CN101754834A - 镜片上块和去块方法和相关装置 - Google Patents

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Abstract

一种将固定在眼用镜片垫块的热塑性垫块(2)上的镜片组件(1)去块的方法，其包括以下步骤：a)对固定在所述热塑性垫块(2)上的所述镜片组件(1)的表面(14)施加推动应变，b)在所述镜片组件(1)与所述热塑性垫块(2)之间的界面处提供暖气流，其中在所述镜片组件(1)与所述热塑性垫块(2)之间的所述界面处提供所述暖气流期间维持所述推动应变，其中获得步骤a)的所述推动应变而施加的应力大于或等于0.1MPa和/或小于或等于1MPa，且其中步骤b)的所述暖气流的温度大于或等于30°和/或小于或等于70℃。

Description

镜片上块和去块方法和相关装置
本发明涉及一种镜片上块和去块方法和装置，其用于将眼用镜片粘附到眼用镜片生产中的常规加工、研磨和处理设备所采用的镜片垫块(lensblock)。
制备光学镜片或眼用镜片的工艺开始于未加工的或半成品的玻璃或塑料镜片毛坯。通常，半成品的镜片毛坯具有已完成抛光的正面和未加工的背面。通过从镜片毛坯的背面研磨掉材料，产生所需的矫正质量要求。随后，对已被赋予矫正质量要求的表面进行抛光，且经如此处理的镜片毛坯的外围边缘具备最终所需轮廓，借此形成经修整的光学镜片或眼用镜片。镜片毛坯可为塑料或玻璃镜片毛坯。
在这些各种处理操作期间有必要安全地维持镜片毛坯在准确的对齐位置上以及在镜片垫块上。此程序常被称为“镜片上块”(lens blocking)。
此前采用各种材料来将镜片毛坯紧固到镜片垫块。这些材料包含胶水、沥青和低温可熔金属合金。使用胶水和沥青除了会很脏之外还遭受大体上不可再使用或不可回收的缺点。虽然使用低温金属合金的现有技术消除了使用胶水和沥青所遇到的这些缺点中的某些缺点，然而，这些金属合金在其制备及其回收中的使用均造成显著的环境和健康危害，尤其是因为这些合金最经常是由例如镉、锡、铅和铋等金属时。在这些金属中，铅和镉是最具毒性的。铅是较强的原生质毒，且可通过摄食、吸入和皮肤吸收而进入人体。镉中毒在许多方式上类似于铅，且以与铅相同的方式进入人体。类似于铅，镉积存在肝脏、肾和骨骼中。用于配制此些合金以及用以实现将其再次用作将镜片毛坯紧固到镜片垫块的材料的回收过程的程序因此使工人暴露于恶劣的环境和健康危害。常通过使用经受烧结和热处理工艺的粉末或微粒金属来完成这些合金的形成。这些金属的烟和/或灰尘粒子被释放到周围大气中，进而对配制这些合金的人产生环境和健康危害。对于试图回收用过的低温金属合金上块材料的那些人存在相同的危害。
为克服这些问题，已开发有机低收缩材料用作镜片上块材料。
“3M Innovative Properties”公司名下的专利US 6,036,313揭示了适合于以热塑性材料进行镜片上块的化合物族群的实例。
所揭示的上块组合物具有许多优于传统金属合金材料的优点。举例来说，镜片上块组合物是非毒性的、环境安全的，且优选为可生物降解的。所述材料优选地可与现有的处理设备一起使用且可重复利用。可使用的眼用镜片垫块可包括热塑性上块组合物的经固化质量体。上块组合物可包括ε-己内酯(epsilon-caprolactone)的均聚物(homopolymer)或共聚物(copolymer)，且优选具有至少3,000的数均分子量(number average molecular weight)、在21℃下至少69MPa(兆帕)的平均弯曲模量(mean bending modulus)，或在21℃下至少1MPa的平均挠曲强度(mean flexural strength)。组合物在21℃下为固体，且具有足够低的熔点或软化点，使得在组合物的熔点或软化点下时将其放置邻近于眼用镜片毛坯时不会损坏镜片毛坯。组合物还具有对镜片毛坯或镜片毛坯涂层或带的足够粘着力以在生产程序期间固持着眼用镜片。
