JP2003533719A

JP2003533719A - 光学品質のプラスチック部品に組み込むための成形ポリエチレンテレフタレート偏光膜

Info

Publication number: JP2003533719A
Application number: JP2001584015A
Authority: JP
Inventors: エドワード・エイ・ビールー; ナンシー・エル・エス・ヤマサキ; ラッセル・イー・エバンズ; トーマス・バルチ
Original assignee: YOUNGER MFG.CO.d/b/a YOUNGER OPTICS
Current assignee: YOUNGER MFG.CO.d/b/a YOUNGER OPTICS
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2003-11-11
Anticipated expiration: 2021-05-08
Also published as: US6432327B2; JP4745588B2; US20010038438A1; EP1283777A4; WO2001087579A1; EP1283777A1

Abstract

(57)【要約】光学品質のプラスチック部品はＰＥＴ偏光膜(56)を所望の輪郭に形成し、このフィルム(56)をプラスチック部品に組み込むことにより製造される。このフィルム(56)を加熱された下方の鋳型(52)に配置し、圧力を加えてフィルム(56)を下方の鋳型(52)表面と同じ形にする。その後、プラスチック部品に組み込む前に、フィルム(56)を加圧下で冷却する。フィルム(56)は、その光学特性、機械特性または表面特性を危険に晒すことなく、プラスチック部品の光学要件に適合するように形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】関連出願とのクロスリファレンス本出願は、1999年12月29日出願の米国特許出願第09/475,424号の一部継続出願
である。これにより、前記出願の内容を参照としてここに完全に挿入する。

【０００２】発明の背景本発明の分野は、光学品質のプラスチック部品における形成されたポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）偏光子フィルム(polarizer film)の使用に関する。

【０００３】種々の偏光膜(polarizing film)が存在することが知られている。しかし、従
来の偏光膜は、ＰＥＴから構成されていなかった。この事実は、主に、ＰＥＴの
不活性特性に起因する。そのため、光学品質の偏光部品におけるＰＥＴ偏光膜の
使用は、前記親出願にも開示しているように、独特な技術革新である。さらに、
前記親出願にも開示しているように、このような偏光部品は、低い曇りが要求さ
れる眼科用レンズ（半完成もしくは完成した処方または非処方のブランク、レン
ズ、ゴーグル、バイザー、シールド）、偏光フェースマスクまたはシールド、お
よび偏光ディスプレイ装置または窓を包含する。

【０００４】前記の光学用途全てに関して、(1)偏光膜を制御された再現性のある湾曲によ
り光学部品の輪郭を達成することと、(2)光学-プラスチック構造物における偏光
子フィルムの制御された配置という２つの要件を満みたさなければならない。

【０００５】眼科用レンズ用に製造される大抵の成形フィルムは積層される。すなわち、所
望の光学または機械特性（偏光、光学濃度、色、耐破壊性など）を有する薄い材
料は、より取り扱い易くするために別々の２つのプラスチック層間に挟まれる。
これらのシートはしばしば、接着剤で結合されるが、化学結合されていてもよい
。接着剤によるまたは加熱による積層技術は周知である（例えば、プラスチック
ス・エンジニアリング・ハンドブック、492頁以降、ザ・ソサイエティ・オブ・
プラスチックス・インダストリー・インコーポレイテッド、ニューヨーク、1960
年）。米国特許第5,286,419号明細書および同第5,051,309号明細書には、１層以
上の支持体層の積層物を偏光子と組み合わせて加熱および成形することが開示さ
れている。これらの特許公報の内容を全てここに参照として挿入する。

【０００６】積層に関する問題は、応力下において、結合した層が剥離して、最終製品の外
観または完全性を低下させる欠陥を残すかもしれないことである。そのために、
技術を開発して、独立したフィルムを所望の形状に形成しようとしている。

【０００７】独立したフィルム技術は、通常、フィルムを直接軟化点まで加熱することを伴
うので、圧力、真空、またはこれら両者の組み合わせを使用して、フィルムを鋳
型の形状に押しつける。これらの技術を通常の偏光子フィルム（例えば、ポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ））に適用することに関する明確な問題は、フィルムを
鋳型の形状にするために十分に軟化するのに要する高温加熱が、フィルムの光学
および／または機械特性にダメージを与えることである。従って、偏光子フィル
ムまたは形成技術の改良が望まれている。

【０００８】前記親出願に開示されているように、米国特許第5,059,356号明細書に記載さ
れているようなＰＥＴから成る偏光膜は、入手し易さ、かなり良好な耐熱性、耐
湿性および耐溶媒性並びに良好な機械安定性など、ＰＶＡを超える幾つかの利点
を有している。前記米国特許第5,059,356号の内容を全てここに参照として挿入
する。

【０００９】本発明者らは、ＰＥＴフィルムを利用した光学品質のプラスチック部品が、不
活性なＰＥＴフィルムを光学構造物中に容易に組み込むことができれば、ＰＶＡ
フィルムなどの従来の偏光子を用いた光学構造物を越える利点を提供し得ること
を見出した。すなわち、ＰＥＴ偏光子フィルムの好適な形成方法と、フィルムを
構造物内に適正に配置する方法が望まれている。

【００１０】ポリエチレンテレフタレートは、ブロー成形によってプラスチック容器を形成
するのに広く使用されている。しかし、ブロー成形は、偏光ＰＥＴフィルムを形
成するのには適さない。ブロー成形では、溶融ＰＥＴ材料をチューブとして押出
した後、その一方を封入して、空気または他のガスを熱プラスチックチューブの
内部に押出すことにより、冷却した外側の鋳型形状に膨張させる。第一に、この
ような封入形状は、通常開いて湾曲した形状を有する大抵の光学構造物には適さ
ない。第二には、もっと重要なことに、この常套の方法は、ＰＥＴを溶融する必
要があって、これが前記フィルムの偏光効果を無効にすることがあった。

