热成型机和方法与流程

1.本公开内容涉及一种热成型机器和方法。这种热成型可以例如用于通过使用增加的压力和温度将功能性多层膜层压在比如眼科镜片等光学制品上的工艺中。


背景技术：

[0002]“功能性膜”是指一种为光学制品提供以下特征中的至少一个特征的膜，这些特征包括硬涂层、抗划痕特性、抗反射涂层、偏振膜、色调、针对特定波长的反射镜或滤波器、抗冲击、防污、防雾、自愈、自清洁或抗静电特性等。
[0003]
将膜“层压”在光学制品上是指涉及在要被层压的光学制品的表面上沉积膜的操作。通常，层压操作通过首先提供设置在载体上的膜来执行。然后，通过在具有膜和光学制品两者的载体一侧与另一侧之间施加压差、或通过从光学制品侧施加力，将膜和载体压紧到要被层压的表面上。
[0004]
粘合剂(例如压敏粘合剂)通常被预先设置在旨在压在所述表面上的膜的面上，以将膜维持在所述表面上。
[0005]
在替代性工艺中，在将膜压到光学制品上之前将粘合剂定位在光学制品上和/或将膜压到光学制品上而不固定到载体，但是例如通过直接在膜上施加压力或使用冲压件或吹制的薄膜或气囊。
[0006]
在光学制品制造领域，膜层压工艺通常需要对耗材或层压复合体进行预加工或“成型”，以便使膜成形为具有给定的曲率，以符合和匹配经表面处理的处方眼科镜片的曲率，从而比平坦膜更好地层压，无论是镜片的凸侧还是凹侧。
[0007]
为了层压镜片，为了将具有定制半径的期望曲率引入如图1所示的膜复合体或耗材10中，耗材10包括载体12和胶合到载体12的膜补片14，耗材10通常通过热成型来夹紧和充气。图2从上到下示出了图1的耗材10的热成型的三个连续阶段。
[0008]
当热成型时，期望在被热成型的构件内(即在图2中的补片14内)的热量分布均匀。
[0009]
此外，期望在热成型腔室内维持受控的压力。
[0010]
当将热空气引入热成型腔室中时，热空气流是定向的并被引导向补片，以便通过对流对其进行加热。空气温度必须维持在预定范围内，例如在100摄氏度到115摄氏度之间，这取决于层压膜所需的下垂度或曲率。
[0011]
如果空气仅流向补片的中心并且从中心向外对其进行加热，这将使膜内的温度梯度很大，在空气流下方的膜区域比其他区域更热。这不适合于热成型。


技术实现要素：

[0012]
本公开内容的目的是克服现有技术的上述缺点。
[0013]
为此，本公开内容提供了一种热成型机，该热成型机包括具有至少一个热空气入口的热成型腔室，通过热空气入口，热空气流入处于受控的压力的热成型腔室，其中，空气入口与位于热成型腔室中的热空气流分布调节器配合，并且通过热空气流分布调节器，热
空气在预定的温度流出热成型腔室，调节器包括热空气流调节掩模，该热空气流调节掩模接收热空气流，具有多个提供不同空气流限制的流限制元件。
[0014]
这使得可以在热成型期间减小被热成型的构件中的温度梯度，从而显著提高该构件的曲率精度。
[0015]
本公开内容还提供了一种使用如上简述的热成型机的热成型方法，用于赋予要施加在光学制品上的膜预定的曲率，该膜被放置在该掩模下方以相对于该掩模居中，其中，热空气从热空气入口流入处于受控的压力的热成型腔室，并且通过穿过热空气流调节掩模在预定的温度流出热成型腔室，因此在膜内生成均匀的热量分布，直到获得预定的目标曲率为止。
[0016]
本公开内容进一步提供一种光学制品，该光学制品包括前面和后面，其中，前面和后面中的至少一个被通过实现如上简述的热成型方法而热成型的膜来涂覆。
[0017]
本公开内容进一步提供了一种组件，该组件包括热成型机和要由热成型机热成型的膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂，热成型机包括具有至少一个热空气入口的热成型腔室，通过该热空气入口，热空气流入处于受控的压力的热成型腔室，其中
[0018]
空气入口与位于热成型腔室中的热空气流分布调节器配合，并且通过该热空气流分布调节器，热空气在预定的温度流出热成型腔室，该调节器包括热空气流调节掩模，该热空气流调节掩模接收热空气流，具有多个提供不同空气流限制的流限制元件，
[0019]