所述文献还揭示眼用镜片上块套件，其包括热塑性上块组合物和可选的镜片毛坯带或涂层和/或预成形基底垫块。举例来说，预成形基底垫块包括具有负锥形外围边缘的前部分。预成形基底垫块容易地保持热塑性上块组合物，还可在使用之后从其分离。镜片毛坯带是可保形的，且包括具有极性和非极性半部两者的共聚物背衬(polymer backing)。通过调节极性与非极性半部的比率，可调节对热塑性上块组合物的粘着力。
此文献还揭示一种固持眼用镜片毛坯的方法，其包括以下步骤：
-提供如上所述的镜片上块组合物；
-将镜片上块组合物加热到其熔点或软化点；
-提供抵靠镜片毛坯的上块材料接纳腔(receiving cavity)；
-在接纳腔内形成眼用镜片上块组合物；以及
-允许所述组合物固化(solidify)。
可选地，也描述了一种固持眼用镜片毛坯的方法，其包括以下步骤：
-提供眼用镜片垫块，其包括热塑性上块组合物的经固化的质量体，且优选地包括吸热材料；
-加热镜片上块组合物的表面至其熔点或软化点；
-抵靠镜片上块组合物的经软化的表面定位镜片毛坯；以及
-允许组合物再固化(resolidify)。
然而，发明人已注意到，从镜片毛坯或从镜片毛坯带或涂层分离热塑性上块组合物是个问题。此去块步骤(deblocking step)一般包括锤击步骤(hammering step)，且在热塑性上块组合物与镜片毛坯或者镜片毛坯带或涂层之间的界面处产生裂开。
所述步骤需要操作员，常常在从研磨机上分离开眼用镜片垫块之后进行，并且非常耗时且可能给最终镜片带来缺陷。
WO 03/018253揭示了一种镜片垫块以及相关的去块设备和方法，其中经加压流体和/或活塞充当去块构件。该去块操作是剧烈的，且提供镜片减震器以避免镜片损坏。
因此，仍需要对固定在眼用镜片垫块的热塑性垫块上的镜片组件(单独镜片毛坯或经涂覆或以带覆盖的镜片毛坯)的去块操作进行改进。
因此，本发明的目的是改进去块步骤以增强所得镜片的质量。
根据本发明，通过一种将固定在眼用眼用镜片垫块的热塑性垫块上的镜片组件的去块的方法而获得此目的，所述方法包括以下步骤：
a)对固定在所述热塑性垫块上的所述镜片组件的表面施加推动应变(pushing strain)，
b)在所述镜片组件与所述热塑性垫块之间的界面处提供暖气流，
其中在所述镜片组件与所述热塑性垫块之间的所述界面处提供所述暖气流期间维持所述推动应变，其中获得步骤a)的所述推动应变而施加的应力大于或等于0.1MPa和/或小于或等于1MPa，且其中步骤b)的所述暖气流的温度大于或等于30°和/或小于或等于70℃。
根据本发明，“热塑性垫块”是包括至少一种热塑性材料的材料垫块。热塑性材料可在被加热时再熔化或软化，且在熔化或软化之后冷却时重铸(remolded)。大多数热塑性材料是高分子量聚合物(high molecular weightpolymers)，其链通过弱范德华力(weak van der Waals force)(聚乙烯，polyethylene)、较强的偶极相互作用(dipole-dipole interactions)和氢键结合(hydrogen bonding)(尼龙，nylon)或甚至芳香环(aromatic rings)的堆叠(聚苯乙烯，polystyrene)而关联。许多热塑性材料是附加聚合物(additionpolymers)，例如聚乙烯和聚丙烯(polypropylene)等的乙烯基链生长聚合物(vinyl chain-growth polymers)。热塑性无机材料可包括添加剂(例如，增塑剂、稳定剂、颜料)和/或填充剂(例如矿物和/或有机填充剂，例如硼、碳、粘土、玻璃、纤维素、金属、氧化物、芳胺、聚氨酯…，填充剂可具有不同几何形状，例如颗粒、薄片、短纤维或长纤维，…)。
由于选定的参数，去块是软式的，且不必提供镜片减震器。镜片组件的底部表面与热塑性垫块的上部表面之间的界面处的减聚力是渐进的，且最终镜片的质量得以完全保留。
根据可单独或组合考虑的其它实施例，
-所述镜片组件是单独镜片毛坯，或者所述镜片组件是镜片毛坯和施加于靠近所述热塑性垫块的镜片毛坯表面的涂层或带，
-镜片毛坯可为塑料或玻璃镜片毛坯，
