專利名稱：透鏡的側(cè)供料澆鑄法的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請得益于1998年11月23日提交的美國臨時專利申請第60/109,498號。
使用熱固材料澆鑄透鏡的另一個問題是在模具組件中如何精確控制樹脂的分布。例如，制作平面透鏡時要求熱固樹脂的厚度處處相同。但在制作透鏡毛坯、以根據(jù)驗光數(shù)據(jù)進一步進行表面加工時要求樹脂的分布受控、不等。
在模具組件中制作透鏡的另一個問題是氣體常常被截留在模具組件中。報道了一種有兩個相同供料/出氣孔的密封圈(Orlosky的美國專利No.4,693,446)。但是，Orlosky要求把供料/出氣孔設(shè)置在密封圈的頂部，轉(zhuǎn)動一正確角度到一狹窄槽道。Orlosky還要求供料/出氣孔設(shè)置在徑向兩邊位置上，沒有討論在埋置層周圍的分布更復雜。
本發(fā)明不用密封圈兩邊上的開口解決氣體截留問題，使得制作更靈活，加工簡單，模具組件設(shè)計簡化。因此，盡管人們?yōu)榻鉀Q氣體截留問題作出了種種努力，但這些努力對熱固樹脂在埋置層周圍的分布變得更為復雜都沒有進行討論。
有人用多個槽道或分支槽道把不同熱塑材料供給注入成形系統(tǒng)(Ehritt的美國專利No.4,789,318)。但是，由于對溫度提高的響應(yīng)相反，例如熱塑塑料流動時硬化，因此本發(fā)明使用的熱固樹脂的處理方式與Ehritt的熱塑材料完全不同。事實上，在熱塑塑料處理中，不使用柔性密封圈，大多數(shù)操作在高溫、高壓下進行。因此，Ehritt專利的過程不適合于本發(fā)明熱固過程。
本發(fā)明透鏡制作方法和設(shè)備可特別圍繞埋置層適當或受控、有差別地分布熱固樹脂材料，即使依次進行這一分布。盡管可使用埋置層中的凸片或切口提高這一分布，但本發(fā)明在埋置層不滲透時還使得熱固樹脂材料的供給受到控制和明顯改進。由于本發(fā)明可重復和受控地把熱固材料供給埋置層的兩邊，因此可制作出埋置層兩邊光學和材料特性不同的透鏡。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，在確保透鏡半成品的前面注滿熱固材料的同時可把更多熱固材料供給其后面。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，可通過改變供料/出氣孔的角度和位置控制熱固樹脂材料的分布。
由于該透鏡側(cè)供料制作方法和設(shè)備可控，因此可用于種種應(yīng)用場合，例如埋置膜片在平面透鏡中的可重復定位、埋置膜片在透鏡半成品中的可重復定位以及可重復把成分不同的材料注入埋置層的兩邊。例如，本發(fā)明可把含有普通熱固材料或抗沖擊性更強的材料的混合物注入透鏡后層以及把含有下列材料的混合物注入埋置層前部普通熱固樹脂；抗沖擊性更強的材料；耐磨材料；光色材料；染色樹脂；高粘性材料；低折射率材料或高折射率材料。還可用本發(fā)明注入含有提高硬度的無機和有機粒子或含有無機或有機染料的熱固材料。
本發(fā)明還適合于自動或手工供料。在自動供料時，供料/出氣孔可裝有在透鏡室注滿熱固材料以及熱固單體停止流動時發(fā)出信號的傳感器。這些孔還可裝有監(jiān)控固化過程的溫度或粘度傳感器。同樣，可使用這些孔對模具組件抽真空，以除去截留氣體。
特別是，該熱塑透鏡制作方法包括提供一含有熱固樹脂的混合物。一密封裝置用來支撐一透鏡澆鑄模具的模鑄件。該密封裝置包括一由一有內(nèi)表面和外表面的圓柱形壁構(gòu)成的環(huán)形體；該壁的外表面上的多個孔，每一個孔包括該外表面上的一表面和一穿過該表面的孔道。每一孔道的一端位于該孔道穿過的該孔的表面中，另一端穿過該壁后與透鏡室連通。該混合物經(jīng)該孔道注入模具中。這些側(cè)孔用來把熱固材料注入透鏡室中和排出透鏡室中的氣體，也可用來設(shè)置傳感器。
從下面詳細說明、后附權(quán)利要求和附圖中可更好理解本發(fā)明的上述和其他特征、方面和優(yōu)點。
