Procédé de moulage d'éléments optiques de précision
La présente invention a pour objet un nouveau procédé de moulage d'éléments optiques de précision, par exemple des lentilles ophtalmiques, obtenus à partir de résines synthétiques.
On connaît déjà des procédés de moulage de résines synthétiques, et notamment des résines polymérisables à la chaleur, consistant, d'une part, à couler la résine non polymérisée à l'état fluide dans une cavité de moulage délimitée par les surfaces complémentaires de moules d'optique réalisés en verre ou en acier spécial et, d'autre part, à porter le moule ainsi chargé à une certaine température pendant un temps déterminé, de manière à solidifier ladite résine sons forme polymérisée.
La grosse difficulté empêchant une réalisation parfaite d'éléments optiques à l'aide desdits procédés provient du fait que, pendant le stade de leur solidification, les résines employées subissent des contractions relativement importantes, génératrices de vides ou d'irrégularités de surface mettant pratiquement hors d'usage les éléments moulés.
Le procédé conforme à l'invention a notamment pour objet de remédier à cet inconvénient et de permettre, tout en conservant les avantages des éléments optiques obtenus à partir de résines synthétiques, l'obtention de tels éléments pourvus de surfaces optiques parfaites.
Ce procédé est caractérisé par le fait qu'il consiste à couler un monomère dans un moule, dont au moins l'une des surfaces de contact présente le même état de fini que celui exigé pour les surfaces des éléments optiques terminés, à polymériser le monomère dans la région de la masse coulée voisine de ladite surface, à effectuer un préformage et un polissage des surfaces de ladite masse affectées par la contraction due à la solidification, à rapporter sur lesdites surfaces une quantité complémentaire de monomère, à mouler cette quantité complémentaire à l'aide d'un moule possédant une surface de contact présentant également le même état de fini que celui exigé pour les surfaces des éléments optiques terminés et à effectuer la polymérisation de la masse qui n'a pas encore été polymérisée.
Le procédé conforme à l'invention apparaît donc comme une suite d'opérations diverses lui conférant un caractère de mode opératoire discontinu, dont la première phase et la dernière constituent les points essentiels d'obtention des surfaces optiques de l'élément moulé, la phase intermédiaire étant une solution de continuité nécessitée par l'apparition des phénomènes classiques de contraction.
D'une manière avantageuse, lorsque les moules de coulée sont situés l'un au-dessus de l'autre, on dispose au niveau inférieur, avec sa courbure exposée vers le haut, la partie du moule dont la surface de contact correspond à la face de l'élément optique devant présenter la plus grande perfection, et l'on dispose au niveau supérieur, avec sa courbure tournée vers le bas, une partie du moule complémentaire dont la surface peut à la rigueur présenter certains défauts, mais devra, dans la généralité de ses formes, se rapprocher géométriquement de manière assez rigoureuse de la forme définitive de la surface correspondante de l'élément optique terminé.
Le moulage et la polymérisation de l'élément optique entre ces deux éléments de moules permet d'obtenir une surface inférieure dudit élément exempte de défauts et une surface supérieure qui, à la contraction de la masse, peut laisser apparaître des craquelures, dénivellations, irrégularités, pas toujours décelables à l'oeil nu. Ladite surface supérieure ne correspond plus du tout à la surface théorique qu'elle aurait dû présenter si, en cours de polymérisation, la masse était restée au contact des surfaces des moules délimitant le volume de ladite masse. Du fait des forces de pesanteur, la masse, se contractant, s'affaisse et le contact est rompu entre la surface supérieure de l'élément optique et la surface du moule supérieur.
Dans une mise en oeuvre particulière préférée, l'élément optique, au moins partiellement polymérisé
et dont la surface supérieure apparente, présentant
encore certains défauts, a été ensuite préformée par
des moyens classiques (meulage, par exemple), et
ensuite polie, est alors retourné sens dessus dessous
et posé dans un moule dont la surface de contact a
été traitée de manière à présenter le même état de fini que celui exigé pour la surface de l'élément opti
que terminé, une certaine quantité de monomère à l'état liquide étant interposée entre ledit élément opti
que et le moule de finition de la seconde surface dudit élément.
