CH711902A1 - Verfahren zum Herstellen einer Linse mit einer integrierten Folie. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Linse, bei dem ein Monomer in eine durch zwei Formschalen und ein Dichtungselement begrenzte Moldkavität gegossen wird, die eine im Abstand zu den beiden Formschalen angeordnete Folie enthält. Das Polymerisieren des Monomers erfolgt mittels einer UV-Bestrahlung, deren Intensitätsprofil wenigstens drei aufeinanderfolgende Phasen aufweist. In der ersten Phase wird ein erster UV-Strahlungspuls appliziert, der den Prozess des Polymerisierens startet und so kurz ist, dass die Temperatur des Monomers einen vorbestimmten Maximalwert nie überschreitet. In der zweiten Phase wird keine oder wenig UV-Strahlung appliziert, so dass die Temperatur des Monomers absinkt und sich die Haftfähigkeit des Monomers an der Folie verstärkt. Diese Phasen können wiederholt werden. In der letzten Phase wird ein weiterer UV-Strahlungspuls appliziert, um die Polymerisation weiterzuführen und abzuschliessen, ohne den Maximalwert der Temperatur zu überschreiten.
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Linse mit einer integrierten Folie, bei dem die Linse durch Giessen und anschliessendes Aushärten hergestellt wird.
[0002] Verfahren zur Herstellung einer Linse durch Giessen sind beispielsweise bekannt aus EP 15 202 und WO 02/ 087 861. Bei dieser Herstellungsmethode wird ein Monomer in eine durch zwei Formschalen und eine Dichtung begrenzte Kavität gegossen und beispielsweise mittels UV-Strahlung ausgehärtet. Bei der Aushärtung wird das Monomer polymerisiert, wobei die Linse entsteht. Die Dichtung wird dann entfernt und die Linse von den beiden Formschalen getrennt.
[0003] Weiterentwicklungen dieser bekannten Verfahren haben dazu geführt, dass eine Folie in der Moldkavität platziert und beidseitig umgössen werden kann. Die Folie und allenfalls auf der Folie angebrachte Objekte sind dann vollständig innerhalb der Linse eingeschlossen. Derartige Verfahren sind beispielsweise bekannt aus WO 02/073 291 und EP 2 930013.
[0004] Eine solche Linse ist ein Halbfabrikat, aus dem später beispielsweise von einem Optiker ein Brillenglas herausgeschnitten und in ein Brillengestell eingepasst wird. Solche Linsen werden auch als ophthalmische Linsen bezeichnet.
[0005] Sogenannte funktionale Folien können optisch wirksame räumliche Strukturen, darunter Beugungsstrukturen verschiedenster Art wie beispielsweise holographische Strukturen, enthalten. Die Strukturen können z.B. durch mechanische und/oder photochemische Einwirkung hergestellt werden. Andere Beispiele für funktionale Folien sind polarisierende Folien oder auch Farbfolien.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsprozess der Linse derart zu gestalten, dass das polymerisierte Monomer an der Folie haftet und dass die Folie und/oder deren Strukturen nicht beschädigt oder sogar zerstört werden.
[0007] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Intensität der UV-Strahlung und der Temperatur des Monomers während des Aushärteprozesses gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, und
Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Intensität der UV-Strahlung und der Temperatur des Monomers während des Aushärteprozesses gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel.
[0009] Das Herstellen einer Linse mit einer integrierten Folie umfasst im Wesentlichen drei Schritte, nämlich:
Bilden einer Moldkavität, die durch zwei Formschalen und ein Dichtungselement begrenzt ist und eine im Abstand zu den beiden Formschalen angeordnete Folie enthält,
Giessen eines Monomers in die Moldkavität, und
Polymerisieren des Monomers mittels UV-Strahlung, wobei das Monomer aushärtet und so die Linse entsteht.
[0010] Erfindungsgemäss erfolgt die UV-Bestrahlung gemäss einem vorgegebenen Intensitätsprofil, das eine erste Phase, eine zweite Phase, fakultativ weitere Phasen, und eine letzte Phase aufweist. Das Intensitätsprofil der UV-Strahlung ist gemäss zwei wichtigen Kriterien ausgestaltet, nämlich: 1. Die Temperatur T des Monomers überschreitet einen vorbestimmten Maximalwert Tmax nicht. Das Einhalten dieser Bedingung gewährleistet, dass in der Folie enthaltene Strukturen nicht durch Überhitzung beschädigt oder zerstört werden. 2. Das Monomer nimmt während einer vorbestimmten Mindestzeitdauer Atmin einen Zustand ein, der von gelartiger Konsistenz ist und den man als teilvernetzt bezeichnen kann. Das Einhalten dieser Bedingung gewährleistet, dass das polymerisierte Monomer am Schluss «gut» an der Folie haftet.
