专利名称：生产光学镜片的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据各独立专利权利要求前序部分的光学镜片的生产方法及装置。
光学镜片，尤其是接触镜片是由铸塑方法大量生产的，在该方法中，将接触镜片材料送入阴半模，然后在阴半模上放上阳半模并闭合模具。在阴半模成型表面和阳半模成型表面之间确定的型腔决定了所要生产的接触镜片的几何形状。模具闭合后，封在型腔内的镜片材料进行聚合，如此，生产出接触镜片。
在此方法中，通常使用由聚丙烯制成的所谓的易处理模具，每次使用后，都将该模具或清除掉或回收。模具的重复使用问题至今尚未受到重视。这一方面需要相当高的材料费用，更不必说清除或回收模具的相应费用也要升高。另一方面，尽管所生产的镜片表面的精密度非常高，但在这方面仍有一定的潜力来进行改进，因为在聚合工艺过程中，由于聚丙烯的软化，它可能会在某种程度上跟随因交联而产生的镜片材料的收缩，也就是说，它可能变型，这一方面产生的这样的结果即模具只能使用一次;另一方面，当使用聚丙烯模具时，原来的成型表面也可能不会完全复制在镜片上。
该方法的进一步缺点是，直至模具同时还有型腔闭合前的最后一刻，型腔一直都在与环绕它的大气接触。尽管通常镜片材料能可靠地置换型腔中存在的空气，但在此生产接触镜片的方法中也不能排除在接触镜片中出现空气杂质的可能性。因此接触镜片在其生产后必须被仔细地检查是否有这种空气杂质的存在。在有这种杂质存在的情况，必须将该接触镜片拣出且不能从工厂交付用户使用。
因此本发明的课题就是提出一种生产光学镜片，尤其是接触镜片的方法和装置，它没有出现空气杂质的可能性。更进一步，还希望模具也可被反复使用，这样就可能避免清除或回收聚丙烯模具的费用，或者至少明显地降低该费用。
关于本方法，是通过使用一种模具来解决难题，在该模具中，在一个半模上提供第一成型表面，并且另一半模包括一个以柱塞方式带紧密配合的接头在模具里面可移动的模具零件，该半模提供了第二成型表面。朝着第一成型表面移动模具零件时就会闭合型腔。两个半模先被安装，然后具有第二成型表面的可移动模具零件就朝着第一成型表面的方向移动，随着模具半模有配合，在型腔闭合之前在两个成型表面之间引入镜片材料。引入镜片材料的结果，空气就被镜片材料从型腔区域置换出去。当模具闭合时已被镜片材料从型腔置换出来的空气就从两个半模之间的分型面被压出，从而可以排放。按这种方式就可以非常可靠地生产没有空气杂质的镜片。
如果对半模和以柱塞方式移动的模具零件选择合适的材料，它们就能被使用数次。经受了特殊应力的零件，例如以柱塞方式移动的模具零件可在生产一定数量的镜片之后进行更换。尽管如此，在模具或其专用零件被更换，清除或回收之前还是可能用这样的模具生产大量镜片的，这意味着明显降低了有关的费用。
在一个特别衍生的方法中，通过一注嘴将镜片材料注射到成型表面之间。如果以合适的压力加料，也可以加入可流动性稍低的材料，这些材料包括，尤其是已聚合的，可塑性变形的材料(如弹性体)。尽管使用注射入模的技术时，产生注道点是公知的，例如在生产光学存储盘时就会出现注道点，但本方法镜片不会产生注道点。
在该方法的一个变化体中，含有以柱塞方式移动的模具零件的半模基本上是中空圆柱形结构的。在此中空圆柱体的内壁上有一环绕槽。以柱塞方式移动的模具零件由镜片材料作用于其远离成型表面的侧面。当可移动的模具零件朝另一半模的成型表面移动时，在可移动的模具零件被槽环绕的那点，镜片材料通过该槽被引入到成型表面之间，那就是说，镜片材料通过在该槽区域内中空圆柱体内壁和可移动模具零件之间存在的窄环形间隙。在这种情况下，镜片材料以特定的压力作用在可移动的模具零件上而该模具零件可在该槽区域内保持规定的时间间隔，以使所希望量的镜片材料进入成型表面之间。换句话说，镜片材料作用在可移动的模具零件上的压力和该模具零件维持在该槽区域内的时间间隔，或是它朝另一半模移动的速度可以彼此独立地进行调整。
然后，原则上镜片材料作用于可移动的模具零件上的压力和槽的容积可以相互协调，这样，在该模具零件运行越过该槽之前使所希望的量的镜片材料能通过该槽进入成型表面之间，从而不能有更多的镜片材料进入成型表面之间。这二种方案都可以可靠生产光学镜片，尤其是接触镜片，而不会在镜片上出现空气杂质也不会在镜片上产生注道点。