在该组件的一个实施例中，膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂具有非圆形的预定形状，并且多个流限制元件具有与膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂的预定形状相同或相似的几何形状，
[0020]
替代地，膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂具有预定形状，并且多个流限制元件分布在热空气流调节掩模的中心和预定数量的同心形状上，这些同心形状具有与膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂的预定形状相同的几何形状。
[0021]
在上面的上下文中，膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂的非圆形的预定形状对应于膜、强加热成型形状的热成型腔室的轮廓、以及膜中可能存在的补片之间的最小特征，所述补片此后注定被转移到眼科镜片上。
[0022]
在上面的上下文中，非圆形的形状是指膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂的超过3％或优选地超过5％的有效表面存在于可以内接在补片的形状内的最大内切圆外。在此上下文中，膜补片的有效表面对应于膜补片的表面，不包括一个或多个可能的处理瓣片或条带。
[0023]
由于根据本公开内容的方法、光学制品以及组件具有与热成型机相同的优点，所以这里不再赘述。
附图说明
[0024]
为了更全面理解本文提供的说明和其优点，现在结合附图和详细描述参照以下简要说明，其中相同的附图标记代表相同的部分。
[0025]
图1是要热成型的现有技术耗材的示意图。
[0026]
图2是一组三个示意图，示出了图1的耗材的现有技术热成型的连续阶段。
[0027]
图3是在特定实施例中根据本公开内容的热成型机的示意图。
[0028]
图4是在特定实施例中根据本公开内容的包括在热成型机中的空气流调节掩模的示意图。
[0029]
图5是在特定实施例中根据本公开内容的包括在热成型机中的空气流调节掩模的一组两个示意性截面图。
[0030]
图6是在特定实施例中根据本公开内容的包括在热成型机中的空气流调节掩模和在特定实施例中根据本公开内容的包括在组件中的相应膜补片的示意图。
具体实施方式
[0031]
在下面的说明中，尽管在下文详细讨论了制造和使用不同实施例，应该理解的是如本文所述提供了可以在多种环境下实施的许多发明构思。本文讨论的实施例仅仅是代表性的而不限制本公开内容的范围。对于本领域的技术人员来说还显而易见的是，与工艺相关地限定的所有技术特征可以单独或组合地转置到装置，反之，与装置相关的所有技术特征可以单独或组合地转置到工艺，并且不同实施例的技术特征可以与其他实施例的特征交换或组合。
[0032]
术语“包含(comprise)”(及其任何语法变化形式，比如“包含有(comprises)”和“包含了(comprising)”)、“具有(have)”(及其任何语法变化形式，比如“具有(has)”和“具有(having)”)、“含有(contain)”(及其任何语法变化形式，比如“含有(contains)”和“含有了(containing)”)、以及“包括(include)”(及其任何语法变化形式，比如“包括(includes)”和“包括(including)”)是开放式连接动词。它们用于指明其所述特征、整数、步骤或组分或群组的存在，但不排除其一个或多个其他特征、整数、步骤或组分或群组的存在或加入。因此，“包含”、“具有”、“含有”或“包括”一个或多个步骤或要素的方法或方法中的步骤具备那些一个或多个步骤或要素，但不限于仅具备那些一个或多个步骤或要素。
[0033]
如图3所示，根据本公开内容的热成型机30包括热成型腔室32。
[0034]
热成型腔室32具有至少一个热空气入口34，热空气从处于室温的空气入口31通过内联加热管33，通过该热空气入口，流入处于受控的压力的热成型腔室32。为此，热成型腔室32可以包括背压调节隔膜36和用于背压调节的加压空气入口38。热成型腔室32进一步可以包括用于控制温度的热电偶35。热电偶进一步能够控制达到或维持预定温度的过程。