【００１１】ＰＥＴフィルムの偏光効果の同様の損失が、別の常套の方法、熱または溶融材
料の真空形成を用いた場合にもたらされることがあった。加えて、真空形成は、
鋳型にバイアスをかけて(vias)、取り込まれた空気を取り除く必要がある。この
ようなバイアスは、偏光子フィルム上に容認できないマークを残して、最終部品
に光学歪をもたらす。

【００１２】別法によれば、ＰＥＴフィルムは、例えば、米国特許第5,641,372号明細書お
よび同第5,434,707号明細書に記載されているような当業者に周知の方法によっ
て曲げるまたは形成されてよい。前記米国特許第5,641,372号および同第5,434,7
07号の内容を全てここに参照として挿入する。特に、米国特許第5,641,372号明
細書には、真空と液圧を使用して、材料の加熱したシートを鋳型表面に押しつけ
ることが記載されているが、米国特許第5,434,707号明細書には、加熱と２５０
〜３００ｐｓｉの範囲の圧力下で積層部品を形成することが記載されている。

【００１３】通常の偏光子積層品または独立したＰＶＡフィルムを形成するのに使用される
前記技術は、ＰＥＴ偏光子フィルムを形成するのには適当ではない。とりわけ、
ＰＥＴ偏光子フィルムの厚さは１００μｍまでである。積層品の最小厚は０．６
ｍｍであって、これは熱伝達にはかなり大きな量である。加えて、（偏光子フィ
ルムのいずれかの面上に保護熱可塑性層を有する）積層構造物は、偏光子が外側
の保護層よりも低い熱で処理されることを意味している。この構造物は、挟まれ
たフィルムの偏光特性が、独立したＰＥＴフィルムの特性よりも危険晒されるの
により適さないことを表している。他方、独立したポリビニルアルコールフィル
ムは、通常、約３０μｍ厚であり、ＰＥＴ偏光子フィルムよりも非常に低い粘性
を示す。このため、これらの厚くて弱いフィルムが、ＰＥＴ偏光子フィルムより
も容易に鋳型形状から押出される。

【００１４】従って、偏光子フィルムを湾曲した形状に形成して、通常の光学用途の輪郭を
達成し、その後、形成されたフィルムを光学品質のプラスチック部品に、前記フ
ィルムの光学および／または機械的特性を低下させずに、信頼性良く組み込むた
めの改良方法が望まれている。

【００１５】発明の要旨好ましい態様は、光学用途に好適な湾曲した形状に形成されたＰＥＴ偏光膜を
有する光学品質のプラスチック部品、および前記フィルムを光学構造物の表面に
対して信頼性良く配置する方法に関する。加えて、前記フィルムの光学性能およ
び表面品質は、好ましくは、眼科用レンズやディスプレイなどの光学品質の構造
物に要求される高いレベルに保持される。様々な他の態様は、前記要素の全てで
はなく、そのうちの幾つかを利用しても、あるいは別の改良を包含していてもよ
く、同時に、ＰＥＴフィルムを用いた光学品質のプラスチック部品の利点を得る
こともできる。

【００１６】図面の簡単な説明本発明の種々の目的、特徴および利点は、以降の「好ましい態様の詳細な説明
」を、添付の図面と合わせて考察することによりより良く理解できる。図１は、好ましい態様に従ってＰＥＴ偏光子フィルムのための一般的な形成プロ
セスを表すフローチャートであり、図２は、湾曲したフィルム片を得るための加熱および冷却コイルを装備した模範
的な形成装置を表し、図２ａは、図２に示すシーリング表面の詳細な図面であり、図２ｂは、図２に示す加熱／冷却コンビネーションコイルの詳細な図面であり、
図２ｃは、図２に示す鋳型表面の詳細な図面であり、そして図３は、湾曲したフィルム片を得るための電気ヒーターおよび別個の冷却コイル
を装備した別の模範的な形成装置を表す。

【００１７】好ましい態様の詳細な説明好ましい態様を、図面を参照しながら説明する。説明を分かり易くするために
、一図面中の要素を表す数字は、別の図面で使用する場合も同じ要素を表す。

【００１８】前記親出願に開示しているように、光学品質のプラスチック基材（例えば、レ
ンズ基材）は、熱硬化性材料または熱可塑性材料を包含していてよい。熱硬化性
材料に関して、好ましい材料は、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネー
ト)またはジアリルジグリコールカーボネートを起源とするポリマーを包含し、
例えば、ピーピージー・インダストリーズ・インコーポレイテッド(PPG Industr
ies, inc.)製ＣＲ−３９^{(登録商標)}またはアクゾ・ノベル(Akzo Nobel)ブランド
のＮＳ205が挙げられる。光学品質のプラスチック基材は、1,3-ブチレングリコ
ールジメタクリレート、アクリロニトリル、アリルメタクリレート、エトキシメ
チルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリ
コールジメタクリレートのポリマー、アリルエステル、アリルエステルとスチレ
ンまたはビニル系モノマーとのコポリマー（例えば、ジアリルマレエート、ジア
リルフタレート、メタリルメタクリレートなど）、およびビニル官能基、イソシ
アネート、ウレタン、硫黄含有芳香族ビニル化合物および臭素含有芳香族アクリ
ル化合物などを含有する高いインデックスのコポリマーのような他の熱硬化性材
料を包含していてよい。

【００１９】熱可塑性材料に関し、好ましい材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂を包含
し、例えば、ペンシルバニア州ピッツバーグのバイエル・インコーポレイテッド
(Bayer Inc.)から商品名Makrolon(登録商標)ＤＰＩ-1821または-1815として、あ
るいはジェネラル・エレクトリック(General Electric)からLexan(登録商標)Ｏ
Ｑ2720として販売されているものが挙げられる。光学品質のプラスチック基材は
、他の熱可塑性材料を含有していてよく、他ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリアミド、ポリスチレン、およびＰＣとポリウレタン、ポリエステル、ポ
リスルホン、ポリスチレン、非晶質ポリオレフィンおよびアクリル樹脂との混合
物が挙げられる。