在前面所述方法变体的改进中，对一个半模提供一溢料槽，当型腔闭合时过量的镜片材料就被压入该槽。这对于实际效果来说是非常有利的，其唯一的原因是在这种方式下，镜片材料的计量就不必总是要绝对精确地进行，以致从不能有甚至稍微过量一点的镜片材料。相反，如果作为一般的方法在成型表面之间计量了少许过量的镜片材料，空气被镜片材料从模具型腔区域置换。当模具闭合时，过量的镜片材料就被压入溢料槽而空气，就如上面所述，通过两半模之间的分型面而被压出并排放。在接着发生的聚合过程中(例如通过紫外光，热或使用两组分材料，其中之一能触发聚合)，如果聚合是必须的，而上述的镜片材料不是已经聚合的镜片材料(例如一种弹性体)，则溢料槽中存在的镜片材料同样也会聚合的。完成聚合并随后打开模具之后，可取出镜片。从一开始就使用已聚合的，可塑性变形的镜片材料(例如热塑性塑料)的情况下，也同样适用，当然，只是省略了聚合工艺。在生产并从模具取出镜片之后，在开始下一生产周期之前，要用一特殊的取出装置从溢料槽取出其内存在的已聚合的镜片材料。
关于本发明的装置，通过以下事实解决了此问题，在一半模上提供第一成型表面，而另一半模含有一在其内以柱塞方式紧密配合的可移动的模具零件，从而提供第二成型表面，通过向第一成型表面移动该模具零件，两个半模的成型表面就围起型腔。根据本发明的模具进一步包括在成型表面之间引入镜片材料的工具，此工具这样设置，随着半模已经组合，在型腔闭合之前，该工具把镜片材料引入两个成型表面之间。这种模具的优点和已述的关于本发明的方法的优点相同。
在本发明的一个实施例中，加入镜片材料的工具包括一个将镜片材料注射到半模之间的注嘴。这就有可能也加入流动性稍差的材料，例如已聚合的，可塑性变形的材料(如弹性体)，只要它们以适当的压力加入或注入即可。尽管使用注射技术注道点是公知的，例如在制造光学储盘时就有注道点，然而在用此模具生产镜片的情况下，却没有形成注道点。
在该装置的另一实施方案中，含有模具零件的半模基本上是中空圆柱形结构，该模具零件是以柱塞方式移动的。此中空圆柱筒的内壁有一环绕槽。镜片材料从远离所提供的成型表面的侧面方向作用于类似柱塞的模具零件上。在当类似柱塞的模具零件朝第一成型表面移动时，该槽包围类似柱塞的模具零件的那点，镜片材料通过该槽进入成型表面之间。在此情况下，可提供一镜片材料的加料装置，它用一特点压力向对着可动模具零件的镜片材料施压。还可设置一该模具零件的驱动机构，致使该模具零件在槽的区域内停留限定的时间间隔，从而允许所希望量的镜片材料进入成型表面之间。换句话说，在这里可以设置一可调整的镜片材料加料装置，通过它可对镜片材料施于可移动模具零件上的压力进行调节，以及和加料装置分开调节的驱动机构，用该机构使模具零件在槽区域内停留的时间或模具零件向另一半模移动的速度可独立于加料装置而进行调节。
然而，原则上镜片材料作用于可移动的模具零件上的压力和槽的容积可以相互协调，这样，在该模具零件运行越过该槽之前使所希望量的镜片材料通过该槽进入成型表面之间，从而不能有更多的镜片材料进入成型表面之间。在这种情况中，原则上只有加入镜片材料的加料装置仍是需要的，因为该槽的容积是精确计算的，所以在该模具零件运行越过该槽之前，特定量的镜片材料以特定的压力流过该槽。这二个方案可以可靠地生产光学镜片，尤其是接触镜片，而不会在镜片上出现空气杂质或使镜片上存在注道点。
在前面所述方法变体的改进中，其对于实际效果来说是非常有利的。在一个半模设置一溢料槽，当型腔闭合时，过量的镜片材料就流入该槽。这种改进对于实际效果来说是非常有利的，其唯一的原因是在这种方式下，镜片材料的计量不必总是要绝对精确地进行，以致从不能有甚至稍微过量一点的镜片材料。相反，如果作为一般的方式在成型表面之间计量了少许过量的镜片材料，空气已被镜片材料从模具型腔置换。当模具闭合时，以柱塞方式移动的模具零件就将过量的镜片材料压入溢料槽并且，如以上所述，将空气通过两个半模之间的分型面压出致使空气排放。在接着发生的聚合过程中，如果上述的镜片材料不是已经聚合的、塑性可变形材料，则已被压入溢料槽内的镜片材料同样会发生聚合的。打开模具并取出镜片后，在生产下一镜片之前将存在于溢料槽内的已聚合材料用一取出装置从溢料槽取出。
