用于铸造顶部有薄片的光学制品的改进成型装置、对应方法、以及光学制品

摘要

一种用于用热固性树脂铸造光学制品的成型装置，所述光学制品限定了两个相反的主表面，其中一个主表面由光学功能薄片形成，所述成型装置包括：‑a.成型元件(2)，所述成型元件形成铸造模具的后部部分或前部部分；‑b.垫圈(3)，所述垫圈旨在包绕所述成型元件；‑c.初始弯曲的薄片(4)，所述初始弯曲的薄片根据要成型的所述光学制品的两个主表面中的一个主表面限定预定曲率；‑d.闭合元件(6)，所述闭合元件在所述薄片的外周部分被夹在所述垫圈上的闭合位置下限定了在所述成型元件、所述垫圈、以及所述薄片之间的浇注空间；‑e.间隔器件(9)，所述间隔器件插入在所述薄片与所述成型元件之间，以限定在所述薄片与所述闭合元件之间的内部体积，所述间隔器件、所述薄片、以及所述闭合元件被配置为当所述闭合构件占据闭合位置时形成对要浇注到所述成型装置中的树脂的设定密封。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于用热固性树脂在功能薄片的一侧铸造光学制品的成型装置、由所述成型装置实现的制造方法、以及对应的光学制品。

更具体地，本发明涉及一种成型装置、对应的制造方法、以及光学制品，这种光学制品具有两个相反的主表面，其中一个主表面由光学功能薄片形成。

“功能薄片”、或“薄片”或“光学功能薄片”的目的在于当与眼科基材相关联时赋予成品光学制品(例如，镜片)一个或多个功能特性，比如光致变色特性和/或偏振特性。

此薄片是指由单膜层或膜层压结构形成的膜结构，所述膜层压结构由彼此附接的多个膜层形成。更精确地，功能薄片由眼科级功能膜形成或是由在眼科级功能膜的一侧或两侧具有眼科级保护膜的眼科级功能膜(具有例如偏振特性或光致变色特性……)形成。

所述功能薄片嵌入在镜片树脂中、在镜片前表面正下方，或并入到镜片的前侧、背侧或前侧及背侧中。

这种薄片可以根据不同制造方法(比如层压到基材上、与形成基材的热塑性注射树脂相结合……)而集成到光学镜片上，但是本发明尤其致力于由薄片与形成基材的铸造树脂的结合而形成的光学制品、以及相关联的成型装置。根据通过铸造获得的光学制品中薄片的最终位置(嵌入树脂中或布置在树脂的顶表面和/或背表面上)，可以从已知的制造方法和装置中识别出不同的缺点。

背景技术及其缺点

当将薄片嵌入铸造树脂的厚度中时，对应的制造方法(比如，法国专利FR 2 183108中描述的方法)包含以下步骤：将弯曲的薄片定位到成型装置中、在弹性垫圈的特定高度处；将上成型部分定位在薄片的特定距离处，所述距离限定薄片将被定位到铸造树脂中的深度，并且将下成型部分定位在薄片下方；以及将闭合元件放置在位以闭合成型装置。

所述上成型元件具有精确的曲率，所述曲率致力于精确地适应薄片之一和要制造的镜片的最终曲率。所述上成型元件由具有高精度特定曲率的玻璃制成。

在一个实施例中，由于形成在薄片的厚度上的孔口，故当单体被浇注到此成型装置中时，所述单体流动到薄片两侧，以一方面填充上成型元件与薄片之间的空间，并且另一方面填充薄片与下成型元件之间的空间。

因为固化树脂与上成型元件和下成型元件的内表面发生接触，故所述上成型元件和下成型元件两者都必须限定特定曲率、并且在铸造之后必须被清洁或者如果不清洁的话被丢弃，这使得所述上成型元件和下成型元件的制造和维护成本昂贵。

此外，嵌入在基材中并且与光学制品的顶表面间隔树脂厚度的薄片的位置可能损坏薄片的功能特性。例如，对于功能化为使入射光偏振的薄片，如果光必须穿过的树脂厚度起到使入射光部分消偏振的作用，则薄片的偏振效率会受到损害。

