DE2346078C3 - Formmasse zur Herstellung von Distanzringen für Gießformen beim Herstellen optischer Kunststofflinsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Form stoff masse zur Herstellung von Distanzringen einer vorzugsweise aus Glas bestehende Formhälften aufweisenden Gießform zum Herstellen optischer Kunststofflinsen aus einem Gießharz, wie Diäthylertglykoi-bis-Allylcarbonat oder dergleichen, welche elastisch ist, mit dem Monomeren des Gießharzes in Wechselwirkung tritt und Polyisobutylen sowie ein weiteres Polyolefin neben anderen Zusätzen enthält, sowie ein Verfahren zum Herstellen von Distanzringen aus einer derartigen Kunststoffmasse.

Es ist heute allgemein üblich, optische Kunststofflinsen zur Verwendung als Brillengläser oder dergleichen aus einem Gießharz, wie vorzugsweise Diäthylenglycol-bis-Allylcarbonat, in Gießformen herzustellen, welche aus zwei polierte FormOächen aufweisenden, außen im wesentlichen zylindrischen Formhälften bestehen, die durch einen im Bereich der Trennfuge zwischen den Formhälften angeordneten Distanzring auf Abstand gehalten werden. Die Formhälften bestehen dabei vorzugsweise aus Glas oder aber einem anderen Material mit glatter Oberfläche, wie Glaskeramik oder Metall. Die die Formung der Linsenflächen bewirkenden Wandungen des Formhohlraumes, nämlich die obere und untere Wandung des Formhohlraumes, werden also von den entspre chend den gewünschten optischen Eigenschaften der herzustellenden optischen Kunststofflinse geformten Formflächen gebildet, während die Umfangswandung des Formhohlraumes durch den Distanzring gebildet ist, der nicht nur dazu dient, die Formhälften zur Auf rcchterhaltung des Formhohlraumes auf Abstand zu halten, sondern auch dazu dienen kann, die Formhälften miteinander zu verbinden und zu zentrieren. Die Herstellung der optischen Kunststoff linsen erfolgt bei derartigen Gießformen dadurch, daß in den Formhohlraum eine bestimmte Menge des monomeren Gießharzes eingebracht und dann dort, vorzugsweise unter Einwirkung von Wärme, auspolyttiCfisicrt wird.

Dahei tritt eine nicht unerhebliche Schrumpfung des Linsenkörpers auf, welche, wenn der Distanzring aus unnachgiebigem, starrem Material bestünde, dazu führen würde, daß der Linsenkörper sich während der Polymerisation von wenigstens einer der Formhälften löste, so daß die gewünschte präzise Oberflächenformung des Linsenkörpers nicht mehr erreicht werden könnte.

Um dies zu vermeiden, werden weithin elastische Distanzringe verwendet, die aus mit einem Weichmacher versehenen Polyvinylchlorid bestehen. Durch geeignete Einstellung des Weichmachergehaltes läßt sich die Distanzringmasse derart einstellen, daß der fertige Distanzring, welcher im allgemeinen aus dem Thermoplastischen Material im Spritzgießverfahren hergestellt wird, eine Shore-A-Härte von 65 bis 70 hat, wodurch erreicht wird, daß die Formhälften beim schrumpfen des Linsenkörpers während der Polymerisation ihren gegenseitigen Abstand um bis zu 10% des Anfangsabstandes verringern, so daß ein Ablösen des Linsenkörpers von den Formflächen verhindert wird.