可以体会到用根据本发明的方法和装置来生产镜片，尤其是接触镜片可以不需要任何进一步的修整操作。
以下参考附图详细叙述本发明，其中一些图是示意图和/或剖面图。其中
图1所示为根据本发明装置的一个实施方案，并带有主要的零件，图2所示为图1所示实施方案，带有以柱塞方式移动的模具零件，它位于槽区域内，图3所示为图1所示实施方案，带有闭合的型腔，图4所示为根据本发明装置的另外一个实施方案，并带有主要的零件，图5所示为根据本发明装置的另外一个实施方案，并带有主要的零件，及图6所示为根据本发明装置的另一实施方案。
图1所示根据本发明装置的一个实施方案包括含有两个半模1和2的模具。此外为阴半模形式的半模1包括第一成型表面10和溢料槽11，该槽在成型表面周围的一个环内扩展。此外为阳半模形式的另一半模2，它具有一基本中空的圆筒形，在中空圆筒的内壁20上设置了一环绕槽21。沿着内壁20配置一以柱塞方式移动的模具零件22，它也是半模2的组成部件。在模具零件22上又提供第二成型表面23。模具零件22以箭头24的方向运动开启和闭合模具。在此实施方案中，它被镜片材料M在压力下作用于其远离成型表面23的侧面，此压力用箭头P来标记。
要生产一镜片，尤其是一接触镜片，模具零件22向着第一成型表面10的方向移动。在此移动过程中，模具零件22抵达槽21区域中的位置，在此它被槽21所环绕，如图2所示。在这一位置，镜片材料M能够穿过槽21而在内壁20和模具零件22之间以及成型表面之间通过，在此情况下可抵达阴半模的成型表面10。为此目的，槽21的形状要如此选择致使镜片材料M可在压力下穿过它流动引入阴半模1的成型表面10内。这也可在图2中见到。
可为镜片材料提供一加料装置(未示出)，它们特定的压力将镜片材料压向可移动的模具零件。也可为模具零件提供一驱动机构(未示)，它以这样一种方式来驱动模具零件，使它在槽区域内保持精确限定的时间间隔从而允许所希望的量的镜片材料进入成型表面之间，因此，就有可能提供一可调节的用于镜片材料M的加料装置和一驱动机构，使用加料装置，镜片材料M压在可移动的模具零件22上的压力P就可进行调节，而驱动机构是可独立于加料装置进行调节的，使用该机构，模具零件22保持在槽21区域内的时间间隔，或它朝着半模1移动的速度可独立于加料装置而得到的调节。
同样，压力P(镜片材料M用此压力作用于可移动的模具零件22上)和槽21的容积可以是相互协调的，致使在模具零件22运动越过槽21之前使所希望的量的镜片材料M穿过槽21而通过成型表面10和23之间，而不会有更多的镜片材料M能通过成型表面10和23之间。在此情况下，原则上只有加入镜片材料的加料装置仍是需要的，因为槽21的容积是如此精确计算的，致使特定量的镜片材料M以特定的压力P在模具零件22运行越过槽21的时间间隔内流过槽21。这两种方法都可以可靠地生产光学镜片，尤其是接触镜片，在镜片上不会有空气杂质出现或存在注道点。
最后，图3显示了闭合状态的模具，其中镜片材料被包封在型腔3之内。该型腔3确定了所要生产的接触镜片的形状。由图3可见，当模具闭合时，过量的镜片材料M被压入溢料槽11。在闭模操作过程中，先前存在于两成型表面之间的空气可沿着两半模1和2之间的分型面4被压出并由此排放。于是可以可靠地生产镜片而不会有空气杂质。
如果镜片材料不是任何已聚合的、可塑性变形的材料，则接着就要根据材料施加光或热或其它手段来进行聚合。进行聚合的能量不必正对在模腔3上，但在溢料槽11内的过量镜片材料可能被同时聚合。在任何情况下，都希望存在于溢料槽11内的过量镜片材料能聚合。然而远离成型表面23的侧面上的镜片材料未被聚合。在打开模具之前，减小或完全卸去材料上的压力。随后，打开模具取出镜片。打开模具并取出已聚合的镜片之后，用一取出装置将存在于溢料槽11内的过量、已聚合的镜片材料从溢料槽排出，该装置包括两个图1和图2未示的细推杆12和13。为此目的，推杆12和13以箭头14的方向移动。当然此取出装置也可以是不同的形式。可选择在清洗步骤之后将半模再进行组装，将模具零件22向上移动直至它抵达槽21为止。然后再于压力下放入镜片材料以致使所希望量的镜片材料再通过槽21流到半模之间，于是成型下一个镜片。