De préférence, cette quantité de monomère est déposée au centre de la surface du moule recevant l'élément optique, lequel, par son poids, détermine l'expansion de ladite quantité de monomère
et la formation d'un film plus ou moins épais remplis
sant parfaitement les irrégularités de la surface correspondante de l'élément, en même temps que ce film
épouse étroitement la forme de la surface optique du moule. Cette quantité de monomère est calculée de manière à ne pas déborder le contour périphérique
de l'élément moulé.
On chauffe à nouveau le moule et l'élément moulé, ce qui provoque la soudure parfaite de la cou
che rapportée de résine à la partie de l'élément antérieurement solidifiée, sa solidification par polymérisa
tion, et le surfaçage sans défaut de la seconde surface
de l'élément.
On obtient ainsi en phases successives et par mise en oeuvre de moyens extrêmement simples des
éléments optiques parfaits, d'un prix de revient très intéressant.
La description qui va suivre, faite en référence
au dessin annexé, représente deux modes de mise en
oeuvre du procédé conforme à l'invention.
Les fig. 1, 2 et 3 sont des vues schématiques en
coupe, montrant le processus des opérations de mou
lage.
La fig. 4 est une vue en coupe d'une variante.
Dans le mode de réalisation des fig. 1, 2 et 3,
on voit en 1 le moule inférieur, dont la surface
2 est sans défaut, c'est-à-dire présentant le même état
de fini que celui exigé pour la surface de l'élément
optique terminé. On a représenté en 3 une certaine
masse de monomère dont la forme est déterminée par le moule supérieur 4. La surface 5 de ce moule supérieur n'a pas obligatoirement une surface exempte de défauts au sens de ce qui précède, mais elle doit donner à la surface correspondante de l'élément optique moulé une forme dont la courbure générale se rapproche approximativement de celle de l'élément optique définitif.
L'ensemble étant porté à une température déterminée pendant un temps donné, la masse de résine se polymérise et se solidifie. La polymérisation peut n'être pas totale pour toute la masse, mais on constate qu'elle est complète dans la zone avoisinant la surface 2 qul, en principe, devra mouler la surface 6, la plus difficile à obtenir de l'élément optique. On remarque en 7 le vide créé par la contraction de la masse solidifiée, et l'on distingue les irrégularités de la surface 8 consécutives à cette contraction. Dans une deuxième phase du procédé, on exécute, à l'aide de moyens classiques bien connus des opticien s, un préformage, par exemple mécanique (meulage, etc.), ayant pour but de rendre aussi appropriés que possible, la courbure de la surface 8, son centrage, et le poids de l'élément optique.
On procède ensuite à un polissage et nettoyage de la surface 8 de l'élément optique.
On le présente ensuite dans une troisième phase, sens dessus dessous comme représenté à la fig. 2.
On dispose alors d'un moule 4a, dont la surface de contact Sa est exempte de défauts et doit déterminer la seconde surface de l'élément optique moulé. On a, au préalable, déposé, au centre de la surface Sa, une petite quantité liquide de monomère additionnelle non polymérisé 9 que vient écraser la masse 3 sous l'effet de son poids. On détermine ainsi la forme exacte du film 10 refoulé à partir de la masse additionnelle 9.
Cette troisième phase du procédé se termine par un échauffement du moule à température appropriée dans le but de compléter et de parfaire la polymérisation de l'ensemble de la masse et sa solidification.
On obtient ainsi un élément moulé parfaitement homogène, dans lequel il ne subsiste au contact des masses 3 et 10 absolument aucune trace de soudure, ni solution de continuité optique. I1 est évident que la masse 9 pourrait être appliquée directement sur la surface 8, par exemple au pinceau et non plus par le fait d'une expansion due à l'écrasement.
Dans la variante de la fig. 4, on a représenté en 1 1 un moule, en 12 un contre-moule et en 13 une masse de monomère supportant ledit contre-moule qui est relativement libre de suivre par un mouvement descendant le retrait de ladite masse lorsque celle-ci se contracte. Un guide 14, par exemple circulaire, maintient en position le contre-moule 12 lors de sa descente. Ce procédé n'est valable que pour la forme de l'élément optique représenté. Ces particularités éliminent toute surpression et évitent toute tension interne dans le matériau moulé. On peut ainsi obtenir une surface intermédiaire à polir, 8a, de l'élément optique, se rapprochant encore plus près de la sur face optique idéale que la surface 8 précédemment définie.