圖5B為一有單個出氣孔和一較大直徑供料孔的側(cè)供料模制設(shè)備的局部剖視側(cè)視圖；圖5C為一有單個出氣孔和一較大直徑供料孔的側(cè)供料模制設(shè)備的正視圖；圖6A為一有單個側(cè)出氣孔和其直徑比埋置層厚度大的一供料孔的側(cè)供料模制設(shè)備的俯視圖；圖6B為一有單個側(cè)出氣孔和其直徑比埋置層厚度大的一供料孔的側(cè)供料模制設(shè)備的正視圖；圖7A為一有一槽形供料孔的側(cè)供料模制設(shè)備的俯視圖；圖7B為一有一槽形供料孔的側(cè)供料模制設(shè)備的局部剖視側(cè)視圖；圖7C為一有一槽形供料孔的側(cè)供料模制設(shè)備的正視圖；圖7D為一槽形供料噴嘴的側(cè)視圖；圖8A為其供料孔中央有一隔板的一側(cè)供料模制設(shè)備的俯視圖；圖8B為其供料孔中央有一隔板的一側(cè)供料模制設(shè)備的局部剖視側(cè)視圖；以及圖8C為其供料孔中央有一隔板的一側(cè)供料模制設(shè)備的正視圖。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明開發(fā)出一種改進的新密封圈，該密封圈用來支撐一熱固透鏡模制組件的模制件和把熱固材料注入該模具中和排出截留在該模具中的氣體。


圖1示出本發(fā)明側(cè)供料制作透鏡的一模制組件。該模制組件用來模制塑料透鏡，包括前模制件10和后模制件12。模制件10、12一般用玻璃制成，其表面的曲率與制成的透鏡正反面相符。模制件10、12用一密封裝置24隔開，該密封裝置界定、密封一在其中澆鑄一透鏡的透鏡室22。
密封裝置24使用柔性聚合材料用標準模制工藝制成，該柔性聚合材料與含有用來制作透鏡的熱固樹脂的混合物相容。我們發(fā)現(xiàn)，Shell Chemical Corp銷售的商標為Kraton G7720-9001的橡膠化合物和E.I.Dupont de Nemours & Co.銷售的商標為Elvax的乙烯乙酸乙烯酯共聚物為用來制作密封裝置24的優(yōu)選材料。密封裝置24包括一由一有內(nèi)表面和外表面的圓柱形壁構(gòu)成的環(huán)形體；圍住、密封兩模制件10、12的邊的內(nèi)表面上有一環(huán)形肩40；該壁外表面上的多個孔14、16、18，每一孔14、16、18、20包括該壁外表面上的一表面和穿過該表面的孔道26、28、30、31；每一孔道26、28、30、31的一端在所述孔14、16、18、20的供孔道26、28、30、31穿過的該表面中，另一端穿過該壁后與透鏡室22連通?？?4、16、18、20可與該壁的外表面齊平，也可從該壁向外伸出。
如在本發(fā)明中使用的，可用一含有市場上銷售的任何熱固樹脂單體的混合物制作透鏡，例如CR-39(PPG用烯丙基digycol碳酸鹽制成的聚碳酸酯)。也可使用由Akzo Nobel制造的異丁烯酸樹脂、特別是熱固聚合物和其他鏡片樹脂，例如NS200、NS205或NS207?？捎煤猩鲜鰺峁滩牧虾涂箾_擊材料、耐磨材料、光色材料、染色材料、高粘度材料、低折射率材料或高折射率材料中的至少一種材料的混合物制作透鏡。該熱固樹脂材料也可含有改變材料特性、例如硬度、顏色、表面張力等等的粒子或添加劑。供應(yīng)該混合物的供應(yīng)裝置可為其形狀與該供料孔緊配合的一針、管子、滴管、噴嘴或其他容器。
熱固樹脂的固化工藝是公知的，因此可用任何標準固化方法固化透鏡，包括熱、UV和其他能源。使用兩玻璃半模形成塑料樹脂的模腔的現(xiàn)有美國專利有Greshes的4,190,621和Godwin等人的4,227,673。該固化方法可最佳化，以生成所需硬度的透鏡。
如在本發(fā)明中所使用的那樣，埋置層32指包括一偏振濾片、光色材料、染色材料、抗沖擊材料、具有特別光吸收特性的材料或具有光控制特性的材料。埋置層32可連續(xù)、不滲透；也可具有滲透性或孔，使得樹脂流過埋置層32。埋置層32也可有凸片或切口42。