为了避免这样的缺点，最近的方法提出了将薄片定位在光学制品的顶部和/或背部上的成型装置和制造方法。

例如，由以Vision Ease的名义提交的文件US 2017/0329051已知这种成型装置、制造方法以及顶部有薄片的光学制品。所述文件披露了一种眼科镜片，所述眼科镜片包括光学功能薄片、聚合的聚脲-聚氨酯镜片树脂层、以及将光学功能薄片粘附至聚合的聚脲-聚氨酯镜片树脂层的薄片处理。

根据其中披露的具体实施例，功能薄片可以放置在所制造的镜片的顶部。在这种情况下，功能镜片是通过粘带工艺形成的，在所述过程中，将功能薄片暂时粘附或附接至前玻璃模具或后玻璃模具上，将相对的玻璃模具定位在距薄片所期望的距离处，并围绕已组装部件的外周粘附一条带子。

粘带工艺似乎强制使薄片的表面精确地适应于与薄片发生接触、并且将其曲率赋予薄片和所制造的光学制品的对应表面的成型元件的特定曲率。

在此装置中，上成型元件与粘贴在其内表面上的薄片直接接触而不像先前提出的现有技术那样与浇注到成型装置的腔体中的单体直接接触。

然而，必须使用多种预防措施，以在薄片与上成型元件的内表面之间获得完美的粘附和曲率适应，这并非总能得到保证和/或意味着不可避免的安装时间。

这个现有技术还具有以下缺点：其中描述的制造方法需要强制性的薄片处理步骤，以允许一旦树脂被浇注并固化所述薄片便与树脂粘合。

此外，用于上述实施例的成型装置(其中薄片被粘附或附接到前玻璃模具或后玻璃模具)施加相应的前玻璃模具或后玻璃模具，以根据要制造的镜片的对应外表面限定准确曲率。这自然意味着使用尺寸准确并且因此制造昂贵的模具零件。

以Qspex技术的名义提交的另一个文件EP 2 203 300披露了一种用于制造顶部有薄片的偏振眼科镜片的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供其凹表面具有某一曲率的镜片前模；

(b)将硬涂层组合物旋涂到镜片前模的凹表面上，以在其上形成硬涂层层；

(c)在硬涂层层上形成第一粘合剂层；

(d)将偏振膜放置在粘合剂层上；

(e)用UV或可见光固化粘合剂层，以将所述偏振膜粘合至硬涂层层，从而形成镜片偏振前模；以及

(f)用镜片偏振前模形成偏振镜片。

所述偏振膜由聚乙烯醇PVA或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET形成，并在将热固性UV可固化树脂浇注到铸造模具中的薄片后方之前被经由UV可固化粘合剂层施加在薄片外部表面上的硬涂层层进行保护。

因此，作为Vision Ware之一，此方法涉及一种铸造模具，所述铸造模具的前部部分和后部部分是模具的成型部分，并且由于分别使热固性树脂成型并与被保护薄片直接且连续接触，因此所述前部部分和后部部分都需要特定的曲率准确度，这自然意味着更高的规格和更高的制造成本。