-通过将管移动通过所述热塑性垫块以接触固定在所述热塑性垫块上的所述镜片组件的所述表面，且进一步移动所述管以推动所述镜片组件，而获得步骤a)的所述推动应变，
-步骤b)的所述暖气流的所述相对湿度大于或等于75％且小于或等于100％，
-将水滴雾化到所述暖气流中，
-步骤b)的所述暖气流的压力大于或等于0.5bar(巴)和/或小于或等于6bar，例如大于或等于2.5bar和/或小于或等于3bar，
-步骤b)的所述暖气流的气体是空气，
-所述管是还用以在所述镜片组件与所述热塑性垫块之间的所述界面处提供所述暖气流的中空管，
-将所述管放置于所述热塑性垫块的中心。
本发明还涉及一种对镜片组件进行研磨和/或抛光和/或边缘加工的方法，其包括以下步骤：
-提供热塑性垫块，
-将所述热塑性垫块加热到其至少一部分将在适度压力下流动的温度，
-将所述镜片放置于所述热塑性垫块的所述部分上，
-允许所述热塑性垫块流动部分固化，借此粘附所述镜片组件，
-加工所述镜片组件，例如研磨和/或抛光和/或边缘加工，
-如先前所提到将所述镜片组件去块。
本发明还涉及一种眼用镜片垫块，其包括用以允许镜片组件粘附在上面的热塑性垫块，其中所述热塑性垫块具备在其中放置移动中空管的孔，且所述孔是中心孔。
根据所述眼用镜片垫块的其它实施例，所述眼用镜片垫块和所述热塑性垫块是由热塑性材料制成的单独零件。
现在将参看附图描述本发明的非限制性实施例，其中图1是固定在根据本发明的眼用镜片垫块上的镜片组件的横截面图。
所属领域的技术人员了解，图中的元件是出于简单和清楚起见而进行说明，且不一定按比例绘制。举例来说，图中的元件中的某些元件的尺寸可能相对于其它元件而夸大了，以有助于改善对本发明的实施例的理解。
词语“上部”和“底部”指示当眼用镜片垫块经布置以使得待加工的镜片毛坯表面大体上位于水平平面中时相对于眼用镜片垫块的位置。
镜片组件1包括镜片毛坯10，其具有待加工的上部表面11和上面已固定有保护带13的底部表面12。上部表面11可为平面或者凹面或凸面。
热塑性垫块2是可插入固持工具(图中未示出)的卡盘或固定零件中的眼用镜片垫块。所述固持工具可为车床或其它移动诱发机器的部分。
热塑性垫块2包括底部表面24和用于将其定位在卡盘或固定零件中的孔25、将由卡盘或固定工具挤压的中心圆柱形零件23，以及具有上部表面21的上部部分22，所述上部表面21上面放置有待加工的镜片组件1的底部表面14。
热塑性垫块2包括显现于上部表面21上且穿过热塑性垫块2的圆柱形孔26。
必须注意，图1的热塑性垫块2是眼用镜片垫块，但本发明不限于此布置，且所述热塑性垫块可为常规眼用镜片垫块的部分，其包含腔，所述腔中放置镜片上块材料，且经常在安置镜片组件10之后注射。此腔可用以放置根据本发明的热塑性垫块。
管3插入热塑性垫块2的孔26中，且优选在热塑性垫块中略受挤压，以防止流体在管3与热塑性垫块2之间流动。管3可在热塑性材料2内移动，以便使其上部表面32接触镜片组件1的底部表面14。
管3具有可连接到气体入口(图中未示出)的底部表面33以及薄管壁31。
管3具有圆形截面，但其它管截面也是合适的，例如椭圆形或正方形截面。
举例来说，热塑性垫块2的高度是25mm，其在上部部分22中的外径是70mm，其在中心圆柱形零件23中的外径是43mm，孔26的直径是5mm，且管3的内径是3.8mm。
举例来说，镜片组件1的外径是80mm。
热塑性垫块2的热塑性材料在比镜片组件的材料可裂解或流动的温度小的低温下熔化或软化。优选地，热塑性上块组合物的熔点或软化点是在45℃与75℃之间。合适的热塑性上块组合物可选自由以下各物组成的群组：聚酯(polyesters)、聚氨酯(polyurethanes)、乙烯共聚物的离子键树脂(ionomerresins of ethylene copolymers)、聚酯-聚硅氧烷嵌段共聚物(polyester-polysiloxane block copolymers)、分段共聚多酯和聚醚酯(segmentedco polyesters and polyetheresters)、乙烯醋酸乙烯树脂和共聚物(ethylene vinylacetate resins and copolymers)、蜡(waxes)、聚己酸内酯(polycaprolactones)及其掺和物。