在例1-6中把切割成透鏡直徑大小的偏振膜片用作埋置層。該偏振膜片放置在一包括兩模制件即一前模制件10和一后模制件12的透鏡組件的透鏡室22中，一密封裝置24圍住、隔開這兩個模制件10、12而形成該透鏡室22。該密封裝置24把該偏振膜片32支撐在一固定位置上，沿該組件的邊緣密封該組件。該密封裝置24上有用作供料/出氣孔的孔14、16、18，從而可控地把透鏡熱固單體材料引入透鏡室22中并排出氣體。
一插頭34可插入孔14、16、18中封閉該組件以進行固化。該插頭34可彈簧加載或用其他方法控制，確保固化過程中插入孔中并視熱固樹脂材料的收縮或膨脹予以調(diào)節(jié)。
最有效制作透鏡所需的孔14、16、18的數(shù)量決定于透鏡的類型和厚度以及所使用的透鏡成分。制作較厚透鏡或使用粘性透鏡材料需要較多的孔14、16、18。
孔14、16、18的角度的變化范圍約為0°±10°—-90°±10°。所使用的角度決定于透鏡類型，例如厚薄、透鏡的成分和透鏡正面的曲率半徑。與水平面成0°角時，孔筆直穿透密封裝置24的一邊。與水平面成-90°角時，孔與透鏡邊緣垂直地朝向后模制件12的反面。
一般來說，供料孔使用約-10°—-90°的角使透鏡材料圍繞一埋置層流到透鏡的前后表面或確保順利流向透鏡前面。透鏡較扁平(例如屈光值較小或曲率半徑較大)、引導到埋置層兩邊的熱固材料不同、熱固材料的粘性較大時，使用較淺的角度(例如約0°—-45°)。透鏡前面弧度較大(例如屈光值較大或曲率半徑較小)、熱固單體的粘性較小時，使用較陡的角度(約-20°—-90°)。透鏡較厚時，該角度可增加5-10°，使得更多透鏡材料流向透鏡反面。
出氣孔角度可與供料孔相同，也可不同。一般來說，根據(jù)密封圈設(shè)計的便利性、傳感器使用情況或多個孔的位置分布情況和/或密封圈壁上的傳感器決定出氣孔角度。
孔14、16、18的大小決定于透鏡厚度。使用在同一密封圈中的孔14、16、18的大小可相同，也可不同，出氣孔不必比供料孔小，但最好較小，以減小透鏡材料損耗。例如，如使用槽形供料孔，該供料孔寬約1cm，厚1-2mm，而出氣孔的直徑約為0.3-3mm。同樣，孔的形狀決定于所要制作的透鏡。對于厚2.2mm的平透鏡之類薄透鏡，供料孔必須比透鏡厚度小。透鏡材料粘度大時可使用又寬又扁的供料孔。圓形或細長形孔便于透鏡材料流向埋置層的兩邊。此外，可使用用隔板隔開或夾緊的供料孔使不同透鏡材料流向其中有埋置層的透鏡的兩邊。
下述各例中制成的透鏡的直徑約為76mm±0.50mm。厚透鏡的厚度約為9mm±0.50mm-13.5mm±0.50mm。薄透鏡的厚度約為2.2mm±0.30mm。在所有情況下埋置層離開透鏡前面約0.80mm±0.40mm距離。
例1如圖2A和2B所示三個供料孔14、16、18沿埋置層32的邊緣軸線穿透密封裝置24。完成透鏡組件的制備。一針36插入密封裝置24的中央孔16中使CR-39型硬樹脂熱固單體經(jīng)孔道28流入該模具組件的透鏡室22中。兩側(cè)用作出氣孔的孔14和18當熱固樹脂注入該封閉的透鏡室22時用來排出該組件中的空氣。然后圖4A所示一插頭34插入三個孔14、16、18中，減小熱固材料的損耗。經(jīng)標準固化后取下密封裝置24。
例1的結(jié)果所制成的透鏡中埋置層32不發(fā)生位移，透鏡中沒有氣泡。
例2步驟同例1，但如圖3A和3B所示，使用使兩模制面之間間距增加、以制作厚透鏡的密封裝置24。
例2的結(jié)果所制成的透鏡中埋置層32不發(fā)生位移。但某些透鏡的前面中截留有氣泡。
例3如圖5A-5C所示，兩個孔14、16沿密封裝置24外壁穿透該密封圈。用作供料孔的孔16位于埋置層32的邊緣軸線上。用作出氣孔的另一孔14位于埋置層32邊緣軸線下方。完成該透鏡組件的制備。一針36插入孔16中使CR-39型硬樹脂熱固單體經(jīng)孔道28流入該模具組件的透鏡室22中。供料孔16的直徑比出氣孔14大。出氣孔14當熱固樹脂注入該封閉的透鏡室22時用來排出該組件中的空氣。該例不使用例1中使用的插頭34。經(jīng)標準固化后取下密封圈。
