CH662891A5 - Procede de fabrication d'un verre organique pour elements optiques. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un verre organique ayant un indice de réfraction élevé et d'autres propriétés physiques excellentes, pouvant être utilisé comme matière pour des éléments optiques tels que des lentilles ou des prismes.
Dans cette description, on cite comme exemple d'élément optique une lentille, mais ces éléments ne sont pas limités à des lentilles.
Il est connu que les verres organiques sont utilisés comme matière de verres de lunettes à cause de leur légèreté par comparaison avec les verres inorganiques, et de ce fait des verres organiques comprenant le polymère de bicarbonate allylique de diéthylène glycol (abrégé ci-après en «CR-39»), de méthacrylate de méthyle ou de monomères semblables ont été utilisés comme matière pour des lentilles. Toutefois, ces types de verre organique ont un indice de réfraction de 1,49-1,50 qui est inférieur à l'indice de réfraction des verres inorganiques; par exemple, l'indice de réfraction du crown-glass blanc est de 1,523. Lorsqu'un tel verre organique est utilisé comme matière d'un verre correcteur de la vue, ce verre devient épais par comparaison avec un verre inorganique, de sorte que la matière première perd ses avantages de légèreté et présente une vilaine apparence. Ce désavantage du verre organique augmente avec la puissance du verre. C'est pourquoi le verre organique ne semble pas toujours utilisable comme matière pour les verres correcteurs, en particulier dans le cas de verres de forte puissance. Pour résoudre ces problèmes des verres organiques, on a suggéré d'utiliser des verres organiques à haut indice de réfraction, à base de résine de phtalate de diallyle. Toutefois, le verre organique obtenu est alors cassant et on a mis son coefficient de transmission en question, de sorte que ses performances en tant que matière de lentilles sont insuffisantes.
L'objet de la présente invention est donc de fournir un procédé permettant de fabriquer un verre organique pour éléments optiques ayant un indice de réfraction élevé et d'excellentes propriétés physiques telles qu'une bonne transmission et la dureté (résistance aux chocs) requise pour des lentilles.
Ce but est atteint en réalisant le verre organique pour éléments optiques de la présente invention avec un copolymère de trois monomères comprenant l'isophtalate de diallyle, un ester benzoïque avec un alcool insaturé et un ester méthacrylique dont le polymère a un indice de réfraction élevé.
La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation préférée et du dessin annexé dans lequel:
La figure 1 représente la coupe transversale d'une pièce moulée utilisée dans les exemples de la présente invention.
Le verre organique pour éléments optiques fabriqué selon l'invention est obtenu en ajoutant un initiateur de polymérisation à un mélange des trois monomères suivants (a), (b) et (c) ayant la composition qui va suivre, puis en copolymérisant le mélange afin d'obtenir le verre.
a) Isophtalate de diallyle, 30-85% en poids b) Ester benzoïque avec un alcool insaturé, 10-65% en poids Exemples: benzoate d'allyle, benzoate de vinyle et produits semblables c) Ester méthacrylique dont le polymère a un indice de réfraction de 1,55 ou plus, 5-35% en poids
Exemples: méthacrylate de benzyle, méthacrylate de phényle et produits semblables
Lorsque le composant (a) représente moins de 30% en poids, le verre organique présente un défaut de dureté de surface, et lorsque le composant (a) dépasse les 85% en poids, c'est-à-dire lorsque le composant (b) représente moins de 10% en poids et le composant (c) moins de 5% en poids, l'effet résultant du mélange des composants (b) et (c) n'apparaît pas. Lorsque le composant (c) dépasse 35% en poids, les parties non homogènes augmentent et la transmission diminue ou la dureté de surface devient plus faible.
On suppose que la copolymérisation des composants (b), un ester benzoïque avec un alcool insaturé, ayant un groupe fonctionnel avec le composant (a), l'isophtalate de diallyle, ayant deux groupes fonctionnels, augmente le nombre des molécules ayant des réticula-tions formées par l'isophtalate de diallyle, diminue la densité de réti-culation de la structure en réseau hautement réticulé formée par l'isophtalate de diallyle et provoque la fragilité du copolymère, ce qui a pour résultat que le composant (b) produit un degré de liberté dans les chaînes moléculaires, contribuant à améliorer la résistance aux chocs du copolymère. D'un autre côté, le composant (c), un ester méthacrylique, n'a pas une bonne copolymérisabilité avec l'isophtalate de diallyle. La polymérisation de l'ester méthacrylique a pour résultat la formation de parties hétérogènes dans le copolymère et des interruptions locales de la structure réticulée formée par les phtalates de diallyle, de sorte qu'on suppose que le composant (c) contribue à améliorer la résistance aux chocs du copolymère en coopération avec le composant (b). Cela est prouvé par le résultat des tests de résistance aux chocs (tableau 2) qui seront décrits ci-après.
