kobalt-Nickel-Legierung mit der Bezeichnung Inconel 700 bestehen. Diese Legierung enthält 45% Nickel, 30% Kobalt, 15% Chrom, 3,2% Aluminium, 3% Molybdän, 2,2% Titan, 1% Eisen, 0,25 % Silizium, 0,13% Kohlenstoff und 0,08% Mangan. Example 6 Example 2 is repeated with the exception that the Optically precisely polished surfaces of the pressing tool made of a cobalt-nickel alloy with the designation Inconel 700 exist. This alloy contains 45% nickel, 30% Cobalt, 15% chromium, 3.2% aluminum, 3% molybdenum, 2.2% titanium, 1% iron, 0.25% silicon, 0.13% carbon and 0.08% manganese.
Beispiel 7 Es wird ein kreisförmiger Rohling mit einem Durchmesser von 60 mm aus einer TPX Platte (Poly(4-methylpenten-1) mit einer Dicke von 6,35 mm geschnitten. (Es handelt sich um ein von der ICI in den Handel gebrachtes Produkt). Dieser Rohling wird sauber gewaschen, an der Luft getrocknet und in einem Ofen erzwungener Luftumwälzung auf 1500C erhitzt, d.h. über die Sprungtemperatur, jedoch die Schmeiztemperatur. Der vorerhitzte Rohling wird sodann zwischen optisch genau polierte Flächen der Form aus Kronglas gebracht, wobei die Temperatur bei 1500C gehalten wird. Die zwei Glasflächen der Form besitzen sphärische Radien mit einer Krümmung von 8,8 cm konvex und 17 cm konkav. Hierdurch wird eine stark negative Linse mit angenähert -3 Dioptrien ausgebildet. Es wird eine statische Belastung von 2,5 kg auf die Anordnung 30 Minuten lang ausgeübt.Die Anordnung wird sodann aus dem Ofen entfernt, auseinandergenommen und man läßt bei Raumtemperatur abkühlen. Es wird eine verzerrunqsfreie, kosmetisch ansprechende, negative Dioptrienlinse ausgebildet. Die Verzerrung wird unter Anwenden eines Shadowgraphen und Polariskops bewertet. Example 7 It becomes a circular blank with a diameter of 60 mm from a TPX plate (poly (4-methylpentene-1) with a thickness of 6.35 mm cut. (It is a product marketed by ICI). This blank is washed clean, air dried, and forced in an oven Air circulation heated to 1500C, i.e. above the transition temperature, but the melting temperature. The preheated blank is then placed between optically precisely polished surfaces Mold made of crown glass, the temperature being kept at 1500C. The two Glass surfaces of the form have spherical radii with a convex curvature of 8.8 cm and 17 cm concave. This creates a strongly negative lens with approximately -3 diopters educated. There is a static load of 2.5 kg on the arrangement for 30 minutes The assembly is then removed from the oven, disassembled and allowed to cool at room temperature. It becomes a distortion-free, cosmetic one attractive, negative diopter lens. The distortion is shown under Apply a shadow graph and polariscope.
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