例3的結(jié)果所制成的透鏡中埋置層32不發(fā)生位移，透鏡的出氣孔14所在的厚部中沒有氣泡。透鏡非出氣區(qū)的薄部中可見到一些氣泡，表明恬當側(cè)供料設(shè)計的重要性。
例4在該例中，如圖6A和6B所示，一圓形孔16用作供料孔而位于埋置層32邊緣軸線上中央。該供料孔16的直徑遠大于埋置層32的厚度。其形狀與供料孔16緊配合的一圓形供料管36插入孔16中，使CR-39型硬樹脂熱固單體經(jīng)孔道28流入該模具組件的透鏡室22中，直到室22中充滿樹脂。單個孔14用作一出氣孔而位于該透鏡室組件的較厚一側(cè)上。出氣孔14用來排出氣體。經(jīng)標準固化后，取下密封裝置24。
例4的結(jié)果所制成的透鏡在透鏡的出氣孔14所在較厚一側(cè)上沒有氣泡。由于熱固材料在埋置層32的不受支撐的邊緣處自由流動，因此埋置層32在供料孔16處發(fā)生一定位移。
例5如圖7A-7D所示，一用作供料孔的槽形孔16沿埋置層32的邊緣軸線受控地引導熱固樹脂材料。所使用的熱固材料的粘度約為1000厘泊。用作出氣孔的兩孔14、18位于埋置層32邊緣軸線上方透鏡的較薄一側(cè)上，用來排出透鏡前面的氣體。埋置層32邊緣軸線下方透鏡的較厚一側(cè)上另有一出氣孔20，用來排出透鏡反面的氣體。如圖7D所示，一弧形供料噴嘴36用作供料管。該弧形供料噴嘴36的形狀與槽形孔16相配而插入槽形孔16中，使高粘性硬樹脂熱固單體經(jīng)密封裝置24的孔道28圍繞埋置層32流入該模具組件的透鏡室22中，直到室22中充滿樹脂。經(jīng)標準固化后，取下密封裝置24。
例5的結(jié)果所制成的透鏡中埋置層32不發(fā)生位移，透鏡中沒有氣泡。
例6如圖8A-8C所示，單個孔16用作供料孔而位于埋置層32的軸線上。單個出氣孔14位于埋置層32軸線下方。供料孔16中央有一使熱固材料流向埋置層32兩邊、同時限制流體與埋置層32接觸的隔板38。埋置層32為一設(shè)置在該模具組件中的偏振薄膜。一用作供料管36的針插入供料孔16中，使CR-39型硬樹脂熱固單體經(jīng)密封裝置24的孔道28圍繞埋置層32流入該模具組件的透鏡室22中，直到室22中充滿樹脂。經(jīng)標準固化后，取下密封裝置24。
例6的結(jié)果所制成的透鏡中埋置層32不發(fā)生位移，透鏡中沒有氣泡。
例7該例的步驟同例1-6，但用熱固樹脂材料和硅石、經(jīng)處理聚合物粒子、染料或染色粒子的混合物取代CR-39型樹脂熱固材料。
例8-12步驟同例1-7，但用一含有光色材料、染色材料、抗沖擊材料、具有特殊光吸收特性的材料或具有光控制特性的材料的埋置層取代偏振薄膜。
下列專利用作參考材料列于此Roscrow等人的美國專利No.4,522,768；Laliberte的美國專利No.4,090,830；Blum的美國專利No.4,873,029；Orlosky的美國專利No.4,693,446；Ehritt的美國專利No.4,789,318；Greshes的4,190,621；Godwin等人的4,227,673以及美國臨時申請60/109,498。
盡管以上為簡明和便于理解起見通過例示和舉例較詳細地說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然可在后附權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出種種修正和改動。
權(quán)利要求
