DE3001253A1 - Verfahren zur herstellung von kunststofflinsen und linsen-giessform - Google Patents

Description

Deckblatt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststofflinsen und Linsen-Gießformen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung befasst sich mit einer Massenherstellung von gegossenen und ausgehärteten Kunststofflinsen.

Kunststofflinsen, insbesondere Kunststoffbrillengläser, werden herkömmlicher Weise einzeln zwischen rundum von einer Gießdichtung eingeschlossenen Formhälften gegossen, von denen zumindest eine äußerst genau geschliffen und poliert ist, so dass sie die endgültige Gestalt und endgültige Oberflächenqualität einer Seite der zu gießenden Linse aufweist.

Die Herstellung derartiger Formhälften, ihre Lagerhaltung und ihre Wartung ist zum einen sehr kostspielig. Hierzu kommt, dass das Zusammensetzen derselben mit Gießdichtungen und das einzelne Füllen und Aushärten derselben sehr zeitraubend ist, so dass das Gießen der Linsen kostenmäßig nicht günstig ist.

In den US-Patentschriften 2 964 501, 3 821 333, 3 902 693 und 3 946 982 sind Beispiele für mit Gießdichtungen versehene Gießsysteme für Einzellinsen beschrieben. Eine größere Produktion, bei der mehrere Linsen gleichzeitig gegossen werden, wird durch Konstruktionen ermöglicht, wie sie in den US-Patentschriften 3 806 079, 3 871 610 und 3 871 803 beschrieben sind. Die zuletzt genannten Konstruktionen haben jedoch ähnliche Nachteile, da sie hohe Investitionskosten für die Formen, eine erhebliche Wartung und eine teure Lagerhaltung notwendig machen und für eine automatisierte Herstellung nur im geringen Maße oder gar nicht einsetzbar sind. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Gießen von Kunststofflinsen zu schaffen, mit dem eine preisgünstige Massenherstellung bei niedrigen Investitionskosten möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Verfahrens-Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung bezweckt des weiteren die Schaffung von preiswerten, nach einmaligem Gebrauch wegwerfbaren Linsen-Gießformen, die sich insbesondere für die Durchführung dieses Verfahrens eignen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 11 - 15 beschrieben.

Mit der Erfindung werden somit wegwerfbare streifenartig ausgebildete Formen geschaffen, die mit napfförmigen Einzelvertiefungen von für das Gießen der einzelnen Linsen notwendigem Durchmesser Tiefe und Oberflächengestalt versehen sind. Die napfförmigen Vertiefungen werden mit einem Gießharz-Vorprodukt gefüllt, abgedeckt und anschließend den für das Aushärten der Harze erforderlichen Temperaturen ausgesetzt, beispielsweise in erhitztem Wasser, in Luft oder in anderen Wärmeübertragungsfluiden. Die endgültigen Linsenoberflächengestalten werden durch maschinelle spanabhebende Bearbeitung erzeugt, welche durch die Streifen der Gießform in das in diese abgefüllte und ausgehärtete, d.h. polymerisierte Harz eingebracht wird und durch anschließendes herkömmliches optisches Polieren. Das Material der Streifen kann an den Linsen verbleiben, so dass ein Aufkitten derselben für das Polieren und die endgültigen Oberflächenbearbeitungsschritte vermieden werden kann, wobei das Material anschließend aufgelöst, abgeschält oder in anderer Weise von den erhärteten Linsen entfernt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich gut für eine Verwendung im kontinuierlichen Herstellungsverfahren, es vermeidet des weiteren eine Lagerhaltung für Formen und schafft schließlich die Möglichkeit, die erwünschten Krümmungen für die Linsenoberflächen in exakter Weise durch maschinelle Bearbeitung, insbesondere durch Spanabhebung, herzustellen und gleichzeitig die Oberflächen der gegossenen Linsen von Verunreinigungen der Linsen-Gießform, von Farbschlieren und/oder anderen Fehlern wie Flecken zu befreien.

Die beiliegenden Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel von einer Linsen-Gießform, wobei der Hauptabschnitt und die Abdeckung zwecks übersichtlicherer Darstellung voneinander getrennt sind.

Fig. 2 zeigt die Verwendung der Linsen-Gießform.