【００２０】ＰＥＴフィルムは、好ましくは、眼科用標準に適合する非常に高い光学品質の
もの、例えば、日本国横浜のアール・アンド・エス・エンタープライジーズ(R & S Enterprises)によって分配される開発フィルム99-04であり、これは、偏光効
率が少なくとも９６．３％、および透過率平均（４００〜７００ｎｍ）が１４〜
１８％である。本発明は、一般に、アール・アンド・エス・エンタープライジー
ズによって分配される開発フィルム99-04の標準アニール形態のものよりも非ア
ニール形態が好ましい。ＰＥＴフィルムは、ポリエチレンナフタレートポリエス
テル、またはエチレングリコール、ナフタレンジカルボン酸およびテレフタレー
トなどの幾つかのほかの酸から生成されるコポリマーのような結晶性または半結
晶性ナフタレンジカルボン酸を更に含有していてよい。

【００２１】好ましい態様ではＰＥＴフィルムを利用するが、以降に開示する形成技術は、
他の熱官能性ポリマーフィルムまたは他の熱官能性添加物を含み得るＰＥＴフィ
ルムにも適用できる。このような添加物としては、有機染料または着色剤、フォ
トクロミック剤、および紫外線、赤外線または選択的な可視光吸収剤が挙げられ
る。

【００２２】以降に開示する形成技術は、図１に例示するように、複雑でしかも偏光膜の光
学および／または機械的特性にダメージを与える恐れがある常套の技術に比べて
、より信頼性の高い光学品質の部品であると解される。

【００２３】図１で表すように、本発明の態様によれば、常套のフィルム形成技術に比べて
、フィルムが、鋳型の表面と接触して配置される前に活発に加熱されない。従っ
て、以下の２つの理由から、劣化があまり生じない。第一に、フィルムが、フィ
ルムの燃焼または変色をもたらす過剰な熱に付されない。そして第二に、フィル
ムが、偏光子を整備不良にする耐えられない応力に付すほど加熱されない。前記
特徴をいずれも保存することが、好ましくはの製品の有用性に対して理想である
。

【００２４】図１に詳細に示すように、このＰＥＴフィルム形成用フローチャートは、「下
方鋳型を約８０〜９０℃に加熱する」工程12で始めて、ＰＥＴフィルムを一番下
の好ましいセッティング10で形成することを示している。有利には、工程12は、
フィルムを形成するために単一の鋳型表面を加熱することを伴う。すなわち、工
程12は、前記ブロー成形技術のような従来のＰＥＴ形成技術を改良したものであ
る。これは、一般には、前記技術が、匹敵する形成用表面の高価で更なるケアを
要し、しかもどの場合もおそらくフィルムの偏光特徴を低下させ得るためである
。工程12では、単一の鋳型表面を、ＰＥＴ偏光膜のガラス転移温度（６９℃）を
超えるがフィルムの融点（〜２５０℃）よりかなり低い温度まで加熱する。好ま
しい鋳型温度は、例示的に定義すると、約１３５℃であるが、約８０〜９０℃程
度の温度が首尾良く使用され得る。鋳型の温度が（１４５℃を超えて）更に上昇
すると、この余分な加熱がフィルムを焼付けたり、変色させたり、または変形さ
せる。

【００２５】図１中の次の工程は、「ヒーターの電源を切って、ＰＥＴフィルム片を下方鋳
型表面を横切って配置させる」工程14を表している。工程14では、ヒーターの電
源を切り、ＰＥＴ偏光膜を、鋳型表面の限界をあらわす両縁を横切って橋渡しす
る。鋳型は、球面状、円筒形、または球面状、円筒形および円環面要素などの形
状を組み合わせた複雑な曲線を包含していてよい。

【００２６】例えば、特定の光学用途には、非球面形状がしばしば望まれる。実際、非球面
は、眼科用プログレッシブレンズに一般に使用されている。前記光学用途のため
のこの形状を得るために、主要な視野のための球の曲率半径が８４ｍｍまでの鋳
型が必要とされるが、読み領域でのより高いレンズパワーに関しては、１５ｍｍ
未満の距離に亙って変更して、たった４７ｍｍの球半径を達成できる。本発明の
態様は、この種の輪郭に合うように作られた用途に、「折り畳み」、「しわ」ま
たは「別の物理的な欠点」をフィルムにもたらすことによって前記フィルムの光
学特性を低下させたり、あるいは要求されている偏光作用を損なうことなく、前
記フィルムを制御良く形成できる。

【００２７】図１を参照すれば、次の「シーリング表面をＰＥＴフィルムを担持する鋳型表
面まで下げて、約３０秒間加温する」工程16は、ＰＥＴ偏光子フィルムの背後に
シーリング表面を押しつけて、フィルムの少なくとも縁を所望の鋳型表面に対し
てあるいはその両縁上のシーリングまたはガスケット材料に対して保持すること
を伴う。フィルムの背後のシーリング表面は、最終形状に合わせた輪郭を形成し
ていたり、鋳型表面の縁の一般的な配置以外でＰＥＴフィルムに接触している必
要はない。換言すると、これは平坦であっても、フィルムを鋳型の縁に対して保
持する通常の態様の形状であってもよい。中実の部品、例えば、平坦な金属シー
トまたは柔軟な変形可能なプラスチックなどが使用され得る。好ましくは、シー
リング表面は、適度な圧力を掛けた時に、フィルムを前記縁に対して静止して保
持するように適合されなければならない。

【００２８】フィルムは、鋳型表面の縁に直接押しつけられても、シーリングまたはガスケ
ット材料によって前記縁と分離されていてもよい。同様に、シーリング表面は、
フィルムに直接接触していても、あるいはガスケット、Ｏ-リングまたは他のシ
ーリング媒体によってフィルムから離れていてもよい。従って、シーリング表面
は、定位置で固定され、ゆるく加えられた圧力に耐えて、この加えられた圧力を
フィルムに対して比較的平等に伝えて、そして最終作業領域ではフィルムを変形
させないように適合されなければならない。