[0011] Für funktionale Folien, die optisch wirksame räumliche Strukturen enthalten, darf die Temperatur einen vorgegebenen Maximalwert Tmax nicht überschreiten. Der Maximalwert Tmax kann von Folientyp zu Folientyp variieren.
[0012] Die Fig. 1 zeigt den Verlauf der Intensität I der UV-Strahlung in Funktion derzeit t sowie den Verlauf der Temperatur T des Monomers gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Intensitätsprofil drei Phasen hat. Die drei Phasen haben eine Dauer Ab, At2 bzw. At3, d.h. das Aushärten des Monomers erfolgt in der Gesamtzeitspanne At = At-i + At2 + At3. Die Intensität I der UV-Strahlung in jeder Phase und deren Dauer werden entsprechend den nachfolgend beschriebenen Vorgaben eingestellt:
Phase 1 [0013] In der ersten Phase wird ein erster UV-Strahlungspuls angelegt. Die Intensität des UV-Strahlungspulses erreicht oder überschreitet einen Wert I·,, der so vorbestimmt ist, dass der Prozess des Polymerisierens startet.
[0014] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste UV-Strahlungspuls rechteckförmig, er hat eine konstante Intensität I = h.
Phase 2 [0015] In der zweiten Phase wird keine UV-Strahlung angelegt oder die Intensität der UV-Strahlung wird vergleichsweise gering gehalten. D.h. die Intensität I der UV-Strahlung liegt unterhalb eines Werts l2, bevorzugt ist jedoch I = 0.
[0016] Der in der ersten Phase applizierte UV-Strahlungspuls bringt den Prozess des Polymerisierens in Gang. Das Polymerisieren ist ein exothermer Prozess, bei dem Wärme entsteht. Die Wärme wird über die Formschalen, die die Moldkavität begrenzen, an die Umgebung abgegeben. Diese Wärmeübertragung erfolgt relativ langsam, ist aber notwendig, damit die integrierte Folie nicht überhitzt und beschädigt wird.
[0017] Die Dauer At-i des ersten UV-Strahlungspulses (bzw. der ersten Phase) muss deshalb relativ kurz sein, nämlich so kurz, dass die beim Polymerisieren entstehende, jedoch noch nicht abgeführte Wärme die Folie nicht beschädigt. Die erzeugte Wärmemenge ist massgeblich bestimmt durch das Integral jl(t)dt bzw. bei dem in der Fig. 1 gezeigten Rechteckpuls durch das Produkt I·,* At|. Sobald also diese Wärmemenge erzeugt ist, muss die UV-Strahlung für eine bestimmte Zeitdauer ausgeschaltet oder zumindest stark reduziert werden. Dies führt dazu, dass die Temperatur des Monomers wieder absinkt, weil die Wärme über die Formschalen an die Umgebung abgegeben wird. Dies geschieht während der Phase 2.
[0018] Die Dauer At2 der zweiten Phase ist so lang festgelegt, dass die Temperatur T des Monomers am Ende der zweiten Phase auf oder unter einen vorbestimmten Wert T2 abgesunken ist. Dies darum, weil in der dritten Phase wieder UV-Strahlung appliziert wird, die das Polymerisieren zu Ende führt. Dabei entsteht wiederum Wärme, die nicht zu einer Überhitzung der Folie führen darf.
[0019] Die in der Phase 1 zugeführte UV-Strahlung bewirkt, dass das Monomer zu polymerisieren beginnt. Dies bedeutet, dass es von dem ursprünglich flüssigen Zustand in einen Zustand von gelartiger Konsistenz übergeht. Der Zustand von gelartiger Konsistenz wird in der Regel sehr schnell, d.h. schon während der ersten Phase erreicht. Es hat sich gezeigt, dass sich die Flaftung des Monomers an der Folie verstärkt, wenn die Folie länger als eine vorbestimmte Mindestzeitdauer Atmin in Kontakt mit dem erst teilweise vernetzten Monomer ist, d.h. solange das Monomer von gelartiger Konsistenz ist. Die Mindestzeitdauer Atmin kann länger als die für die Abkühlung auf die Temperatur T2 nötige Mindestdauer sein. Mit Vorteil ist deshalb At2 > Atmin.