Fig. 3 und 4 zeigen in schematischer Darstellung Linsen-Oberflächenbearbeitungsvorgänge, die anschließend an den Gieß- und an den Aushärtvorgang mit den Gießformen der Fig. 1 und 2 durchgeführt werden können.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in schematischer Darstellung zusätzliche Linsen-Oberflächenbearbeitungsvorgänge, die mit den gegossenen Linsen durchgeführt werden können.

Die Figuren zeigen eine Linsen-Gießform 10, die einen Hauptabschnitt 12 und eine Abdeckung 14 enthält, welche beide aus einem mit Tiefprägungen versehenen Streifen aus einem plattenförmigen Kunststoffmaterial oder aus Metallblech bestehen. Der Hauptabschnitt 12 ist mit napfförmigen Vertiefungen 16 versehen, deren Durchmesser, Tiefe und Krümmung des Bodenbereiches 18 in Gestalt und Größe den durch den Gießvorgang zu erstellenden erwünschten Linsen entsprechen. Die mit Tiefprägungen versehenen Bereiche 20 der Abdeckung 14 sind so geformt, dass sie genau in die napfartigen Vertiefungen 16 hineinpassen, wenn die Gießform 10 entsprechend der Darstellung von Fig. 2 geschlossen ist, so dass ein luftdichter Abschluß entsteht und keine Luft in das Innere der Form eindringen kann, die während des Aushärtens des in die napfartigen Ver- tiefungen 16 eingebrachten Gießmaterials schädlich sein könnte.

Es versteht sich, dass die Gießform 10 jede erwünschte Länge aufweisen kann, die sie für einen kontinuierlichen Linsen-Gießvorgang geeignet macht oder dass die Gießform in relativ kurzen Abschnitten verwendet werden kann, von denen jeder 2, 4, 6 oder eine andere Anzahl von napfartigen Vertiefungen 16 aufweist. Der Hauptabschnitt 12 und die Abdeckungen können aus einem Polyamid gebildet sein, wie zum Beispiel Nylon oder einem Polyester oder einem anderen Kunstharz mit ähnlichen Eigenschaften, zum Beispiel einem kommerziell erhältlichen Kunstharz, das unter dem Warenzeichen Trogamid im Handel ist und ein spezielles Polyamid darstellt. Es können auch Metallbleche wie solche aus Aluminium und Legierungen desselben oder andere Metallzusammensetzungen verwendet werden, die ähnliche Charakteristiken aufweisen. Aus der folgenden Beschreibung wird ersichtlich, dass bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Linsenoberflächen einer spanabhebenden Bearbeitung unterzogen werden, oberflächliche Verunreinigungen der gegossenen Linsenstücke durch die Materialien der Gießform ohne Bedeutung sind.

Die Bezeichnung "Linse" wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung allgemein für den Rohling, die halbfertig behandelte Linse (lediglich eine Seite ist bearbeitet) oder die fertig behandelte Linse (sowohl konkave und konvexe Seiten sind bearbeitet) verstanden.

Im Anschluß an das Einbringen der Tiefprägungen in die Kunststoff- oder Metallstreifen des Hauptabschnitts 12 und der Abdeckung 14 werden die napfartigen Vertiefungen 16 mit einem katalysierten flüssigen Monomeren 22, zum Beispiel Allyl-Diglycol-Carbonat, das unter dem Warenzeichen CR 39 im Handel ist, gefüllt. Ein Peroxyd kann als Katalysator verwendet werden.

Sobald die Füllung mit dem Gießling Vorprodukt beendet ist, werden die mit Tiefprägungen versehenen Bereiche 20 der Abdeckung 14 in die napfartigen Vertiefungen 16 eingebracht, wobei der Überschuß des den Gießling bildenden Monomeren über den Randbereich nach außen abfließt und jede der napfartigen Vertiefungen 16 der Gießform 10 abgedichtet wird. Der Füllvorgang und das Abdecken der napfartigen Vertiefungen 16 kann in zeitlicher Aufeinanderfolge längs der Längserstreckung der Gießform 10 erfolgen, so dass ein kontinuierlicher Arbeitsablauf möglich ist oder es können auch Teile des Hauptabschnitts 12 und der Abdeckung 14 einzeln gefüllt und verschlossen werden.

Die Gießform 10 kann parallele Mehrfachreihen von napfartigen Vertiefungen 16 und mit Tiefprägungen versehene Bereiche 20 enthalten, wobei die benachbarten jeweils versetzt oder einander gegenüberliegend angeordnet sein können. Die Ausführungsform der Fig. 1 mit lediglich einer derartigen Reihe ist lediglich aus Gründen einer vereinfachten Darstellung gewählt.