【００２９】フィルムが鋳型の縁に対して密閉されると、この閉じた環境は、鋳型の余熱に
よって加温される。この加温は、工程16に示すように、一般には約３０秒間要す
る。

【００３０】図１によれば、シーリングおよび加温工程16の後、「約５０ｐｓｉの成形圧を
約１５秒間加える」活発な形成工程18が表されている。活発な形成工程18におい
て、加えられる圧力は、ＰＥＴフィルムの背後のシーリング表面を通してまたは
この表面の移動によって加えられて、フィルムを鋳型表面と同じ輪郭にする。こ
の圧力を加える方法の好ましい一態様は、空気または他の加圧ガスをシーリング
表面を介してフィルムの後ろに導入することである。この圧力は、金属裏張りプ
レート中の単一経路または多孔性の裏張りプレート中の複数の経路を通じて伝わ
ってよい。あるいは、変形可能なシーリング表面を使用する場合は、圧力を間接
的に加えられてもよい。変形可能なシーリング表面を用いる場合、加圧ガスは、
シーリング材料に伝わった後、フィルムからの距離を変え、間接的な圧力の波を
形成して、鋳型に対してフィルムを押しつけることができる。

【００３１】活発な形成工程18において、好ましい圧力範囲は約１０〜２０ｐｓｉであり、
最も好ましくは約１５〜２０ｐｓｉである。５〜５０ｐｓｉの範囲の圧力が使用
され得る。前記範囲の上限の圧力は、より低い鋳型温度を使用する場合に好まし
い。高圧力では、許容できない「しわ」が、シーリング表面またはシーリングガ
スケットに生じることがある。加えて、より高い圧力は、フィルムが形成表面に
平等に適合できないために、主要な鋳型表面において「しわ」または「変形」を
生じさせることがある。

【００３２】前記形成態様において、圧力は、鋳型の形状に依存して約１５〜４５秒加えら
れてよい。より深いまたはより複雑な（非−球面状の）鋳型形状においては、僅
かに長い形成時間を使用する。工程18に示すように、約５０ｐｓｉの圧力は約１
５間加えるが、本発明では前記以外の圧力が考えられることに注意すべきである
。

【００３３】有利には、前記形成態様によれば、取り込まれたガスの排除または鋳型表面に
対するフィルムの牽引には活性な真空を使用しない。この改良点は、製造方法お
よび形成装置要件を簡易にして、真空ポートに対してフィルムが活発に引っ張ら
れることによって生じる変形を回避する。にもかかわらず、真空援助が望まれる
場合は、任意に、排気孔(vent hole)または溝をフィルム形成装置に組み込むこ
とができる。

【００３４】工程18の短い形成時間後、図１に開示された次の工程は、「冷却弁を開けて、
鋳型を焼く７０℃まで冷却する」20である。工程20は、本発明の方法におけるも
う一つの好ましい段階（すなわち、鋳型の冷却）を表している。前記形成技術を
用いれば、前述のように、形成鋳型のみが加熱されるが、残りの形成装置は、ほ
ぼ室温で保持されている。この利点は、製造要件を簡易にして、ＰＥＴふぃウｒ
ムが形成プロセスで過熱されないことを確実にする。従って、工程20では、形成
鋳型表面のみを活発に冷却することが好ましい。別態様では、間接的であっても
、より迅速な熱伝達のために、上方のシーリング表面中に別の冷却を包含しても
よい。

【００３５】工程20では、鋳型を好ましくは約７０〜８５℃、最も好ましくは約７５℃に冷
却する。図１では最も下に示すように、工程20は、鋳型を約70℃まで冷却してよ
いと記載している。この短い鋳型の冷却工程により、フィルムを新しい形状に更
に「調節」できる。鋳型温度で取り出されると、フィルムは鋳型表面を、合い性
可能な光学構造物のために十分に再生できない。フィルムを、まだ温かいうちに
鋳型に接着させるという方法もある。

【００３６】好ましい態様によれば、鋳型表面はフィルムを加熱および冷却するための能動
的な要素である。鋳型表面を通常は低温に保持して熱い（溶融）材料を所定の場
所で短に凍結させる常套の形成技術とは対照して、好ましい態様は、保護用熱可
塑性シートを用いずに、フィルムの光学特性を低下させずに、しかもその機械的
完全性を低下させるフィルムへの熱損傷を生じさせずに、偏光ＰＥＴフィルムを
有利に形成することができる。

【００３７】図１に例示した形成プロセスにおける最終工程は、「冷却弁を閉じ、形成用の
加圧を止め、シールを上げて、形成されたウェハー(wafer)を取り出して、ヒー
ターの電源を切る」22である。工程22は、加圧および冷却サイクルの終点であり
、シーリング表面を取り除くことにより、形成されたフィルムを成形装置から取
り出すことができる。この時点で、工程12に戻って前述の通り、別のフィルム片
を用いて形成サイクルを始めてよい。

【００３８】図１のフローチャートで例示された前記態様を用いてフィルムを形成した後、
フィルムを、前記親出願および発明の名称：「トリーテッド・ポリエチレン・テ
レフタレート・ポーラライジング・フィルムズ・フォア・インプローヴド・アド
ヒージョン・イン・オプティカル・パーツ(Treated polyethylene Telephthalat
e Polarizing Film For Improved Adhesion In Optical Patrs)」の2000年5月10
日出願の関連する一部係属出願に記載されているように、表面処理に付してよい
。前記親出願および一部係属出願の内容を全てここに参照として挿入する。前記
特許に開示されている表面処理は、有利なことに、この不活性なＰＥＴ偏光膜を
、種々の光学品質のプラスチック部品を得るために、熱硬化性、熱可塑性および
反応−射出成形材料を含む通常の光学品質のプラスチック材料に完全に接合させ
る。更に、この方法は、形成されたフィルムを、現存する光学プラスチック構造
物との接着積層により、あるいは備品の外側表面または多層部品の表面間との結
合により組み込むこともできる。

