CH263704A - Procédé de fabrication d'une lentille en matière plastique transparente optiquement exacte et présentant des surfaces résistantes à l'usure. - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de fabrication d'une lentille en matière plastique transparente optiquement
 exacte et présentant des surfaces résistantes à Pusure.



   La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une lentille en matière plastique transparente, telle que les polymères des métacrylates d'alcoyle ou les polystyrolènes, optiquement exacte et présentant des surfaces résistantes à l'usure.



   On connaît déjà un procédé de fabrication de lentilles optiques qui consiste à mouler à la forme désirée, ente deux matrices dont les surfaces sont très bien polies et à une température assez basse pour ne pas endommager la surface polie de   ]a    matrice, une matière transparente qui soit suffisamment plastique pour être moulée à une telle température.



   On connaît également un procédé pour la fabrication de lentilles, de prismes et d'éléments optiques de ce genre à partir de matières thermoplastiques transparentes telles qu'un polymère du métacrylate de méthyle ou un polystyrolène, dans lequel une ébauche solide est préalablement formée par taille, par meulage ou par d'autres opérations mécaniques semblables, à une forme très proche de sa forme finale et l'ébauche préformée est chauffée et ensuite soumise au moulage dans des matrices précises qui assurent à l'élément la forme et les surfaces de la précision opti  qlle den'aîdée.   



   Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce qu'on forme une ébauche en matière thermoplastique, de forme et de di  mentions    voisines de celles de la lentille que   l'on    désire obtenir, en ce qu'on applique sur ladite ébauche un revêtement constitué par une matière   thermodureissable    transparente partiellement polymérisée, liquide ou semiliquide, et en ce qu'on moule l'ébauche munie dudit revêtement à chaud et sous pression, dans un moule présentant des surfaces de forme optiquement exacte, pour donner la forme finale désirée à ladite ébauche et effectuer simultanément la polymérisation de ladite matière thermodurcissable, de   facon    à la rendre résistante à l'abrasion.



   Le procédé de fabrication selon la présente invention peut comprendre, par exemple, les phases suivantes:
 a) La fabrication en   une    matière thermoplastique transparente (telle   qu'lu    polymère   du    métacrylate de méthyle ou un polystyro  lente)    d'une ébauche ayant une forme très voisine de celle   de ] a    lentille désirée,
 b) le trempage de l'ébauche dans une so  lution    de métacrylate d'allyle partiellement polymérisée dans un solvant tel que le dichlorure d'éthylène pour produire un revêtement très mince de   métaerylate    d'allyle, par évaporation du solvant,
 c) le chauffage préalable de l'ébauche recouverte à une température pour laquelle celle-ci se ramollit, et
 d)

   le pressage de l'ébauche ramollie entre des matrices d'acier chauffées et présentant  des surfaces polies optiquement exactes pour donner la forme désirée à la lentille, cette opération comprenant la polymérisation à chaud du métacrylate d'allyle, et le refroidissement de la lentille moulée, tandis qu'elle est encore pressée dans le moule.



   On peut utiliser, pour le trempage de l'ébauche, un bain formé   d'une    solution de métacrylate d'allyle partiellement polymérisé, qui a   éte    obtenue par chauffage de métacrylate d'allyle monomère dans de l'acétone avec du peroxyde de benzoyle comme catalyseur, par séchage du produit et dissolution dans le dichlorure d'éthylène avec une petite proportion de peroxyde de benzoyle, de façon à former une solution sirupeuse exempte d'humidité.



   Le dessin représente, à titre d'exemple, un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.



   La fig. 1 représente un appareil destiné au trempage de l'ébauche dans un bain, pour la recouvrir d'un film liquide ou semi-liquide.



   La fig. 2 représente, en élévation, un appareil à mouler, et
 la fig. 3 représente, en plan et partiellement en coupe, un four à air pour chauffer l'ébauche recouverte.