[0035]
热空气入口34与位于热成型腔室32中的热空气流分布调节器40配合。热空气在预定的温度通过空气流分布调节器40流出热成型腔室32。热空气流分布调节器40能够控制热成型腔室32内的空气流分布。由于空气流是热空气，因此能够控制腔室内的温度分布。实际上，空气流在进入热成型腔室32之前被加热，空气流温度很容易控制和预先确定。进一步地，控制热成型腔室32内的温度变得与控制热成型腔室32内的热空气流速相关联。
[0036]
根据本公开内容的实施例，热空气流分布调节器40被定向为朝向热成型腔室32中的开口，该开口注定被要热成型的膜封闭。
[0037]
在另一实施例中，热空气流分布调节器40被定位成相对平行于上述开口，或者使得，如果要热成型的膜在热成型之前是基本上平坦的，则在热成型之前该膜基本上平行于热空气流分布调节器40。
[0038]
根据本公开内容，调节器40包括热空气流调节掩模42，该热空气流调节掩模接收热空气流并具有图4所示的多个流限制元件44，从而提供不同的空气流限制。
[0039]
在一个实施例中，多个流限制元件44从掩模42的周边到中心以这样的方式分布，使得流限制元件44中的第一流限制元件限制空气流小于流限制元件44中的第二流限制元件限制的空气流。
[0040]
这引起在补片周边中的直接空气流减少，这平衡了由从补片中心流向其周边的热空气引起的间接空气流加热的效果。因此，避免了加热不均匀。
[0041]
例如，上述流限制元件44中的第一流限制元件的大小可以大于流限制元件44中的上述第二流限制元件的大小。
[0042]
在一个实施例中，第一流限制元件44比第二流限制元件44更靠近掩模的中心。
[0043]
在另一个实施例中，相反，第二流限制元件44比第一流限制元件44更靠近掩模的中心。
[0044]
在图4所示的特定实施例中，多个流限制元件44分布在预定数量的同心圆46上，同心圆的中心是掩模42的中心。此外，在掩模42的中心可以设置有至少一个流限制元件44。
[0045]
圆是可以被另一种形状代替的几何形状的非限制性示例。在另一个实施例中，多个流限制元件44分布在预定数量的同心轮廓上，这可能与补片14的形状有关，比如类椭圆形状，如图6所示。
[0046]
在图4所示的特定实施例中，位于同心形状的相同形状上(即在该非限制性示例中，位于同心圆46的给定同一个圆上)的流限制元件44具有相同的大小。而且，位于同心形状的相同形状上(即在该非限制性示例中，位于同心圆46的给定同一个圆上)的流限制元件44可以彼此等距。
[0047]
通过非限制性示例的方式，同心形状的数量可以是5个，并且在相同形状上的两个相邻流限制元件44之间的角扇区的值可以在9
°
与60
°
之间，特别是对于最外面的同心形状大约为9
°
且对于最中心的同心形状大约为60
°
。
[0048]
在一个实施例中，至少两个同心形状使得上述角扇区对于更接近掩模42的中心的同心形状而言更大。
[0049]
在图4所示的特定实施例中，流限制元件44是圆形开口。通过非限制性示例的方式，开口的直径可以在1mm到10mm之间，特别是对于最外面的同心形状的开口大约为1mm且对于在同心形状的中心处的开口大约为10mm。
[0050]
然而，流限制元件44可以具有任何其他几何形状，比如正方形、矩形、三角形、椭圆形、类似于补片形状的轮廓等，并且可以具有任何合适的尺寸。
[0051]
在一个实施例中，热空气流分布调节器40可以具有平坦表面。
[0052]
在一个实施例中，热空气流分布调节器40可以具有弯曲表面。
[0053]
而且，流限制元件44可以具有可变体积。换言之，给定元件44的体积(例如给定元件44中的开口体积)可以不同于同一调节器40中的另一个元件44中的开口体积。此外，空气流可以通过流限制元件44的截面面积的大小来控制，因为截面面积小可能导致摩擦大，但是空气流也可以通过流限制元件44的深度或高度和/或通过流限制元件44的空气路径的形式来控制。图5以截面示出了掩模42的两个非限制性示例。在图5的右侧的示例中，元件44之一具有空气流方向变化的路径，并且流限制元件44具有可变体积。