【００３９】熱硬化性または反応−射出成形混合物のための更なる改良点は、1999年11月22
日出願の米国特許出願第09/447,445号に記載の装置を使用することである。前記
米国特許出願第09/447,445号の内容を全てここに参照として挿入する。ここに記
載の成型装置は、光学品質のプラスチック構造物中へのフィルムのより正確な配
置、およびフィルムの両面周囲への液体モノマーのより高度に制御された導入を
可能にする。

【００４０】１．実施例のあらまし形成あれたＰＥＴ偏光膜を***および使用するための好ましい態様を、以降の
実施例による詳細に記載する。これら実施例は、単なる例示として意図されるも
のであることから、一般的な開示の範囲内の改良および変更は当業者には自明で
ある。

【００４１】実施例１〜５は、一適用に関する前記形成技術の使用、特に熱可塑性眼科用レ
ンズの製造を表している。実施例３は、実施例４および５に記載の好ましい態様
の利点と対照して、非−球面湾曲光学部品のための現存する積層偏光子技術を使
用する際の本質的な制限を示している。

【００４２】図２は、湾曲フィルム片を得るための加熱および冷却コイルを装備した例示的
な形成装置50を表している。実施例１で利用する場合、このポリマーフィルム形
成装置50は、フィルム56と鋳型表面52の間に取り込まれた空気を排出させるため
の貫通した排気孔54を有する、凹状の（均一な、または輪郭の形状）加熱可能な
鋳型表面52を含んで成る。単一の孔54として示されているが、フィルムが鋳型52
に押しつけられるとガスを排出させるためのこの手段は、材料中に取り込まれた
ガスを放出させるための鋳型中の最小の孔または鋳型52の縁にある最小の溝の形
態であってよい。従って、別の排気孔が添加されてもよく、所望により、活性な
真空を使用して取り込まれた空気を除去してもよい。有利なことに、以降の実施
例ではいずれも、更なる孔や真空を用いなかった。

【００４３】形成中のフィルムのマーキングを低減するために、排気孔54は、非常に小さな
（好ましくは０．００１インチ(0.001'')未満の）孔で鋳型表面を貫通する。こ
の排気孔は、真空と共に任意に使用する場合は、鋳型表面52の背後に広がってい
てよい。鋳型表面52および排気孔54を、図２ｃにより詳細に示す。

【００４４】シーリング表面58は、フィルム56上に直接配置されているか、または好ましく
は、封入用Ｏ-リング60で示されるガスケット、Ｏ-リングまたは他の緩衝材料を
用いて僅かに離れている。シーリング表面58は、図２ａに最も好ましく示すよう
に、封入用Ｏ-リング60を保持するための溝67を鋳型表面52の縁の位置に有する
中実で平坦な金属プレートであってよい。この封入用Ｏ-リング60は、鋳型表面5
2の曲面か鋳型表面52の縁に配置されていてよく、またはシーリング表面58をよ
り大きくして、鋳型52の曲面の周囲の平坦な領域で封入を生じさせてもよい（図
２参照）。

【００４５】エアーラム(air ram)62または他の好適な装置は、圧力を提供して、封入用Ｏ-
リング60をフィルム56にしっかりと保持し得る。別法として、シーリング表面58
は、不浸透性であるが変形可能な材料であってよく、これは、フィルム56を圧力
下で接触させて鋳型表面52に押しつけるか、あるいは圧力波を前記表面52に向け
るようにフィルム56に伝える。

【００４６】加熱／冷却コンビネーションコイル64は、鋳型表面52を加熱してよい。このコ
イル64を、図２ｂに、より詳細に示す。加熱および冷却したコイルは、コイル64
を通じて循環される。良好な熱伝導性を有する他の材料（液体、固体または気体
）を使用して、鋳型表面52の加熱および冷却を行ってもよい。

【００４７】（平坦または予め湾曲している）フィルム56を、図示するように挿入して、鋳
型表面52を横切って橋渡しする。任意の真空を使用するのであれば、フィルムを
鋳型表面52上に引き寄せるように適用する。前記実施例では、空気（または他の
ガス）圧を、シーリング表面58のガス圧ポート66を通じてフィルム56の反対側に
加えた。鋳型表面52とシーリング表面58で表される閉じた環境中での更なるガス
圧が、フィルム56を鋳型表面52に押しつけた。次いで、フィルム56を圧力下で冷
却する。その結果、凹状の鋳型表面52の形状および曲線を有するフィルム56が得
られる。

【００４８】Ａ．実施例１上述の通り、実施例１では、図２に示す形成装置50を使用した。この実施例に
おいて、成形装置50には、半径１２４．７ｍｍ（４．２５ジオプター、屈折率１
．５３に相当）の球面状の凹面形状に曲げた鋳型表面52が設けられていた。加熱
および冷却は、熱オイル貯蔵器（１６０℃）と冷オイル貯蔵器（２１℃）からコ
ンビネーションコイル64を通じて供給された。

【００４９】鋳型表面52を143℃の温度まで加熱した。次いで、封入用Ｏ-リング60および鋳
型表面52を装備したシーリング表面58を、圧搾空気により分離して、平坦なＰＥ
Ｔ偏光膜56片を鋳型表面52を横切って橋渡しした。その後、シーリング表面58と
Ｏ-リング60をエアーラム62圧４０ｐｓｉによってフィルム56上に下げて気密シ
ールを形成した。

【００５０】ＰＥＴフィルム56をこの閉じた環境で６０秒間加温した。加温期間後、ガス圧
ポート66を通じて空気を２０ｐｓｉ圧とした。この圧力を３０秒間加える。次い
で、熱伝達のためにオイルの流れを方向付ける弁（図示せず）を加熱から冷却に
切りかえて、形成されたフィルム56を圧力下で７４℃まで冷却した。次に、形成
圧を取り除いて、シーリング表面58を上げて、形成したＰＥＴフィルム56を取り
出した。

【００５１】この時点で、熱伝達弁を切り替えて、加熱オイルを装置50に入れて、次の形成
サイクルのために準備した。前記技術に関する合計サイクル時間は、コイル64の
通常の熱伝達ラインを加熱および冷却するのに要する時間に本来は起因して１０
分までであった。