Zusätzlich zu dem dichten Verschluß der napfartigen Vertiefungen 16 mit den mit Tiefprägungen versehenen Bereichen 20 der Abdeckung kann ein Einkitten der Abdeckung, ein Umbiegen oder Umfalzen derselben oder eine thermische Abdichtung vorgenommen werden, oder man verhindert auf irgendeine andere Weise eine versehentliche

Verschiebung.

Die gefüllte und abgedeckte Gießform 10 wird anschließend auf Temperaturen gebracht, bei denen das Harz aushärtet, zum Beispiel durch Eintauchen in ein flüssiges Wärmeübertragungsfluid wie ein Wasserbad 24, wie das in Fig. 2 angedeutet ist. Dies kann in einem kontinuierlichen Betrieb durchgeführt werden oder indem man separat relativ kurze Abschnitte der abgedeckten Gießform in das Wärmeübertragungsfluid einbringt.

Für das Aushärten (Polymerisieren) des die Linsen-Gießlinge bildenden Harzes können verschiedene Zeit-Temperaturzyklen verwendet werden, wie dies aus den vorstehend erwähnten US-Patenten hervorgeht. Bezüglich entsprechender Einzelheiten wird auf diese Patente, beispielsweise auf US-Patent 3 902 693 Spalte 3, Zeilen 26 - 35 verwiesen.

Anschließend an das Aushärten des Vorprodukts 22 können die Linsen 22a einer Oberflächen-Fertigbehandlung unterzogen werden, wie dies im Einzelnen in den Fig. 3 - 6 angedeutet ist. Dies geschieht folgendermaßen:

Die Gießform 10 wird wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, mit ihrer Unterseite nach oben gekehrt, wobei die konvexe Krümmung des Bodenbereiches 18 der einzelnen napfartigen Vertiefungen 16 einem vorgefertigten spanabhebenden Einsenk-Werkzeug 26 dargeboten wird - was auch in umgekehrter Weise erfolgen kann - wonach der Boden 18 mit Hilfe des Werkzeuges 26 entfernt wird. Durch eine Weiterführung des spanabhebenden Vorgangs in das Material der Linse 22a erhält diese eine Oberflächengestalt, welche der Oberflächengestalt der Schneidfläche 28 des Werkzeuges entspricht. Auf diese Weise werden Flecken auf der Oberfläche entfernt, die von der Berührung mit dem

Material der Gießform herrühren, sowie Unebenheiten und andere Unregelmäßigkeiten. Da das im Inneren der Linse 22a befindliche Material automatisch vollständiger polimerisiert ist als das an der Oberfläche befindliche Material wird gleichzeitig letzteres entfernt.

Nachdem die konvexe Seite der Linse 22a wie in Fig. 3 gezeigt, auf diese Weise maschinell bearbeitet wurde, kann die Oberfläche 30 herkömmlicherweise optisch poliert werden, beispielsweise wie in Fig. 4 gezeigt, mittels eines Polierwerkzeuges 32.

Die Fertigbearbeitung der zweiten Seite, d.h. die vollständige Oberflächenfertigbehandlung der Linse 22a kann, wie in Fig. 5 gezeigt, mittels eines spanabhebenden Absenkwerkzeuges 34 vorgenommen werden oder wie in Fig. 6 gezeigt, mittels eines Schwenkwerkzeuges 36. Mit dem zuerst genannten Vorgehen können lediglich sphärische Oberflächenkrümmungen erzielt werden, während mit dem zuletzt genannten Vorgehen, die Herstellung von Oberflächen mit zusammengesetzten Krümmungen, d.h. torischen Krümmungen möglich ist. Die Gießform 10 kann in jedem Falle als Halterung für die Linse 22a beibehalten werden, so dass sich die Notwendigkeit eines Aufkittens für die Fertigbearbeitung der zweiten Seiten erübrigt.

Die in den Fig. 3 - 6 dargestellten Linsen-Schleif- und Poliervorgänge und die entsprechenden Werkzeuge gehören zum Stand der Technik, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden muß. Die Verwendung der Gießform 10 als Linsenhalterung, d.h. anstelle eines Aufkittens, stellt dagegen ein neues Merkmal dar.