根据本发明装置的另一实施方案示于图4中。此例大不同于图1至3所示的实施方案，其中镜片材料M不是从远离成型表面的似柱塞的可移动模具零件的侧面加入而是通过一单独的注嘴25加入。镜片材料由该注嘴25注射到半模之间。当然，在此实施方案中，内壁20上未设置环绕槽。此模可在其它方面与参考图1至3所述的模具有大体相同的结构。尤其是在这里也可再次看到推杆12和13，用它将溢料槽中存在的已聚合材料排出。
图5所示为根据本发明装置的另一实施方案。此例大大不同于前面所述的实施方案，其中，与前面所述的那些例子相比，该模具在这里好象是“头在上倒立着”。此外，半模1a在此实施方案中是阳半模，这从成型表面10来看是明显的，半模2a在此处相应地是阴半模。模具零件22a可沿着半模2a的内壁20a以类似柱塞的方式移动。然而，与前面所述的模相反，模具零件22a的成型表面23a是中凹的，因为半模2a终究是阴半模。镜片材料M通过注嘴25a注射到成型表面23a和10a之间。通过朝着成型表面10a的方向移动模具零件22a，模具型腔3a被闭合(图6)。在该型腔内填入了镜片材料M。过量的镜片材料被压入溢料槽26a，此溢料槽正如其职能所要求的那样，在此处被提供于半模2a上，空气可再沿着分型面4a排放，其方式类似于参考前面所述的模具所已经解释的那样。
最后，在图6中可看到发明装置的另一实施方案，然而它不同于图5中所示的实施方案，仅仅因为，一方面半模1a和2a都设置了溢料槽11a和26a以及推杆12a，13a和27a，28a以便从那些溢料槽中排出已聚合的镜片材料。为使溢料槽11a中已聚合的料塞不自动掉出，溢料槽11a的侧壁可制成非常轻微的锥形，例如锥形角度可以大约为0.5°。当然，溢料槽26a也可以是锥形的，如果半模2a有时要发生颠倒(例如因此而倒出已聚合的镜片)时也希望溢料槽26a内的料塞不掉出来时就可以这样做。在图6中，应该指出注嘴25a当然不是布置在该图的平面内，因为那样它将要在结构上与推杆28a交会。然而，它用虚线表示，以表明如何加入镜片材料M。
在上述的实施方案中，镜片材料例如可以使用HEMA(甲基丙烯酸羟乙酯)和一种或多种紫外线、热或其它聚合引发剂来聚合。如热塑性塑料那样，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或CAB(醋酸丁酸纤维素)，聚硅氧烷原则上也是可用的材料。原则上液体物质以及或多或少的似糊状的可塑性变形的材料均可被引入半模之间。通常引入的材料量的范围是0.05ml至1000ml。加入镜片材料的压力，在用注嘴的实施方案情况下原则上可在1巴至800巴的范围。该模具可由，例如金属，适宜的塑料或者也可由其它适宜的材料，如玻璃或陶瓷组成。
上面已经提到，用上述的方法和装置可以可靠地生产光学镜片，尤其是接触镜片，可以理解，所述的技术也适于其它成型制品的生产，只要成型表面和各个元件的几何尺寸适合于所要生产的制品就行。
权利要求
1.一种生产光学镜片，尤其是接触镜片的方法，其中将镜片材料(M)引入模具的两个半模(1，2；1a，2a)之间，每个半模都有一成型表面(10，23；10a，23a)并且在模的闭合状态围起一型腔(3，3a)，在该方法中，镜片材料被引入后，两个成型表面相向移动由此将镜片材料包入型腔内；在此方法中，如果需要，将包在型腔内的镜片材料聚合，其中第一成型表面(10，10a)设置于一个半模上(1，1a)，而另一半模包括一模具零件(22，22a)，它以柱塞的形式带着一紧密配合接头在模具内移动，由此而提供了第二成型表面(23，23a)，致使通过朝着第一成型表面(10，10a)移动所说的模具零件(22，22a)，型腔(3，3a)就闭合，两人半模(1，2；1a，2a)首先被安装，然后将有第二成型表面(23，23a)的可移动模具零件(22，22a)朝着第一成型表面(10，10a)的方向移动，随着两个半模的组合，在型腔(3，3a)闭合之前，使镜片材料(M)引入两成型表面(10，23；10a，23a)之间。