所述组合物可包括ε-己内酯的均聚物或共聚物。
热塑性上块组合物的实例在先前引用的专利US 6,036,313中给出，且适合于本发明。
镜片组件1的镜片毛坯10是塑料或玻璃镜片毛坯。
优选地，固定在镜片毛坯10的底部表面12上的保护带13具有压敏粘着剂表面和不剥落的增粘表面。带13有助于将镜片毛坯1稳固粘结到热塑性垫块2。
优选的带是顺应的，也就是说，其遵循镜片毛坯的曲率而没有任何折皱或气泡；且是半透明的，也就是说，其准许光从中通过。因此，镜片可在上块之前在适当装置中在视觉上对准。再者，当从镜片移除优选的带时，其实际上不留下任何粘着剂残余物。因此，在可使用镜片之前无需对镜片执行凌乱且耗时的清洁操作。
尽管存在此清洁的可除去性，但合适的带可展现出对镜片毛坯和热塑性上块组合物两者的优良粘着。另外，所述带可能够承受在表面加工和边缘加工操作期间遇到的剪切力。因此，在这些操作中镜片始终被固持在准确位置。通过使用带而提供的增加益处是向镜片提供的免于遭受热和机械冲击的保护。
带的暴露表面(即，背对镜片毛坯的非粘着表面)的组合物可经选择以便实现与特定热塑性上块组合物的所需程度的粘着。
合适的带的实例在先前引用的专利US 6,036,313中给出。
举例来说，由3M公司出售且称为1640和1641的带是尤其合适的。
根据本发明的一个实施例，例如用UV或IR灯对热塑性垫块2的上部表面21进行加热，以便使薄的上块材料区熔化或软化。随后将镜片组件1放置于所述熔化或软化区上，且在镜片组件上施加适度压力。在上块材料的冷却之后将镜片组件紧固地上块，且使用用以提供研磨和/或抛光和/或边缘加工的常规工具来加工镜片毛坯。
在加工镜片毛坯之后，将镜片组件去块且从上块材料脱离。
管32在热塑性垫块孔26内移动，且接触镜片组件1的底部表面14。
管3的上部表面32按压在镜片组件底部表面14上，以便施加0.1与1MPa之间的压力。轻微的减聚力(de-cohesion)出现在镜片组件1的底部表面14与热塑性垫块2的上部表面21之间的界面处。
以0.5与6bar之间的压力将暖空气引入管3内。
管3的上部表面32继续按压在镜片组件底部表面14上，以便施加0.1与1MPa之间的应力。
所述暖空气可具有至少75％的湿度、30℃与70℃之间的温度。
管3的上部表面32的小孔充当喷嘴，且使暖空气流分层(laminate)。
暖的分层空气流沿着镜片组件1的底部表面14与热塑性垫块2的上部表面21之间的界面传播。
减聚力沿着镜片组件1的底部表面14与热塑性垫块2的上部表面21之间的界面快速传播，随后可在无任何损坏的情况下非常容易地将镜片组件1去块。
根据此实施例，推动应变是垂直的，且气流大体上水平传播。
在将镜片组件1去块之后从镜片毛坯10上移除带13。
热塑性垫块2可快速地再用于加工另一镜片毛坯。
发明人已注意到，使用此去块方法可避免锤击，且保留了镜片毛坯质量。
令人惊讶的是，发明人已注意到，将镜片组件的表面上的适度推动应变和镜片组件与热塑性材料之间的界面处的暖气流进行组合允许快速地且以低应变水平地将镜片组件去块。
已进行不同的实验，且发明人已观察到，当暖气体的相对湿度和/或温度增加时，镜片组件的表面上的推动应变可减小。
将雾化的水引入暖气流中已被识别为尤其有效的解决方案。
根据本发明的一个实施例，对应于热塑性垫块的热塑性材料的熔化开始的温度(发动温度，onset temperature)在45℃与50℃之间(例如约48℃)，其峰值温度(peak temperature)在53℃与58℃之间(例如约56℃)，其对应于熔化结束的温度(结束温度，end temperature)在55℃与60℃之间(例如约59℃)。
根据本发明的一个实施例，步骤b)的暖气流的温度等于或大于对应于热塑性垫块的热塑性材料的熔化的开始的温度(发动温度)。
根据本发明的一个实施例，步骤b)的暖气流的温度等于或小于对应于热塑性垫块的热塑性材料的熔化的结束的温度(结束温度)。