【００５２】形成されたＰＥＴ偏光膜56の曲線を、４．２５ジオプターのテンプレートと比
較して評価した。形成されたフィルム56は、この曲線に非常に良く適合していた
。形成されたフィルム56は、平坦なフィルムと同じ表面品質であり、その偏光作
用も同等であった。この形成されたフィルム56をある形に切断して、その後、光
学品質のＰＣ樹脂と共に射出成形して、良好な光学品質の偏光レンズを生成した
。

【００５３】Ｂ．実施例２改良されたサイクル時間のために、形成装置を加熱および冷却する別法を評価
した。図３は、別の改良された模式的な形成装置80を示しており、装置50と同様
であるが、湾曲したフィルム片を達成するために電気ヒーター82と別個の冷却コ
イル84を装備している。図３に示すように、鋳型表面86は、電気ヒーター82を用
いて加熱され、そして別個の冷却コイル84により、閉じたループ系で冷却される
。この場合、冷却材はオイルであって、冷蔵室により１３℃に保持した。別の冷
却材を使用してもよい。熱電対ゲージ88を用いて系の温度をモニターしてもよい
。

【００５４】図３に示すように形成装置80には、半径６４．２４ｍｍ（８．２５ジオプター
、屈折率１．５３に相当）の球面状の凹面形状に湾曲した鋳型表面86を装備した
。

【００５５】電気ヒーター82の出力変圧器を１００％に設定して、熱電対88が１４０℃を示
すまで加熱した。ＰＥＴ偏光膜90片を鋳型表面86を横切って橋渡しした。次に、
シーリング表面92とＯ-リング94をエアーラム圧４０ｐｓｉでフィルム90上に下
げて気密シールを形成した。ヒーター82の変圧器の電源を切って、ＰＥＴフィル
ム90をこの周囲の閉じた条件で４５秒間加温した。初期加温期間後、空気圧をガ
ス圧ポート96を通じて２０ｐｓｉにした。装置を、１３５℃においてこの圧力で
３０秒間保持した。その後、冷却弁（図示せず）を開けて、冷却したオイルをコ
イル84に導入して、形成したフィルム90を圧力下で温度が７４℃になるまで冷却
した。形成圧を取り除き、シーリング表面を上げて、形成されたＰＥＴフィルム
90を取り出した。

【００５６】この時点で、冷却弁を閉じて、変圧器を再スタートさせ、次の形成サイクルを
開始した。図３の装置に関して、サイクル時間が６分未満短縮された。サイクル
時間の更なる改良は、別の加熱／冷却システムを用いると可能である。

【００５７】形成されたＰＥＴ偏光膜90の曲線を、８．２５ジオプターのテンプレートと比
較して評価した。形成されたフィルム90は、この曲線に非常に良く適合していた
。形成されたフィルム90は、平坦なフィルムと同じ表面品質であり、その偏光作
用も同等であった。この形成されたフィルム90をある形に切断して、その後、光
学品質のＰＣ樹脂と共に射出成形して、良好な光学品質の偏光レンズを生成した
。

【００５８】Ｃ．実施例３、４および５のあらまし実施例３、４および５は、本発明の態様による、非球面光学部品のための標準
的な熱可塑性偏光子成形技術を比較している。

【００５９】光学設計には、しばしば非球面が要求される。眼科用産業における一例がプロ
グレッシブレンズの設計である。このレンズは、８０ｍｍ以下の面積に亙って球
面および／または非球面状の混合曲線範囲を有する。例えば、6-200で示される
通常のプログレッシブレンズ設計は、レンズの遠用部(distance portion)での曲
率の球面半径が約８４．８ｍｍ（パワー６．２５ジオプター、屈折率１．５３に
相当）である。このレンズの遠用部では、距離１５ｍｍ未満を超えて、読み領域
での曲率半径約６４ｍｍまで変化する。この曲率は非球面コンビネーション中で
混合されて、最終レンズの輪郭を和らげる。

【００６０】ｉ．比較例３市販の６．２５ジオプターＰＣ／偏光膜／ＰＣ積層物湾曲ウェハー（０．８ｍ
ｍ厚）を得た。曲線は、６．２５ジオプターのテンプレートと比較して確立した
。この偏光子ウェハーを、6-200設計と同じ輪郭の凹状のインサート鋳型表面を
有する標準的な熱可塑性射出成形機の空洞に配置した。光学品質のＰＣを標準的
な射出成形温度および圧力で入れて、この偏光子ウェハーを組み込んだ6-200レ
ンズを形成した。

【００６１】形成されたレンズの光学特性を目視評価し、そして光学焦点距離測定により評
価した。肉眼での目視評価では、曲線変化に沿って、より急勾配の（短い方の）
半径までに歪みが観られた。更に悪いことに、ウェハーがこの変化領域でレンズ
の主要本体から剥離することもあった。この結果は、明らかに工業基準に適合し
ていない。焦点距離測定では、鋳型インサート上での測定から予想される半径６
６３．３〜６３．５ｍｍの読み領域において、半径６５〜６３．８ｍｍだけが達
成されることが分かった。この比較例は、標準的なウェハー技術が非球面鋳型形
状に従うか、あるいは好適な光学製品を製造するのには十分に適合していないこ
とを示している。

【００６２】 ii．実施例４６．２５ジオプターの球面状の凹状鋳型表面86を用いたこと以外は、前記装置
80と実施例２の方法を使用した。電気ヒーター82の出力変圧器を１００％に設定して、熱電対88が１４０℃を示
すまで加熱した。平坦なＰＥＴ偏光膜90片を、鋳型表面86を横切って橋掛けする
ように配置した。次に、シーリング表面92とＯ-リング94をエアーラム厚４０ｐ
ｓｉでフィルム90上に下げて、気密シールを形成した。ヒーター82変圧器の電源
を切って、ＰＥＴフィルム90をこの周囲の閉じた条件下で３０秒間加温した。初
期加温期間後、空気圧は、ガス圧ポート96を通じて２０ｐｓｉにした。装置80を
、１３５℃においてこの圧力で３０秒間保持した。その後、冷却弁を開けて、コ
イル84に冷却されたオイルを入れて、形成されたフィルム90を圧力下、温度が７
４℃に達するまで冷却した。次いで、形成圧を取り除いて、シーリング表面92を
上げて、形成されたＰＥＴフィルム90を取り出した。