此外，此成型装置专用于UV可固化树脂、UV可固化粘合剂层，这大大减少了要使用的基材的种类和要制造的光学装置以及构成成型元件的材料。

此外，涉及在铸造之前经由UV可固化粘合剂和硬涂层保护薄片的不同步骤延长了制造方法并增加了制造方法的成本。

另外，所使用的对水敏感的偏振膜的种类使得在镜片制造的早期阶段必须使用硬涂层，这意味着不同的缺点。

实际上，在此方法中，在铸造之前施加硬涂层意味着在镜片制造的非常阶段(verystage)经由硬涂层进行早期分化，这使得制造方法复杂且受限制。

本发明的目的是利用一种成型装置和制造方法来解决上述问题，所述成型装置和制造方法比现有技术更便宜、更简单并且实现上的限制更少。

发明目的和内容

本发明涉及一种用于用热固性树脂铸造光学制品的成型装置，所述光学制品限定了两个相反的主表面，其中一个主表面由光学功能薄片形成，所述成型装置包括：

a.成型元件，所述成型元件形成铸造模具的后部部分或前部部分；

b.垫圈，所述垫圈旨在包绕所述成型元件的外周；

c.初始弯曲的薄片，所述初始弯曲的薄片根据要制造的所述光学制品的两个主表面中的一个主表面限定预定曲率；

d.闭合元件，所述闭合元件在所述薄片的外周部分被夹在所述垫圈上的闭合位置下限定了在所述成型元件、所述垫圈、以及所述薄片之间的浇注空间；

e.间隔器件，所述间隔器件插入在所述薄片与所述闭合元件之间，以限定在所述薄片与所述闭合元件之间的内部体积，所述间隔器件、所述薄片、以及所述闭合元件被配置为当所述闭合构件占据闭合位置时形成对要浇注到所述成型装置中的树脂的设定密封。

因此，本发明的成型装置不是如现有技术那样使用模具的成型部分而是使用具有预定曲率的薄片本身作为树脂的成型部分，使得不再需要提供其两个相对的成型部分具有高质量尺寸准确度的成型装置。替代地，闭合元件的内表面可以具有任何类型的形状，只要所述内表面限定足够的腔体以避免薄片与闭合元件的内表面之间发生任何接触即可。因为所述闭合元件无需尺寸准确度，因此所述闭合元件可以被机加工和/或由次要品质的材料、比如可循环材料制成。具有预定曲率的薄片确保了自身根据要制造的镜片限定准确曲率的作用。不与闭合元件接触的薄片不必适应所述闭合元件的曲率。从不与单体/固化树脂接触的闭合元件不必在铸造之后进行清洁或被丢弃，并且可以被重复利用。

本发明根据以下单独或组合地考虑的特征示出了其他优点：

-所述薄片的被所述间隔器件包绕的中央部分对于要浇注到所述成型装置中的树脂是密封的；

-所述间隔器件对于要浇注到所述成型装置中的树脂是密封的；

-所述间隔器件包括突出边缘，所述突出边缘旨在与所述薄片的外周部分发生接触，并且从所述闭合构件的主表面延伸；

-所述突出边缘和所述闭合元件的主表面构成唯一元件；

-所述闭合元件的内表面是所述树脂的非成型表面；

-所述闭合元件和所述成型元件由不同材料和/或以不同曲率准确度制成，所述成型元件的曲率准确度与要制造的所述制品的对应表面的曲率相关，所述闭合元件的曲率准确度与要制造的所述制品的对应表面的曲率准确度不相关；

-薄片可以由可循环热塑性塑料、比如聚碳酸酯构成。

本发明涉及一种用热固性树脂制造光学制品的方法，所述光学制品限定了两个相反的主表面，其中一个主表面由光学功能薄片形成，所述方法包括以下步骤：

ο形成成型装置，所述成型装置包括：

·成型元件，所述成型元件形成铸造模具的后部部分或前部部分；

·垫圈，所述垫圈包绕所述成型元件；

·薄片，所述薄片根据要成型的所述光学制品的两个主表面中的一个主表面限定预定曲率；

·闭合元件，所述闭合元件被紧紧地施加在所述薄片上、或在所述薄片上施加的可剥离保护层上；

·间隔器件，所述间隔器件插入在所述薄片与所述成型元件之间，以限定在所述薄片与所述闭合元件之间的内部体积；

ο将所述闭合元件放置到闭合位置，在所述闭合位置下，所述成型元件、所述垫圈、以及所述薄片限定了用于所述热固性树脂的浇注空间，所述间隔器件、所述薄片、以及所述闭合元件被配置为形成对要浇注在所述浇注空间中的树脂的设定密封；