根据本发明的一个实施例，暖气流的温度等于或大于热塑性垫块的热塑性材料的熔点或软化点。
上文已在未限制一般发明性概念的情况下借助于实施例描述了本发明，根据权利要求书和说明书的概要部分将明白所述一般发明性概念。

Claims (14)

1.一种将固定在眼用镜片垫块的热塑性垫块(2)上的镜片组件(1)去块的方法，其包括以下步骤：
a)对固定在所述热塑性垫块(2)上的所述镜片组件(1)的表面(14)施加推动应变，
b)在所述镜片组件(1)与所述热塑性垫块(2)之间的界面处提供暖气流，其特征在于，在所述镜片组件(1)与所述热塑性垫块(2)之间的所述界面处提供所述暖气流期间维持所述推动应变，其中获得步骤a)的所述推动应变而施加的应力大于或等于0.1MPa和/或小于或等于1MPa，并且其中步骤
b)的所述暖气流的温度大于或等于30°和/或小于或等于70℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镜片组件(1)是单独镜片毛坯(10)，或者所述镜片组件(1)是镜片毛坯(10)和施加于靠近所述热塑性垫块(2)的镜片毛坯表面(12)的涂层或带(13)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过将管(3)移动通过所述热塑性垫块(2)以接触固定在所述热塑性垫块(2)上的所述镜片组件(1)的所述表面(14)，且进一步移动所述管(3)以推动所述镜片组件(1)，而获得步骤a)的所述推动应变。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤b)的所述暖气流的相对湿度大于或等于75％且小于或等于100％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将水滴雾化到所述暖气流中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤b)的所述暖气流的压力大于或等于0.5bar和/或小于或等于6bar，例如大于或等于2.5bar和/或小于或等于3bar。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，步骤b)的所述暖气流的气体是空气。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述管(3)是还用以在所述镜片组件(1)与所述热塑性垫块(2)之间的所述界面处提供所述暖气流的中空管。
9.根据权利要求3或8所述的方法，其特征在于，将所述管(3)放置于所述热塑性垫块(2)的中心。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述热塑性垫块(2)的热塑性材料的熔点或软化点是在45℃与75℃之间。
11.一种对镜片组件(1)进行研磨和/或抛光和/或边缘加工的方法，其包括以下步骤：
-提供热塑性垫块(2)，
-将所述热塑性垫块(2)加热到其至少一部分将在适度压力下流动的温度，
-将所述镜片放置于所述热塑性垫块的所述部分上，
-允许所述热塑性垫块流动部分固化，借此粘附所述镜片组件(1)，
-加工所述镜片组件(1)，
-根据权利要求1到10所述的方法将所述镜片组件(1)去块。
12.一种眼用镜片垫块，其包括热塑性垫块(2)，所述热塑性垫块(2)用以允许镜片组件(1)在其上上块，其特征在于，所述热塑性垫块(2)具备在其中放置移动中空管(3)的孔(26)，且其中所述孔(26)是中心孔。
13.根据前述权利要求所述的眼用镜片垫块，其特征在于，所述眼用镜片垫块和所述热塑性垫块(2)是由热塑性材料制成的单独零件。
14.根据权利要求12或13所述的眼用镜片垫块，其特征在于，所述热塑性垫块(2)的热塑性材料的熔点或软化点是在45℃与75℃之间。
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