【００６３】形成されたフィルム90の曲率を６．２５ジオプターのテンプレートで確かめた
。この形成された偏光膜90をある寸法に切断して、6-200設計と同じ輪郭の凹状
のインサート鋳型表面を装備した標準的な熱可塑性射出成形機の空洞に配置した
。光学品質のＰＣを標準的な射出成形温度および圧力で入れて、前記偏光膜90を
組み込んだ6-200レンズを形成した。

【００６４】得られたレンズには、異なる曲率半径の変化領域に沿った視覚的な歪が観られ
なかった。加えて、正確な光学レンズパワーが得られた。しかし、この球面状の
フィルム90は、球面状よりむしろ非球面状のために存在する別の表面積を被覆で
きなかった。そのため、レンズの縁部分には、偏光膜９０で被覆されていない部
分があった。この結果は、より大きな直径が必要であるか、あるいは非球面状に
形成されたフィルムが非球面設計による組込みにより適合し得ることを示唆して
いる。

【００６５】しかしながら、より大きな直径の球面状に形成されたフィルムは、射出成形装
置には容易に収納されない。この部分は、射出成形インサート内に安全に適合し
ないか、あるいはインサートの縁に重なっている。このことは、射出成形空洞が
適性に閉じるのを抑制させ、その結果、この部分を破壊することがある。ある種
の改良および収納が可能であるが、より広い製造許容度のために、非球面状のフ
ィルムの選択が望ましい。この要求を実施例５で調査する。

【００６６】 iii．実施例５非球面凹状鋳型表面86を用いたこと以外は、装置80と実施例２の方法を使用し
た。この非対称鋳型86は、実施例４に関連して上述の通り、6-200プログレッシ
ブレンズ設計の前面の混合輪郭を有していた。電気ヒーター82の出力変圧器を１
００％に設定して、熱電対88が１４０℃を示すまで加熱した。平坦なＰＥＴ偏光
膜90片を、鋳型表面86を横切って橋掛けするように配置した。次に、シーリング
表面92とＯ-リング94をエアーラム厚４０ｐｓｉでフィルム90上に下げて、気密
シールを形成した。ヒーター82変圧器の電源を切って、ＰＥＴフィルム90をこの
周囲の閉じた条件下で４５秒間加温した。初期加温期間後、空気圧は、ガス圧ポ
ート96を通じて２０ｐｓｉにした。

【００６７】装置80を、１３５℃においてこの圧力で３０秒間保持した。その後、冷却弁を
開けて、コイル84に冷却されたオイルを入れて、形成されたフィルム90を圧力下
、温度が７４℃に達するまで冷却した。次いで、形成圧を取り除いて、シーリン
グ表面92を上げて、形成されたＰＥＴフィルム90を取り出した。

【００６８】形成されたフィルム90全体を、四角形の格子パターンで(at a square, checke
rboard pattern)観察することによって、形成されたフィルム90の非球面性を目
視観察した。形成されたフィルム90は、平坦なフィルムと同様の表面品質であり
、偏光作用も同等であった。この形成された偏光膜90をある寸法に切断して、そ
の後、光学品質のＰＣと一緒に射出成形して、良好な光学品質（正確な光学パラ
-値を含む）の偏光プログレッシブレンズを形成した。

【００６９】従って、ＰＥＴ偏光膜を含む光学品質のプラスチック部品およびその製造方法
を開示している。前記製造方法は、部品の光学および／または機械特性を損なう
ことなく、光学部品の要求されている輪郭に適合するようにＰＥＴ偏光膜を形成
することを組み込んでいる。本明細書には、好ましい態様を開示しているが、本
発明の概念および範囲内に存続する多数の変更が可能である。このような変更は
、本明細書および図面を調べた後で当業者には自明となるであろう。そのため、
本発明者らは、特許請求の範囲の精神および範囲以外に制限されるべきではない
と考える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＰＥＴ偏光膜のための一般的な形成プロセスを表すフロ
ーチャートである。