ο将热固性树脂浇注在所述浇注空间中。

-优选地，所述方法包括预备步骤，所述预备步骤根据要制造的所述光学制品的对应表面的曲率确定所述薄片的曲率尺寸；

-理想地，在所述形成成型装置的步骤之前包括干燥所述薄片以去除湿度的步骤。

本发明涉及一种光学制品，所述光学制品限定了两个相反的主表面，其中一个主表面由光学功能薄片形成，并且所述光学制品由热固性树脂构成，所述光学制品包括：

ο薄片，所述薄片包括基于纤维素酰化物的材料；可固化树脂，所述可固化树脂限定至少一个最上表面；

ο所述薄片被定位在所述可固化树脂的至少一个最上表面上；

ο所述光学功能薄片所定位的树脂的最上表面与所述功能薄片的主表面相混合

根据另一个实施例，本发明涉及一种光学制品，所述光学制品限定了两个相反的主表面，其中一个主表面由光学功能薄片形成，并且所述光学制品由热固性树脂构成，所述光学制品包括：

ο薄片，所述薄片包括PVA；

ο可固化树脂，所述可固化树脂限定至少一个最上表面，所述树脂包括聚碳酸烯丙基二甘醇酯或聚硫胺甲酸酯；

ο所述薄片被定位在所述可固化树脂的至少一个最上表面上；

ο所述光学功能薄片所定位的树脂的最上表面与所述功能薄片的主表面相混合

优选地，在这种情况下，所述薄片包括基于纤维素酰化物的材料、二醋酸纤维素和/或三乙酸纤维素。

理想地，所述制品包括可剥离保护层，所述可剥离保护层施加在所述薄片的最外表面上。

附图说明

根据参考附图对本发明的实施例进行的以下描述，本发明的这些和其他方面、特征和优点将变得显而易见并得以阐明，在附图中：

-图1是根据本发明的一个实施例的眼科镜片的截面视图，

-图2是图1的放大图，

-图3是本发明的四个实施例(3a，3b，3c，3d)的截面视图，这些实施例允许制造曲率、厚度和/或大小不同的镜片，

-图4是控制点的示意图，这些控制点用于测量镜片的直径D、中心处厚度Tc、以及外周处厚度Te，并且用于在镜片的中心处以及在与中心相距20mm的四个点上测量前表面曲率。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的特定实施例。

在所展示的本发明的实施例中，如图1和图2所示，成型装置用于用热固性树脂铸造光学制品，所述光学制品限定了两个相反的主表面，其中一个主表面由光学功能薄片形成，这两个主表面各自具有预定的特定曲率C

在此实施例中，光学制品的由薄片形成的主表面是光学制品的前主表面。

在这种情况下，如图1展示的，成型装置1包括：

a.成型元件2，在本发明展示的实施例中，所述成型元件形成铸造模具的后部部分；

b.垫圈3，所述垫圈旨在包绕成型元件2；

c.薄片4，所述薄片根据要成型的光学制品的对应主表面C

d.闭合元件6，所述闭合元件在将薄片的外周部分7夹在垫圈的对应突出边缘8上的闭合位置下限定了在成型元件2、垫圈3、以及薄片4之间的浇注空间。更精确地，所述闭合元件6构成了限定被环形突出边缘9包绕的主表面8的唯一元件，所述环形突出边缘从闭合元件6的主表面8的内面突出。

如从图2将清楚的是，由突出边缘9形成的间隔器件旨在与薄片4的外周部分发生接触，并且从闭合构件6的主表面8延伸，以在闭合构件占据闭合位置时将薄片4的外周部分11夹在垫圈3的对应部分上。

插入在薄片4与成型元件6的主表面6之间的突出边缘9限定了在薄片与闭合元件之间的内部体积。

薄片、垫圈、以及成型元件限定了浇注空间I，当闭合构件占据闭合位置时，将树脂浇注到所述浇注空间中。间隔器件、薄片、以及闭合元件被配置为形成对树脂的设定密封。

一旦闭合元件6以其间隔突出边缘9施加在薄片4的外周部分11上、并且垫圈3插入在所述薄片与后成型元件2之间，闭合夹具12就放置在位，以在闭合元件6的主表面8与后成型元件之间施加桥接力(bridging force)，使得薄片4的外周部分11被紧紧地夹在突出边缘9与垫圈3的对应部分之间，并且使成型装置闭合，从而形成内主腔体14(浇注空间)，树脂将浇注在所述内主腔体中。