Selbstverständlich sind auch eine Reihe von Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Vorgehens möglich. So können beispielsweise die napfartigen Vertiefungen 16 der Gießform 10 durch Formpressen bezüglich der Oberfläche 18 exakt auf die für die konvexen Seiten der Linsen 22a benötigten Krümmungen und Oberflächenerfordernisse gebracht werden. Auf diese Weise ist eine Massenherstellung von Linsen möglich, ohne dass die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Fertigbearbeitungsvorgänge für die erste Seite notwendig sind.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung von Kunststofflinsen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Einbringen von napfartigen Vertiefungen in einen streifenartigen Hauptabschnitt eines Formmaterials, wobei die Vertiefungen Durchmesser Tiefen und Konturen aufweisen, die wesentlich denen der erwünschten zu gießenden Linsen entsprechen; Einbringen einer Gießharz-Vorstufe in die napfartigen Vertiefungen; Abdecken der napfartigen Vertiefungen; Einbringen des abgedeckten Hauptabschnitts in ein Wärmeübertragungsfluid bei einer Temperatur und über eine Zeitdauer, welche so ausgewählt sind, dass das in jeder der napfartigen Vertiefungen befindliche Gießharz ausgehärtet wird und feste Linsen bildet; und anschließende spanabhebende Bearbeitung sowie Polieren von zumindest einer Seite der Linsen bis eine vorbestimmte Oberflächenkrümmung und eine optische Oberflächengüte erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdecken der napfartigen Vertiefungen mittels eines zweiten Streifens eines Formmaterials gebildet wird, der ähnlich ausgebildet ist wie der streifenförmige Hauptabschnitt, wobei dieser Streifen mit Vertiefungen versehen wird, welche ein teilweises Eintreten derselben in die napfartigen Vertiefungen des Hauptabschnitts ermöglichen und nach Beendigung des Abdeckens derselben eine Abdichtung bewirken.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung und das Polieren der Linsen erfolgt, während diese in den napfartigen Vertiefungen des streifenförmigen Formmaterials aufgenommen sind, wobei im Zuge der spanabhebenden Bearbeitung Bereiche des Materials des Hauptabschnitts entfernt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung mit den abgedeckten Vertiefungen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der spanabhebenden Bearbeitung zunächst ein Einsenken durch das Formmaterial des Hauptabschnitts in das Material der festen Linse erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen der gegossenen und ausgehärteten Linsen von dem Material des streifenförmigen Hauptabschnitts vor der spanabhebenden Bearbeitung und vor dem Polieren erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die napfartigen Vertiefungen in dem Hauptabschnitt und/oder die Vertiefungen in der Abdeckung durch Tiefprägen erzeugt werden.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Abdeckung durch spanabhebende Bearbeitung erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die spanabhebende Bearbeitung bis in das Linsenmaterial erfolgt und dass die Linsenoberfläche anschließend poliert wird.

10. Linsen-Gießform, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen streifenförmigen mit Mehrfach-Vertiefungen (16) versehenen in einem kontinuierlichen Gießverfahren einsetzbaren und nach einmaligem Gebrauch wegwerfbaren Hauptabschnitt (12), in den die Vertiefungen bezüglich der Durchmesser der Tiefen und der Konturen wesentlich den Dimensionen der erwünschten zu gießenden Linse entsprechen.

11. Linsen-Gießform nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine streifenförmige Abdeckung (14) aus Formmaterial für die napfartigen Vertiefungen (16) des Hauptabschnitts (12).

12. Linsen-Gießform nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (14) mit einer Vielzahl von Vertiefungen (20) versehen ist, deren geometrische Anordnung und Randgestaltung so gewählt sind, dass die Vertiefungen jeweils in eine der napfartigen Vertiefungen (16) des Hauptabschnitts (12) genau passend teilweise eingreifen, wenn die Abdeckung (14) über den Hauptabschnitt (12) gelegt ist.

13. Linsen-Gießform nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mit napfartigen Vertiefungen (16) versehene streifenförmige Hauptabschnitt (12) und/oder die mit Vertiefungen (20) versehene Abdeckung (14) aus Kunststoff bestehen.

14. Linsen-Gießform nach einem der Ansprüche 10 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass der mit napfartigen Vertiefungen (16) versehene streifenförmige Hauptabschnitt (12) und/oder die mit Vertiefungen (20) versehene streifenförmige Abdeckung (14) aus Metall gebildet sind.

15. Linsen-Gießform nach einem der Ansprüche 10 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die napfartigen Vertiefungen (16) und/oder die Vertiefungen (20) durch Tiefziehen verformte Bereiche eines plattenförmigen Materials sind.