【図２】本発明の方法に使用する、湾曲したフィルム片を得るための加熱
および冷却コイルを装備した模範的な形成装置を表す。

【図２ａ】図２に示すシーリング表面の詳細な図面である。

【図２ｂ】図２に示す加熱／冷却コンビネーションコイルの詳細な図面で
ある。

【図２ｃ】図２に示す鋳型表面の詳細な図面である。

【図３】本発明の方法に使用する、湾曲したフィルム片を得るための電気
ヒーターおよび別個の冷却コイルを装備した別の模範的な形成装置を表す。

【符号の説明】

10…ＰＥＴ偏光膜を形成するためのプロセスフローチャート、12、14、16、18、
20、22…工程、50、80…ポリマーフィルム形成装置、52、86…鋳型表面、54…排
気孔、56、90…フィルム、58、92…シーリング表面、60、94…封入用Ｏ-リング
、62…エアーラム、64…加熱／冷却コンビネーションコイル、66、96…ガス圧ポ
ート、67…封入用Ｏ-リング60を保持するための溝、82…電気ヒーター、84…冷
却コイル、88…熱電対ゲージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ (72)発明者ナンシー・エル・エス・ヤマサキアメリカ合衆国90802カリフォルニア州ロング・ビーチ、ナンバー802、イースト・オーシャン・ブールバード800番 (72)発明者ラッセル・イー・エバンズアメリカ合衆国91709カリフォルニア州チノ・ヒルズ、アベニダ・ラ・パス2320番 (72)発明者トーマス・バルチアメリカ合衆国90275カリフォルニア州ランチョ・パロス・ベルデス、ビア・バロン 6415番Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA42 BB44 BC21 2K009 BB24 CC34 DD01 EE00 4F206 AA24 AD05 AD08 AG03 AH73 JA07 JB12 JF05 JL02 JM02 JN43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特徴を表す輪郭を有する光学品質のプラスチック材料、およ
びポリエチレンテレフタレートを含有する形成された偏光膜を含んで成る光学品質のプラスチック部品であって、前記フィルムを光学品質の
プラスチック材料中に組み込むことで構成されている光学品質のプラスチック部
品。
【請求項２】光学品質のプラスチック材料が、固形樹脂熱硬化性材料から
構成される請求項１記載の光学品質のプラスチック部品。
【請求項３】光学品質のプラスチック材料が、熱可塑性材料から構成され
る請求項１記載の光学品質のプラスチック部品。
【請求項４】熱可塑性材料がポリカーボネートを含む請求項３記載の光学
品質のプラスチック部品。
【請求項５】形成されたフィルムが、先に存在する光学品質のプラスチッ
ク部品と結合されている請求項１記載の光学品質のプラスチック部品。
【請求項６】前記フィルムが、結晶性または半結晶性ナフタレンジカルボ
ン酸ポリエステルを更に含有する請求項１記載の光学品質のプラスチック部品。
【請求項７】形成されたフィルムの光学特性が、前記フィルムの予め形成
された光学特性に保持されている請求項１記載の光学品質のプラスチック部品。
【請求項８】感熱偏光膜を所望の輪郭に形成する工程、および形成されたフィルムを光学品質のプラスチック材料中に組み込んで光学品質のプ
ラスチック部品を得る工程を含む、光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項９】前記形成工程が、１個の鋳型表面のみを加熱することを包含
する請求項８記載の光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項１０】前記形成工程が、活性な真空を用いずに達成される請求項
８記載の光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項１１】前記形成工程が、相補的な鋳型表面を用いずに達成される
請求項８記載の光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項１２】前記形成工程が、前記フィルムを間接的に加温すること、
圧力をかけて該フィルムを鋳型表面に適合させること、およびその後、該フィル
ムを冷却して形成されたフィルムの形状を固めることを包含する請求項８記載の
光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項１３】前記形成工程が、鋳型表面を加熱すること、前記フィルム
を鋳型表面を横切って橋掛けすること、該フィルムを鋳型表面に近づけることに
より間接的に加温すること、該フィルムに圧力をかけて該フィルムを鋳型表面に
適合させること、およびその後、形成されたフィルムを取り出す前に鋳型表面を
冷却することを包含する請求項８記載の光学品質のプラスチック部品の製造方法
。
【請求項１４】鋳型表面が、球面状の曲線を表している請求項１３記載の
光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項１５】鋳型表面が、非球面状の曲線を表している請求項１３記載
の光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項１６】鋳型表面が、球面状の曲線および非球面状の曲線を包含す
る曲線の組み合わせを表す請求項１３記載の光学品質のプラスチック部品の製造
方法。
【請求項１７】前記フィルムがポリエチレンテレフタレートから構成され
る請求項８記載の光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項１８】前記フィルムが、結晶性または半結晶性ナフタレンジカル
ボン酸ポリエステルを更に含有する請求項１７記載の光学品質のプラスチック部
品の製造方法。
【請求項１９】前記形成工程が、鋳型表面を８０〜１４５℃に加熱するこ
と、前記フィルムを鋳型表面を横切って橋掛けして該フィルムを間接的に加温す
ること、該フィルムに１０〜５０ｐｓｉの圧力をかけて該フィルムを鋳型表面に
適合させること、およびその後、形成されたフィルムを取り出す前に鋳型表面を
７０〜８５℃に冷却させることを包含する請求項８記載の光学品質のプラスチッ
ク部品の製造方法。請求項８記載の光学品質のプラスチック部品の製造方法。
【請求項２０】前記フィルムが、光学品質のプラスチック材料の表面また
は表面付近に結合されている請求項８記載の光学品質のプラスチック部品の製造
方法。
【請求項２１】感熱偏光膜を間接的に加温する工程、圧力をかけて該フィルムを鋳型表面に適合させる工程、該フィルムを冷却させて形成されたフィルムの形状を固める工程を含む、感熱偏光膜の形成方法。
【請求項２２】前記フィルムが、鋳型表面を加熱することにより間接的に
加温される請求項２１記載の感熱偏光膜の形成方法。
【請求項２３】前記フィルムが、鋳型表面を冷却することにより冷却され
る請求項２１記載の感熱偏光膜の形成方法。
【請求項２４】前記フィルムが、加熱された鋳型表面を横切って橋掛けし
て、該フィルムを近づけることにより間接的に加温される請求項２１記載の感熱
偏光膜の形成方法。
【請求項２５】非真空作用の圧力を前記フィルムに加えて該フィルムを鋳
型表面に適合させる請求項２１記載の感熱偏光膜の形成方法。
【請求項２６】鋳型表面が、球面状の曲線を表す請求項２１記載の感熱偏
光膜の形成方法。
【請求項２７】鋳型表面が、非球面状の曲線を表す請求項２６記載の感熱
偏光膜の形成方法。
【請求項２８】前記フィルムが、ポリエチレンテレフタレートから構成さ
れている請求項２１記載の感熱偏光膜の形成方法。
【請求項２９】前記フィルムが、鋳型表面を８０〜１４５℃に加熱して、
該フィルムを鋳型表面を横切って橋掛けすることにより、間接的に加温される請
求項２１記載の感熱偏光膜の形成方法。
【請求項３０】１０〜５０ｐｓｉの圧力を前記フィルムに加えて、該フィ
ルムを鋳型表面に適合させる請求項２９記載の感熱偏光膜の形成方法。
【請求項３１】前記フィルムが、形成されたフィルムを取り出す前に鋳型
を７０〜８５℃に冷却することにより冷却される請求項３０記載の感熱偏光膜の
形成方法。