De plus, un ester méthacrylique dont le polymère a un indice de réfraction élevé est utilisé afin de ne pas abaisser l'indice de réfraction du copolymère résultant.
Des exemples ainsi que des exemples comparatifs sont cités ci-après et décrivent de manière détaillée la présente invention.
Exemples 1-8, et exemples comparatifs 1-4
On ajoute à une composition comprenant un mélange de monomères (a), (b) et (c) dans des proportions indiquées au tableau 1 du 6 PHR de peroxydicarbonate de di-isopropyle, utilisé en tant qu'initiateur de polymérisation, on les mélange et on introduit le mélange obtenu dans un moule composé de moules de verre 1 et 1 et d'une garniture circulaire de résine 2, comme le montre la figure 1. Le moule est chauffé de 40° C à 100° C pendant 16 heures puis maintenu à 100° C pendant 4 heures afin de compléter la polymérisation et le moulage de la composition mentionnée ci-dessus, et on obtient ainsi un objet (une lentille) moulé en verre organique. Les propriétés physiques de chaque exemple sont indiquées dans le tableau 2 et tous les exemples présentent un indice de réfraction élevé, une excellente résistance aux chocs et d'excellentes propriétés physiques telles que la transmission.
De plus, dans l'exemple comparatif 1, CR-39 a été polymérisé dans les mêmes conditions que les conditions de polymérisation mentionnées ci-dessus.
Exemple 9
On applique un revêtement liquide dur organo-silicique à une lentille obtenue selon l'exemple 1, par immersion, puis on chauffe à
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
662 891
100° C pendant 4 heures afin de le durcir. Le film de revêtement a une épaisseur d'environ 3 um. La lentille ainsi revêtue a une adhésion de 100/100, une dureté de surface de 4H et une résistance aux rayures de A, et ces caractéristiques des lentilles ainsi revêtues ne changent pas après qu'elles ont été teintes avec un colorant de 5
couleur brune à 9©p C pendant 30 minutes. Les lentilles ainsi revêtues sont supérieures aux lentilles revêtues obtenues à partir de CR-39 de l'exemple comparatif 1 en ce qui concerne l'adhésion du film de revêtement.
Exemple 10 10
Une lentille obtenue selon l'exemple 1 est lavée soigneusement puis est revêtue d'un dépôt de vapeur de Si02 d'une épaisseur d'environ 5 |xm, de A1203 de X/2 et de Si02 de X/4 dans l'ordre approprié. La lentille ainsi obtenue a une adhésion de 100/100, une dureté 15 de surface de 7H et une résistance aux rayures de S. Après immersion dans l'eau chaude à 70° C pendant 30 minutes ou après avoir été placé dans de l'air chaud à 100° C pendant 30 minutes, le film déposé sur chaque lentille ne montre aucun changement. Les verres . organiques fabriqués selon la présente invention présentent une ex- 20 celiente adhésion au film de revêtement inorganique.
Les méthodes de test pour les propriétés physiques sont les suivantes:
a) Transmission: Mesurée par un photomètre de transmission visuelle (produit par Asahi Bunko Co. Ltd., ASC MODEL 304). 2s b) L'indice de réfraction et sa dispersion: L'indice de réfraction et sa dispersion d'un bloc présentant deux surfaces intersécantes polies optiquement sont mesurés avec un réfractomètre d'Abbe (produit par Atago Co. Ltd.).
c) Gravité spécifique: Calculée à partir de la flottabilité mesurée 30 dans l'eau pure à 20° C.