Es hat sich gezeigt, daß der Weichmacher, der bei den auf der Grundlage von Polyvinylchlorid herge stellten Distanzringen der Kunststoffmasse in he trächtlichem Umfang zugesetzt werden muß, um die gewünschten elastischen Eigenschaften des Distanzringes in dem bei der Polymerisation von DiälhylenglycoI-bis-Allylcarbonat (CR 39) in Betracht korn menden Temperaturbereich von weniger als 50 ' C zu gewährleisten die Schrumpfung von Diäthylengly· coI-bis-Allycarbonat und damit bei unzureichender Elastizität des Distanzringes die Ablösung des Linsenkörpers von den Formflächen beginnt bei Verweil dung der am besten geeigneten Tieftemperaturkataly satoren, beispielsweise Cydohexylpercarbonat, bereits bei weniger als 45" C , an den Berührungsstel len mit dem Gießharz des Linsenkörpers in die Randbezirke des letzteren cindiffi^i'iieren und beim späteren Einfärben der Linsen unerwünschte Farbab weichungen bzw. Intensitätsänderungen der Lichtab sorption am Linsenrand verursachen kann. Mit anderen Worten, es gelingt zwar. Polyvinylchloriddistanzringe mit den gewünschten mechanischen Eigenschaf ten dadurch herzustellen, daß der Kunststoffmasse in geeignetem Umfang bekannte Weichmacher zugesetzt werden, jedoch haben diese Weichmaeherzu Sätze den Nachteil, mit dem Monomeren des Gießhar zes während der Polymerisation wntweder chemisch zu reagieren oder aber in das Gießharz hineinzudif fundieren, so daß die Randbereiche der herzustellen dm optischen Kunststofflinsen nicht mehr optisch einwandfrei sind.

Zur Vermeidung der Beeinträchtigung der opti sehen Qualität der Linsen im Randbereich durch ein diffundierenden Weichmacher ist bereits eine Kunst Stoffmasse der eingangs genannten Art hekanntge worden (US PS 2542 38dl. bei welcher das als Weichmacher dienende Polyisobutylen, mit einem Molekulargewicht von ctw.i 100000, mit unsuhstitu iertem Polyäthylen sowie einem Zusatz von Bleistearat als Verarbeitungshilfe gemischt ist. Die Kunststoffmasse wird in Granulatform hergestellt, woraufhin dann nach Erwärmung aus diesem thermoplastischen Materia! Distanzringe hergestellt werden können. Es hat sich gezeigt, daß diese bekannte Kunststoffmasse zwar die Beeinträchtigung der optischen Randcjualität der Linsenkörper durch eindif-

fundierenden Weichmacher verhindert, daß über die wirtschaftliche Herstellung von Distanzringen aus diesem Material nicht möglich ist. Dies beruht darauf, daß für die Distanzringe, wie bereits erwähnt, eine Shore-A-Härte von 65 bis 70 verlangt werden muli, ' um den mechanischen Anforderungen zu genügen, während bei einer Kunststoffmasse mit 50 Teilen Polyäthylen und 50 Teilen Polyisobutylen nach der US-PS 25423Ü6 beispielsweise erst eine Shore-A-Härte von 80 erreicht werden kann. Mit anderen "i Worten, der Polyisobutylenzusatz müßte noch über 50:50 hinaus gesteigei t werden, um auf den erforderlichen Sollwert von 65 bis 70 zu kommen. Dies ist aber nicht möglich, weil bei einem Material mit 50 Teilen Polyäthylen und 50 Teilen Polyisobutylen be- ' > reits die Grenze der Verarbeitbarkeit auf Schneck.cnspritzgießmaschinen erreicht ist, da sich bereits hier eine Brückenbildung des Granulates im Trichterhals zeigt und die Distanzring Spritzlinge in der Form kleben, so daß eine einwandfreie Entformung nicht mög- -'<' !ich ist. Die einwandfreie Entformusig des Distanz ring-Spritzüngs ist aber auch für die optische Qualität der herzustellenden Kunststofflinse von entscheidender Bedeutung, weil nämlich die Präzision der den Abstand der Formhälften definierenden Ringlippe, -'"> die vom Distanzring aus in den Formhohlraum zwi sehen die Formhälften vorspringt, die Qualität der herzustellenden Linse maßgeblich beeinflußt. Es ist mit anderen Worten bei dieser Kunststoffmasse nicht möglich, ohne Beeinträchtigung der Verarbeitbarkeit i» sowie der Oberflächengüte der hergestellten Distanz ringe auf die gewünschte Shore-A-Härte von 65 bis 70 zu kommen, wie es nur durch Steigerung des Polyisobutylenanteils erreicht werden könnte. Dies ist auch ohne weiteres erklärlich, weil nämlich Polyiso- r> butylen mit einem Molekulargewicht von ca. 800 (viskoses Öl) bis ca. 5 000000 (rohgummiartige Kon sistenz) für Klebstoffe und Dichtungsmassen verwen det wird. Verringert man den Polyisobutylenanteil bei den Masse; nach der US-PS 2 542386 auf weniger i» als 50%, wie es wiederum erforderlich wäre, um die gewünschte Verarbeitbarkeit /u gewährleisten und eine hohe Oberflächengüte der im Spritzgießverfahren hergestellten Distanzringe beizubehalten, so steigt wiederum die Shore A Härte auf 90, mit anderen η Worten, die mechanischen Eigenschaften der so hergestellten Distanzringe sind wesentlich schlechter als diejenigen der Polyvinylchlorid Distanzringe, sii daß es beim Auspolymerisieren des Gießharzes in der Gießform und dem dabü stattfindenden Schrumpfen in des Linsenkörpers zu einem Ablösen von den Form flächen k< mmt, mit allen damit verbundenen Konse quenzcn fur die optische (Jute der Kunststofflinsen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kunststoffmasse der eingangs genannten Gattung r, zu schaffen, welche nicht nur die gewünschten mecha nisch elastischen Eigenschaften der daraus herge stellten Distan/ringc gewährleistet, sondern die auch mit dem MonomereiulesGießhar/es während des Po lymensatmnspro/esscs nicht in Wechselwirkung tritt, wi Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines Distanzringes aus dieser Kunststoffmasse angegeben werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kunststoffmasse der eingangs genannten Art gelöst, μ welche