Phase 3 [0020] In der dritten Phase wird ein zweiter UV-Strahlungspuls angelegt. Die Intensität I des zweiten UV-Strahlungspulses muss zwei Bedingungen erfüllen: 1. Die Intensität I muss zu Beginn der dritten Phase einen Wert l3A erreichen, der so vorbestimmt ist, dass das Monomer bis am Ende der dritten Phase, d.h. während der Dauer At3, einen vorbestimmten Polymerisationsgrad erreichen kann. 2. Die Intensität I darf einen vorbestimmten Wert l3B nicht überschreiten, damit die Temperatur T des Monomers den vorbestimmten Maximalwert Tmax nicht überschreitet.
[0021] Die Dauer At3 ist so zu bemessen, dass das Monomer am Ende der dritten Phase den vorbestimmten Polymerisationsgrad erreicht hat. Der zu erreichende Polymerisationsgrad soll in der Regel grösser als 90% sein. Bevorzugt wird ein Polymerisationsgrad von 94% oder mehr.
[0022] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der dritte UV-Strahlungspuls ebenfalls rechteckförmig, er hat eine konstante Intensität l3 mit l3A < l3 < l3B. Andere Formen der UV-Strahlungspulse sind aber auch möglich.
[0023] Bei einem Beispiel betrugen die Dauern der drei Phasen At-i = 1 Sek., At2 = 59 Sek. und At3 = 30 Sek. und ergaben eine Gesamtaushärtezeit von 90 Sek. Andere Zeiten sind möglich, solange die oben angegebenen Bedingungen eingehalten werden.
[0024] Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der Intensität I der UV-Strahlung in Funktion derzeit t sowie den Verlauf der Temperatur T des Monomers gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Intensitätsprofil fünf Phasen hat. Die fünf Phasen haben eine Dauer At-|At2, At3, At4, bzw. At5, d.h. das Aushärten des Monomers erfolgt in der Gesamtzeitspanne At = At-i + At2 + At3 + At4 + At5. Die Intensität I der UV-Strahlung in jeder Phase und deren Dauer werden entsprechend den nachfolgend beschriebenen Vorgaben eingestellt: [0025] Der in der ersten Phase applizierte UV-Strahlungspuls bringt den Prozess des Polymerisierens in Gang. Die Intensität h und die Dauer At-ι des ersten UV-Strahlungspulses (bzw. der ersten Phase) sind so gewählt, dass die erzeugte
Claims (4)
- Wärmemenge nicht ausreicht, um die Temperatur des Monomers über die Maximaltemperatur Tmax zu erhöhen. Die zweite Phase dient dazu, zumindest einen Teil der erzeugten Wärme über die Formschalen abzuführen, so dass die Temperatur des Monomers wieder absinkt. Die Dauer At2 der zweiten Phase ist so lang festgelegt, dass die Temperatur T des Monomers am Ende der zweiten Phase auf oder unter einen vorbestimmten Wert T2 abgesunken ist. Um eine «verstärkte» Haftung des ausgehärteten Monomers an der Folie zu erreichen, wird auch hier mit Vorteil At2 >Atmin festgelegt. [0026] Der in der dritten Phase applizierte UV-Strahlungspuls führt den Prozess des Polymerisierens weiter und erzeugt wieder Wärme. Die Intensität l3 und die Dauer At3 dieses UV-Strahlungspulses (bzw. der dritten Phase) sind so gewählt, dass die erzeugte Wärmemenge wiederum nicht ausreicht, um die Temperatur des Monomers über die Maximaltemperatur Tmax zu erhöhen. Die anschliessende vierte Phase dient dazu, zumindest einen Teil der erzeugten Wärme abzugeben, so dass die Temperatur des Monomers wieder absinkt. Die Dauer At4 der vierten Phase ist so lang festgelegt, dass die Temperatur T des Monomers am Ende der zweiten Phase auf oder unter einen vorbestimmten Wert T4 abgesunken ist. Der Wert T4 kann gleich dem Wert T2 sein oder wie im gezeigten Beispiel auch einen höheren Wert als T2 haben. Obwohl auch während der zweiten Phase und der vierten Phase - wie dargestellt - UV-Strahlung zugeführt werden kann, ist es von Vorteil, während der zweiten und der vierten Phase keine UV-Strahlung zuzuführen. [0027] Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der in der dritten Phase applizierte UV-Strahlungspuls nicht ausreicht, um den geforderten Polymerisationsgrad zu erreichen, weil dies eine Überhitzung der Folie bewirken würde. Um die Polymerisation zu Ende zu führen, sind deshalb ein weiterer UV-Strahlungspuls und damit die fünfte Phase nötig. Die Intensität l5 und die Dauer At5 des UV-Strahlungspulses (bzw. der fünften Phase) ist so bemessen, dass das Monomer am Ende der fünften Phase den vorbestimmten Polymerisationsgrad erreicht hat. [0028] Falls die Gefahr besteht, dass der in der fünften Phase zum Erreichen des geforderten Polymerisationsgrads erforderliche