d) Dureté de surface (dureté à la rayure d'un crayon): Le test est conduit selon JIS K-5400 sous un poids de 9,8 N (1 kgf), et la dureté obtenue est celle du crayon le plus dur qui n'ait pas endommagé la surface. 35
e) Résistance à l'éraillement: Lorsque la surface de la lentille est frottée avec de la laine d'acier de #0000, le degré de dommage est indiqué comme suit:
pas de dommage (S), légèrement endommagé (A), endommagé un petit peu (B), et endommagé sérieusement (C). 40
f) Résistance aux chocs: Selon le standard FDA (Food and Drug Administration), 10 éprouvettes ont été testées pour chaque échantillon et on laisse tomber une bille d'acier pesant 16,2 g ou 25 g sur chaque éprouvette d'une hauteur de 127 cm. La proportion d'éprou-vettes pénétrées ou brisées sur les 10 éprouvettes est indiquée par une fraction.
g) Adhésion: Selon JIS D-0202, on prépare 100 éprouvettes de contrôle avec un couteau et on réalise un test d'écaillement en utilisant un ruban adhésif de cellophane. Le nombre moyen d'éprouvettes de contrôle restant non endommagées après que le test a été répété trois fois est indiqué par un pourcentage.
h) Tinctoriabilité: Une lentille échantillon est immergée dans un bain de teinture brune à 90° C pendant 30 minutes, puis, après cela, sa transmission visuelle est indiquée par la méthode de test (a).
Tableau 1
Composant (a)
Composant (b)
Composant (c)
Isophtalate
Benzoate
Méthacrylate
de diallyle d'allyle de benzyle
Exemple 1
60
35
5
Exemple 2
55
35
10
Exemple 3
50
30
20
Exemple 4
50
45
5
Exemple 5
40
55
5
Exemple 6
60
30
10
Exemple 7
60
20
20
Exemple 8
60
10
30
Exemple
comparatif 2
20
80
—
Exemple
comparatif 3
90
—
10
Exemple
comparatif 4
50
10
40
Tableau 2
Transmission
Indice de
Dispersion
Gravité
Dureté de
Résistance
Résistance
Tinctoria
réfraction
spécifique surface
à
aux chocs bilité
1 ' ' * 11 4-
i eramement
(%)
(Nd)
(v)
(20° C)
16,2 g
25 g
(%)
Exemple 1
92
1,566
32,8
1,236
2H
A
0/10
7/10
27
Exemple 2
92
1,567
31,7
1,231
2H
B
0/10
0/10
5
Exemple 3
92
1,568
31,1
1,230
2H
B
0/10
0/10
5
Exemple 4
92
1,569
31,5
1,234
2H
B
0/10
6/10
7
Exemple 5
92
1,568
31,5
1,225
2H
B
0/10
4/10
3
Exemple 6
92
1,566
32,0
1,231
2H
B
0/10
0/10
22
Exemple 7
92
1,566
30,6
1,233
2H
B
0/10
0/10
24
Exemple 8
92
1,568
31,7
1,232
2H
B
0/10
0/10
24
Exemple comparatif 1
92
1,498
53,6
1,336
2H
A
0/10
0/10
25
Exemple comparatif 2
92
—
—
1,222
B ou moins
C
10/10
0/10
—
Exemple comparatif 3
90
1,566
33,8
1,252
2H
B
10/10
0/10
65
Exemple comparatif 4
92
1,566
31,2
1,228
H
C
0/10
0/10
23
R
1 feuille dessin
Claims (5)
1. Procédé de fabrication d'un verre organique pour éléments optiques, caractérisé en ce que l'on ajoute un initiateur de polymérisation à un mélange des trois monomères suivants (a), (b) et (c) ayant la composition suivante:
a) isophtalate de diallyle, 30-85% en poids,
b) un ester benzoïque avec un alcool insaturé, 10-65% en poids c) un ester méthacrylique d'un polymère dont l'indice de réfraction est de 1,55 ou plus, 5-35% en poids, puis on produit une polymérisation du mélange.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ester benzoïque avec un alcool insature est du benzoate d'allyle et que ledit ester méthacrylique est du méthacrylate de benzyle.
2
REVENDICATIONS
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'initiateur de polymérisation est du peroxydicarbonate de di-isopropyle.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ester benzoïque avec l'alcool insaturé est du benzoate de vinyle et que ledit ester méthacrylique est du méthacrylate de benzyle.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'initiateur de polymérisation est du peroxydicarbonate de di-isopropyle.
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