2.根据权利要求1的方法，其中镜片材料通过注嘴(25，25a)注射到成型表面(10，23;10a，23a)之间。
3.根据权利要求1的方法，其中半模(2)包括模具零件(22)，它以柱塞的方式移动，该半模基本上是中空圆筒结构，而在其中空圆筒的内壁(20)上有一环绕的槽(21)，以柱塞方式移动的模具零件(22)在其上远离第二成型表面(23)的侧面受到镜片材料(M)的作用，当可移动的模具零件(22)朝第一成型表面(10)运动时，在某一点，所说的模具零件(22)被槽(21)环绕，镜片材料(M)通过槽(21)而被引入成型表面(10、23)之间。
4.根据权利要求1至3任何一项的方法，其中至少在一个半模(1，2a)上设置一溢料槽(11，26a)，当型腔(3，3a)闭合时，可将适量的镜片材料压入溢料槽(11，26a)，如果需要，压入溢料槽(11、26a)内的镜片材料同样被聚合，打开模具后，将存在于溢料槽(11，26a)内的已聚合的镜片材料用一特殊的取出装置(12，13;27a，28a)从溢料槽(11，26a)除去。
5.一种生产光学镜片，尤其是接触镜片的装置，包括两个半模(1，2;1a，2a)，在生产过程中将镜片材料(M)引入它们之间，每个半模(1，2;1a，2a)都有一成型表面(10，23;10a，23a)，所说的成型表面(10，23;10a，23a)形成一型腔(3，3a)，在模具的闭合状态该型腔包入镜片材料(M)，如果需要该镜片材料(M)接着被聚合，其中在一半模(1，1a)上设置第一成型表面(10，10a)，而另一半模(23，23a)包括一模具零件(22，22a)，它以柱塞的形式在该半模内移动并带有一紧密配合的接头，在该模具零配件上设置了第二成型表面(23，23a)，其中通过朝第一成型表面(10，10a)移动所说的模具零件(22，22a)，两个半模(1，2;1a，2a)的成型表面(10、23;10a，23a)围起型腔(3，3a)，并且其中进一步设置在成型表面(10，23;10a，23a)之间引入镜片材料的装置(25，25a)，该装置这样布置，致使在型腔(3，3a)闭合之前，随着半模(1，2;1a，2a)的组合，该装置将镜片材料(M)引入两成型表面(10，23，10a，23a)之间。
6.根据权利要求5的装置，其中加入镜片材料的装置包括一注嘴(25，25a)，它将镜片材料(M)注射到半模(10，23，10a，23a)之间。
7.根据权利要求5的装置，其中半模(2)包括以柱塞方式移动的模具零件(22)，该半模基本上是中空圆筒结构，并且在该中空圆筒的内壁(20)上有环绕的槽(21)，其中镜片材料(M)作用在类似柱塞的模具零件(22)的远离第二成型表面(23)的侧面，当类似柱塞的模具零件(22)朝第一成型表面(10)移动时，在该槽(21)包围住类似柱塞的模具零件(22)的那一点，镜片材料(M)通过该槽(21)进到成型表面(10，23)之间。
8.根据权利要求5至7的任一项装置，其中至少一个半模(1，2a)设置了溢料槽(11，26a)，当型腔(3，3a)闭合时，过量的镜片材料就流进该槽，其中如果需要已流入溢料槽(11，26a)的镜片材料也被聚合，其中提供一取出装置(12，13;27a，28a)用于除去存在于溢料槽(11，26a)中的已聚合的镜片材料。
全文摘要
在生产光学镜片，尤其是接触镜片的方法中，将镜片材料(m)引入两半模(1，2)之间。每个半模都有一成型表面(10，23)，它们在模具的闭合状态围起一型腔(3)。在引入镜片材料之后两个成型表面相向运动，而把镜片材料包入型腔内。如果需要，包入该型腔内的镜片材料然后聚合。在一个半模(1)上提供第一成型表面(10)而另一半模(2)包括一个在其内以柱塞方式移动的模具零件(22)，在该零件上提供第二成型表面(23)，通过将该模具零件(22)向第一成型表面(10)移动就闭合了型腔(3)。
文档编号G02C7/04GK1112054SQ9510096
公开日1995年11月22日 申请日期1995年3月6日 优先权日1994年3月7日
发明者L·哈泽 申请人:希巴-盖吉股份公司