器件(未展示)允许要固化的液体树脂15流入形成在薄片4、垫圈3、模具2的后部部分之间的主内腔体14中，如图1中以点示意性地展示的。

同时，因为薄片4和突出边缘9对于树脂是密封的，因此形成在薄片4、突出边缘9、以及闭合元件6的主表面8之间的小的上部腔体13不含树脂。

一旦树脂占据了内主腔体14的所有体积同时上部小的腔体13没有树脂，所述树脂就固化和凝固成与薄片接触并且粘附至所述薄片。

继树脂完全凝固并且打开成型装置，获得了在固化树脂的顶部粘附有薄片的光学制品，所述光学制品具有预定的前曲率和后曲率。

与成型装置的任何成型部分(比如在所展示的示例中模具的后部部分，所述后部部分形成用于树脂的成型部分)相反，不必以准确曲率/尺寸限定的闭合元件6可以以低成本进行制造。

例如，闭合元件6可以被设置成由适合于支持高于100℃、优选地高于130℃的温度的材料构成的机加工或注塑的工件形式。因此，所述闭合元件可以被设置成机加工的金属工件(例如由铝制成)形式。所述闭合元件还可以通过注射合适的热塑性塑料而成型。更优选地，所述闭合元件由眼科领域的可循环废热塑性塑料(比如来自聚碳酸酯镜片制造的聚碳酸酯残留物)制成。

不与树脂/单体发生接触的闭合元件由于是对树脂/单体设定密封的部分而可以无限期地重复利用，在两个铸造步骤之间无需任何清洁步骤，或无需使用任何清洁密封型垫圈。

功能薄片

曲率准确度

根据本发明，薄片4构成树脂的上部部分的唯一成型部分，并且在整个浇注和固化过程中不与闭合元件6的内面接触。因此，闭合元件6的内面不必以任何特定尺寸准确度限定任何特定曲率，仅仅限定了如下形式：所述形式允许薄片形式在浇注和固化树脂的过程中在薄片与闭合元件6的内面之间不接触的情况下发生任何改变。

因为所述薄片是将其曲率赋予给浇注和固化到成型装置中的树脂的上部部分的唯一元件，因此薄片被选择成具有足以根据要制造的光学制品的对应表面(在所展示的示例中为前表面)的曲率来限定特定曲率的初始特定刚度或半刚度。

要制造的光学制品的与薄片4混淆的表面的曲率(最终曲率)取决于薄片4的初始曲率、树脂浇注和固化条件。

技术人员可进行的实验可以用于在相同的树脂浇注和固化条件、和/或相同的树脂浇注质量情况下建立光学制品在薄片侧的最终曲率与当薄片引入成型装置时所述薄片的初始曲率之间的对应关系。

为此目的，如图3所披露的，可以使用一组具有不同初始曲率半径(147.01mm、147mm、87.22mm、104.77mm)的不同半刚性薄片。

并且可以使用所获得的光学制品的不同控制点来测量光学制品在薄片侧的最终曲率，如图4展示的，这些控制点布置在中心C处、并且布置在与中心相距相等的距离d(例如，20mm)并且偏移90°的四个点A、B、C、D处。

而且直径D、光学制品的中心处的厚度Tc、光学制品的边缘处的厚度Te用作测量值，来控制过程的尺寸准确度。

具有其特定曲率的薄片在其被引入成型装置中之前优选地被干燥，以确保获得光学装置的对应表面的正确曲率。为此目的，薄片可以就在被其引入模具中之前(或几小时之前、比如小于4小时之前)在加热腔室中进行例如温度高于70℃、75℃、80℃、或85℃的在5小时、10小时、18小时、或20小时的干燥时间内的干燥步骤。

薄片的结构

薄片的平坦的膜结构可以是单层膜或是其功能层被定位在保护膜层旁边或在两个保护膜层之间的膜层压件。

在本发明的某些实施例中，功能薄片的功能层具有例如在20微米至700微米、优选地30μm至600μm的范围内的厚度。(多个)保护层具有例如约50μm的厚度。

功能薄片的在闭合元件6前方的保护层可以在浇注和固化步骤过程中保留，而在功能层的树脂将沿其浇注和固化的一侧上的保护层(如果有的话)在将薄片引入模具中之前被拿走。

所使用的薄片对湿度不敏感，使得不需要比如使用硬涂层和/或保护漆来保护这些薄片。

此外，在制造树脂/薄片组之后将特定硬涂层/表涂层的并入明显延迟以实现延迟的分化是期望的并有益的，这使得半成品的存储管理和/或在制造过程中稍后添加光学制品的特定特性(例如着色)更加容易。