   Une pièce de polymère du métacrylate de méthyle est tournée à la forme et au poids voulus pour la lentille finie et cette ébauche 12 est polie pour donner une surface polie qui révèle toute particule de poussière.



  L'ébauche 12 est lavée dans du tétrachlorure de carbone pour enlever la graisse et est ensuite montée horizontalement dans une griffe verticale 13 comprenant trois dents élastiques également espacées. Ladite griffe peut être entraînée par un mandrin vertical 14 entraîné par un moteur électrique 15. La solution de revêtement contenue dans une cuve peu profonde 16 est élevée jusqu'à ce que l'ébauche 12 soit juste immergée. Après deux secondes environ, la cuve 16 est retirée et le moteur 15 est mis en marche de façon à produire la rotation de la lentille pendant environ une minute autour de son axe optique. Ceci produit un film mince exempt de vagues et d'une épaisseur régulière de 10 à   1.5    millièmes de millimètre. Après la rotation, le solvant est suffisamment évaporé pour que l'ébauche recouverte soit sèche.

   Elle est maintenue alors dans une atmosphère exempte de poussière jusqu'au moulage. La période d'emmagasinage peut être aussi courte qu'on le désire, et elle ne doit pas dépasser sept jours.



   La solution utilisée peut avoir été préparée de la faon suivante: le métacrylate d'allyle est une substance chimique connue, mais elle peut être préparée d'une manière bien connue en condensant l'alcool allylique avec de l'acide métacrylique. Le monomère est chauffé dans de l'acétone, dans des conditions soigneusement contrôlées, en employant le peroxyde de benzoyle comme catalyseur.



  Le rendement en résine utile est d'environ 35 % calculé à partir du métacrylate d'allyle monomère, et la résine est précipitée dans la solution acétonique par de l'alcool méthylique aqueux, la résine précipitée est bien lavée avec de l'alcool méthylique pour enlever   tont    le monomère non transformé et les polymères inférieurs. La résine est séchée et redissoute dans le dichlorure d'éthylène en utilisant à nouveau le peroxyde de benzoyle comme ca  talyseur    Des proportions appropriées sont les suivantes:
Métacrylate d'allyle partiellement
 polymérisé 7 g
Peroxyde de benzoyle fraîchement
 recristallisé 2 g
Dichlorure d'éthylène 100 cmS
 Une pureté extrême et l'absence de toute humidité sont essentielles.



   La solution est sirupeuse et incolore. Cette solution doit être utilisée dans une période de deux semaines après sa préparation et, de préférence, dans les trois jours si les cycles subséquents de temps et de température doivent être tenus constants. L'humidité doit être exclue et l'emmagasinage sec est nécessaire.



   Avant le moulage, l'ébauche recouverte 12, tenue par une pince 17, est chauffée électriquement dans un four à air 18, le temps de  chauffage et la température étant des facteurs critiques. De bons résultats sont obtenus en chauffant pendant 5 minutes à 1450 C.



  Ceci est suffisant pour amollir l'ébauche sans rendre fragile le film de revêtement.



   La machine à mouler est du type à presse hydraulique, comprenant une base 20, des colonnes verticales 21 et des pièces transversales fixes 22. Une traverse 23 peut coulisser sur les colonnes 21 et elle est commandée par un piston hydraulique 24 dont le cylindre 24a est fixé sur le bâti. La matrice supérieure 25 et la matrice inférieure 26 peuvent être chauffées électriquement, le courant produit par une source tel qu'un transformateur 28 étant amené à ces matrices au moyen de conducteurs 27. Les matrices 25 et 26 peuvent être aussi refroidies par une alimentation d'eau à travers des conduites 29. La construction et le fonctionnement de l'appareil à mouler ne font pas partie de la présente invention et l'appareil est représenté seulement pour faciliter la compréhension du procédé dans son ensemble.

   Les nombreuses opérations de l'appareil à mouler, telles que le réglage du temps de chauffage, la fermeture, la pression, le refroidissement, l'ouverture, etc. peuvent être commandées électriquement et automatiquement par un appareil indiqué en 30.