UV-Strahlungspuls die Temperatur des Monomers über den Maximalwert Tmax ansteigen lassen könnte, dann kann das UV Intensitätsprofil ohne weiteres um zwei weitere Phasen (oder ein Vielfaches von zwei weiteren Phasen) erweitert werden. Die Phasen mit einer ungeraden Nummer dienen dazu, den Prozess des Polymerisierens in Gang zu setzen bzw. weiterzuführen, bis mit der letzten Phase mit einer ungeraden Nummer der vorbestimmte Polymerisationsgrad erreicht ist, während die Phasen mit den geraden Nummern dazu dienen, die Temperatur des Monomers wieder absinken zu lassen, so dass die Folie in keinem Fall über die Maximaltemperatur Tmax erhitzt wird. [0029] Mit Vorteil werden LED UV-Lampen verwendet, da diese einfach steuerbar sind. [0030] Das Aushärten nach dem erfindungsgemässen, in mindestens drei Phasen unterteilten Intensitätsprofil der UV-Strahlung, führt zu den folgenden Resultaten: - gute Haftung des ausgehärteten Linsenmaterials an der Folie, - Erhalt der optischen Eigenschaften der Folie, d.h. keine Beschädigung der Folie, und - das Ganze zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten. Patentansprüche1. Verfahren zum Herstellen einer Linse mit einer integrierten Folie, das folgende Schritte umfasst: Bilden einer Moldkavität, die durch zwei Formschalen und ein Dichtungselement begrenzt ist und eine im Abstand zu den beiden Formschalen angeordnete Folie enthält, Giessen eines Monomers in die Moldkavität, und Polymerisieren des Monomers mittels UV-Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Bestrahlung gemäss einem vorgegebenen Intensitätsprofil erfolgt, das eine erste Phase, eine zweite Phase, fakultativ weitere Phasen, und eine letzte Phase aufweist, wobei in der ersten Phase ein erster UV-Strahlungspuls appliziert wird, dessen Intensität einen Wert erreicht oder überschreitet, der so vorbestimmt ist, dass der Prozess des Polymerisierens startet, und dessen Dauer so vorbestimmt ist, dass die Temperatur des Monomers während der ersten und der zweiten Phase einen vorbestimmten Maximalwert nicht überschreitet, in der zweiten Phase keine UV-Strahlung appliziert wird oder die Intensität der UV-Strahlung vergleichsweise gering ist, so dass die Temperatur des Monomers wieder absinkt, und die Dauer der zweiten Phase mindestens so lang ist, dass die Temperatur des Monomers am Ende der zweiten Phase auf oder unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist, in der letzten Phase ein weiterer UV-Strahlungspuls appliziert wird, dessen Intensität zu Beginn der letzten Phase einen Wert erreicht, der so vorbestimmt ist, dass das Monomer bis zum Abschluss der letzten Phase einen vorbestimmten Polymerisationsgrad erreichen kann und ohne dass die Temperatur den vorbestimmten Maximalwert überschreitet, und dessen Dauer so bemessen ist, dass das Monomer am Ende der letzten Phase den vorbestimmten Polymerisationsgrad erreicht hat.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der zweiten Phase länger ist als es für die Abkühlung auf den vorbestimmten Wert erforderlich ist, damit das Monomer während einer vorbestimmten Mindestzeitdauer in einem Zustand von gelartiger Konsistenz ist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass nach der zweiten Phase und vor der letzten Phase einmal oder mehrere Male zwei Phasen folgen, nämlich eine Phase, in der ein weiterer UV-Strahlungspuls appliziert wird, dessen Intensität einen Wert erreicht oder überschreitet, der so vorbestimmt ist, dass der Prozess des Polymerisierens weiter fortschreitet, und dessen Dauer so vorbestimmt ist, dass die Temperatur des Monomers während dieser und der nachfolgenden Phase den vorbestimmten Maximalwert nicht überschreitet, und dann eine Phase, in der keine UV-Strahlung appliziert wird oder die Intensität der UV-Strahlung vergleichsweise gering ist, so dass die Temperatur des Monomers wieder absinkt, und die Dauer dieser Phase mindestens so lang ist, dass die Temperatur des Monomers am Ende dieser Phase auf oder unter einen weiteren vorbestimmten Wert abgesunken ist, wobei der weitere UV-Strahlungsimpuls nicht ausreicht, um den vorbestimmten Polymerisationsgrad zu erreichen.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Polymerisationsgrad mindestens 90% beträgt.
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2015
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AZW | Rejection (application) |