1.一種熱固聚合物透鏡的制作方法，包括裝配一包括第一和第二模制件的模具，第一和第二模制件用一密封裝置隔開，該密封裝置有一由一圓柱形壁構(gòu)成的環(huán)形體，一內(nèi)表面和一外表面，該壁所述外表面上的多個孔，每一個所述孔包括所述外表面上的一表面和穿過該表面的一孔道，每一所述孔道的一端位于所述孔的為該孔道穿過的該表面上，另一端穿過所述壁后與所述室連通；把第一混合物放置在所述孔道中，從而對所述模具供料；以及固化所述第一混合物，從而生成所述透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述孔呈圓形、橢圓形、槽形或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述孔道以約0—-90°的角穿過所述壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該角約為-20°—-90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合物包括所述熱固材料與抗沖擊材料、耐磨材料、光色材料、染色材料、高粘度材料、低折射率材料、高折射率材料中至少一種材料的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1方法制作的透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述密封圈中埋置一層第二混合物、從而生成有一埋置層的所述透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二混合物為一薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述薄膜為一偏振器、光色材料、染色材料、抗沖擊材料、具有特殊光吸收特性的材料或具有光控制特性的材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述各孔與所述埋置層位于一直線上。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述各孔位于所述埋置層上方、下方、同一平面或其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一混合物位于所述埋置層上方，所述第二混合物位于所述埋置層下方。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中至少一個孔位于所述埋置層上方，至少一個孔位于所述埋置層下方。
14.根據(jù)權(quán)利要求7方法制作的透鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述孔呈圓形、橢圓形、槽形或其組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述孔道以約0—-90°的角穿過所述壁。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該角約為-20°—-90°。
18.一種熱固聚合物透鏡的制作方法，包括提供一澆鑄熱固塑料透鏡的模具組件，所述模具組件包括第一和第二模制件，第一和第二模制件用界定一在其中澆鑄一透鏡的室的密封裝置隔開，所述密封裝置包括一由一有內(nèi)表面和外表面的圓柱形壁構(gòu)成的環(huán)形體、一埋置薄膜、該壁所述外表面上的至少三個孔，至少一個孔位于所述埋置層下方，至少一個孔位于所述埋置層上方，每一個所述孔包括所述外表面上的一表面和穿過該表面的一孔道，每一所述孔道的一端位于所述孔的為該孔道穿過的該表面上，另一端以與該透鏡水平面成約0—-90°的角度穿過所述壁后與所述室連通；把所述混合物放置在所述孔道中，從而對所述模具供料；以及固化所述混合物，從而生成所述透鏡。
全文摘要
獨特的制作透鏡側(cè)供料模組件和方法,其中模組件包括一個具有多個側(cè)出氣孔的密封,該出氣孔使模組件注滿熱固樹脂并排出截留在模具組件中的氣體。
文檔編號B29C33/00GK1332669SQ99815420
公開日2002年1月23日 申請日期1999年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月23日
發(fā)明者拉塞爾·E·埃文斯, 托馬斯·巴爾奇, 南?！·S·雅瑪薩吉 申請人:楊格制造公司