[0054]
一种使用如上所述的热成型机的热成型方法使得可以对要施加在光学制品上的膜赋予预定的曲率。
[0055]
将膜放置在掩模42下方以相对于掩模42居中。将膜固定在掩模42下方能够密封热成型腔室32。
[0056]
然后，热空气从热空气入口34流入处于受控的压力的热成型腔室32中，进入热成型腔室32的初始压力区50(参见图3中的区50)，并且在预定的低阈值压力，开始在预定的温度通过穿过掩模42通过热空气流分布调节器40流出热成型腔室32，因此在膜内产生均匀的热分布，直到达到预定的目标温度，该目标温度取决于材料和/或膜所需的最终曲率或下垂度。
[0057]
一旦获得目标温度，用于控制压力的背压调节隔膜36在上部加热腔室或下部腔室(如果有的话)中增加压力，例如增加0.03巴/秒，直到例如5巴。
[0058]
压力增加直到获得目标热成型曲率或直到达到最大允许压力(预定的高阈值压力)为止。
[0059]
背压机构由通过加压空气入口38将加压空气引入到背压调节隔膜36上方来维持热成型腔室32内的压力。如果热成型腔室32内的压力超过隔膜36上的背压，则隔膜36打开并从热成型腔室32内释放空气，因此降低压力。这使得能够在整个过程中控制热成型腔室32内的压力，同时在受控的温度维持来自热空气入口34的热空气的恒定流量。
[0060]
通过非限制性示例的方式，温度可以包括在100℃到140℃之间并且优选为120℃。
[0061]
通过非限制性示例的方式，压力可以包括在0.2巴与8巴之间，优选地在0.5巴到6巴之间。
[0062]
取决于热成型腔室32的尺寸，热空气可以具有包括在20l/min到160l/min之间、优选地为60l/min的流速。
[0063]
替代地，热成型腔室32中的压力可以维持在大气压。在这种情况下，可以从膜补片面朝下的相反侧对膜施加用于成型的增加的压力，来自下方的压力会引入适合前侧层压的凸形形状。
[0064]
比如眼科镜片等光学制品的前面和后面中的至少一个可以由以上述各种方式热成型的膜来涂覆。
[0065]
在根据本公开内容的组件的一个实施例中，包括如上所述的热成型机和要通过热成型机热成型的膜和/或膜补片和/或活性(功能性)膜和/或粘合剂，其中膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂具有预定形状，包括在热空气流调节掩模42中的流限制元件44可以具有与膜和/或膜补片和/或活性膜和/或粘合剂的形状的几何形状相同或相似的几何形状、或至少让人联想到的几何形状。
[0066]
图6展示了这种流限制元件44的非限制性示例(在附图的右侧示出)。
[0067]
如图6所示，该组流限制元件44的轮廓具有与膜补片14的形状的几何形状大致匹配的几何形状。
[0068]
在该特定示例中，同心形状不是圆形，而是椭圆形，如同心椭圆46'所示。两个同心椭圆46'以虚线示出，为了更好地示出同心椭圆46'，在附图中添加了虚线。
[0069]
在该特定实施例中，同心形状是同心椭圆46'并且大致匹配膜补片14(在附图的左侧示出)。
[0070]
此外，同样如图6的非限制性示例所示，每个流限制元件44本身是椭圆形。
[0071]
然而，与流限制元件44本身的椭圆形或圆形或其他几何形状和/或同心圆46、相应
地椭圆46'和/或在膜补片14的形状与一组流限制元件44的轮廓之间的相似性有关的特征可以在单独的实施例中呈现、或者在一个或多个实施例中彼此组合呈现。
[0072]
在一个实施例中，上述热成型方法可以使用如上所述的组件，用于赋予要施加在光学制品上的膜预定的曲率，该膜被放置在掩模下方以便相对于掩模居中。热空气可以从热空气入口流入处于受控的压力的热成型腔室中并且在预定的温度通过穿过热空气流调节掩模流出热成型腔室，因此在膜内生成均匀的热量分布，直到获得预定的目标曲率为止。
[0073]
尽管在本文已经详细描述了代表性的系统和方法，但是本领域技术人员将认识到在不背离所附权利要求所描述和限定的范围的情况下可以进行各种替换和修改。