   Pendant le chauffage préalable de l'ébauche recouverte, les matrices d'acier finement polies sont chauffées électriquement dans un espace clos à la température de   1350 C.   



  L'ébauche recouverte et ramollie est alors   in-    troduite entre les matrices et une pression d'environ 240 kg par cm2 est appliquée pendant 5 à 20 minutes en maintenant la température à 1350 C. A la fin de cette période, le courant de chauffage est coupé, mais la pression est maintenue. Quand la lentille moulée s'est refroidie à   600 C,    la presse est ouverte et la lentille durcie est retirée des matrices.



  La commande des différentes opérations de pressage (fermeture et ouverture de la presse, enclenchement et déclenchement du   chauf-    fage) est de préférence automatique. Dans le cas de lentilles à forte section, le temps nécessaire pour le chauffage préalable peut être augmenté au-delà de 5 minutes et, dans ce cas, la proportion du catalyseur dans la solution de revêtement est réduite. La proportion du métacrylate d'allyle partiellement polymérisé dans la solution de revêtement peut varier aussi dans   de ] arges    limites, par exemple de 4 à 14 g pour 100 cm3, mais la proportion du catalyseur par rapport au métacrylate d'allyle partiellement polymérisé est maintenue pratiquement constante à environ 2 g de peroxyde de benzoyle pour 7 g de métacrylate d'allyle partiellement polymérisé.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION: Procédé de fabrication d'une lentille en matière plastique transparente, optiquement exacte et présentant des surfaces résistantes à l'usure, caractérisé en ce qu'on forme une ébauche en matière thermoplastique, de forme et de dimensions voisines de celles de la lentille que l'on désire obtenir, en ce qu'on applique sur ladite ébauche un revêtement constitué par une matière thermodurcissable transparente partiellement polymérisée, au moins semi-liquide, et en ce qu'on moule l'ébauche munie dudit revêtement à chaud et sous pression, dans un moule présentant des surfaces de forme optiquement exacte, pour donner la forme finale désirée à ladite ébauche et effectuer simultanément la poly mérisation de ladite matière thermodurcissable, de façon à la rendre résistante à l'abrasion.

   SOUS-REVENDICATIONS: 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on applique la matière therino- dureissable sur l'ébauche sous forme d'une solution de ladite matière dans un solvant, ce dernier étant évaporé avant la polymérisation de ladite matière.

   2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la matière thermodurcissable est une résine transparente du type à chaînes de molécules dont les molécules sont liées par plus d'un pont de valence principal.

   3. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la matière thermodurcissable est du métacrylate d'allyle partiellement polymérisé.

   4. Procédé selon la revendication et les sous-revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le solvant est du dichlorure d'éthylène.

   5. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est un polymère du métacrylate de méthyle.

   6. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du polystyrène.

   7. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on chauffe l'ébauche recouverte de son revêtement jusqu'à une température à laquelle elle se ramollit avant de la disposer dans le moule.

   8. Procédé selon la revendication et les sous-revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que la matière thermodurcissable est du métacrylate d'allyle partiellement polymérisé et en ce qu'on applique ce dernier sous forme d'une solution obtenue en chauffant du métacrylate d'allyle monomère dans de l'acétone avec du peroxyde de benzoyle comme catalysateur, en séchant le produit obtenu et en le dissolvant dans du dichlorure d'éthylène avec une petite proportion de peroxyde de benzoyl, de manière à obtenir une solution sirupeuse exempte d'humidité.

   9. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on immerge rapidement l'ébau che montée horizontalement dans un dispositif de support qui la soutient par sa périphérie, dans une solution de revêtement, puis en ce qu'on fait tourner ledit dispositif de support de manière que la lentille tourne autour de son axe optique de façon à assurer la formation d'une couche régulière de revêtement et l'évaporation du solvant.

   10. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce qu'on forme l'ébauche par un procédé mécanique à partir d'une pièce de matière thermoplastique, transparente.