化学成分

膜层压薄片的功能膜薄片和/或保护层由眼科级透明树脂膜或片材形成。合适的透明树脂膜或片材材料包括聚乙烯醇(PVA)或基于纤维素酰化物的材料，例如包括二醋酸纤维素和三乙酸纤维素(TAC)。其他可用的薄片可以包括聚碳酸酯、聚砜、乙酸丁酸纤维素(CAB)、聚丙烯酸酯、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物、和聚乙烯醇(PVA)。基于聚碳酸酯的材料例如包括聚双酚-A碳酸酯；均聚碳酸酯，比如1,1’-二羟基二苯基-苯基甲基甲烷、1,1’-二羟基二苯基-二苯基甲烷、1,1’-二羟基-3,3’-二甲基二苯-2,2-丙烷、它们的相互共聚物聚碳酸酯和具有双酚-A的共聚物聚碳酸酯。

功能

根据本发明的功能薄片提供以下光学功能，例如，染色、着色、偏振、光致变色、电致变色、UV吸收性、蓝光过滤性、镜像、颜色增强和/或窄带过滤性。此薄片还可以是有源膜(actif film)或数字膜(连接的电致变色、光致变色)。而且薄片可以是表面硬化的和/或具有偏振特性、减反射特性和/或抗污特性的保护膜。

薄片从平坦的膜结构开始、被切割成比如圆形、条带或其他形状等形状、并且然后热成形成所期望的基弯。实际上，薄片可以从热成形成具有特定曲率之后的平坦的膜结构上切割下来，产生具有所期望的大小/曲率的薄片；或者薄片可以从平坦的膜结构上切割下来、热成形成具有特定曲率、然后重新切割成所期望的大小。

树脂

由任何可固化的液体单体形成的任何透明热固性树脂的聚合可以被热激活或光激活。

特别地，二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)，比如由PPG工业公司(PPG Industries)出售的用于制成热固性塑料的

测试薄片示例

由三乙酸纤维素、拉伸的PVA构成并且通过特定粘合剂层压而成的偏振TAC薄片根据所需要的镜片基弯上的所期望屈光度通过热机械技术被弯曲成给定的曲率。

更精确地，特定粘合剂被限定为PVOH和/或乙二醛，以便增强正确的化学粘附力而不影响偏振元件的特性。而且在TAC与CR39之间必须存在足够的粘附力，以便允许在Rx过程中进行所有的机械应力和化学处理，并且出于此原因，使用具有丙烯基的底漆。这种底漆可以为WO2018052454中披露的底漆。

进行的测试聚焦于使用以下薄片定义：

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针对给定的示例，偏振TAC薄片的曲率固定在80mm与400mm之间，根据材料转换规律，光学制品的上表面的所期望的曲率相应地接近于80mm与400mm之间。为薄片选择与光学制品的上表面的所期望的曲率之一相同的曲率(即当光学制品的上表面的所期望的曲率为80mm时，薄片为80mm)。

薄片调节基于80℃、18小时内的、基于加热腔室的干燥步骤，这是需要适当的粘附力和结构稳定性。此后，将TAC薄片引入铸造工具中，这些铸造工具由阻挡件(blocker)构成，所述阻挡件正通过垫圈固持弯曲的薄片，最终放置后模、然后使夹具将所有工具固持在一起。

一旦成型装置被闭合，就将形成CR39树脂的可固化单体浇注到浇注空间中，而不会在薄片、垫圈、以及闭合元件之间限定的上位空间中引入任何树脂。

一旦树脂被硬化、同时粘附至薄片，就将因此形成的光学制品从成型装置中移除。

光学制品的由薄片形成的上表面的曲率在光学特性方面提供与CC模具相同的表面。