a) 30 bis 45 Gew.% Polyisobutylen;

b) 10 bis 18 Gew.% sulfochloriertes Polyäthylen;

c) 32 bis 41 Gew.% Äthylen-Vinyluzetat-Copolymere; und

d) H) bis 15 Gew.% Kreide aufweist.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Kunst Stoffmasse ist weiterhin gekennzeichnet durch einen Gehalt an Äthylen-VinyUizetat Copolymeren mit ei ner Shore-A-Härte von 84 von 25 bis 30 Gew.% und von Äthylen-Vinylazetat Copolymeren mit einer Shore-A-Härte von 75 von 7 bis 1 ί Gew.%: und durch einen Zusatz von etwa 0,5 Gew.% Wachs, Me thyler.butylphenol als Antioxydans sowie Antistatika.

Innerhalb der beanspruchten Grenzen hat sich eine Kunststoffmasse als besonders vorteilhaft erwiesen, welche 35,0 Gew.% Polyisobutylen, 15,0 Gew.% sulfochloriertes Polyäthylen, 27,5 Gew.% Äthylen Vi nylazetat-Copolymere mit einer Shore-A-Härte von 84, 10,0 Gew.% Äthylen-Vinylazetat-Copolymere miteinerShore-A-Härte von 75, 12,0 Gew.% Kreide, 0,35 Gew % Wachs, 0,13 Gew.% Mthylenbutylphe nol und 0,02 Gew.% Antistatik;· enthält.

Die Herstellung der Distanzringe ans einer Kunst Stoffmasse wird derart durchgeführt, daß zunächst das Polyisobutylen, das sulfochlorierte Polyäthylen und die Kreide einerseits sowie die beiden Athyicn-Vinylazetat-Copolymeren, das Wachs, das Methylenbutylphenol sowie die Antistatika andererseits für sich gemischt werden; daß anschließend die beiden Mi schungen im Verhältnis 1 : 1 zur fertigen Kunststoffmasse gemischt werden; und daß schließlich die Distanzringe durch Spritzgießen hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Kunststoffmasse gewährleistet einmal eine gute Spritzbarkeit, d. h. also eine leichte Entformbarkeit der hergestellten Distanzringe beim Spritzgießen, welche derjenigen von Weich Po lyvinylchlorid mit gleicher Shore-A-Härte von 65 70 entspricht. Auch die mechanischen Eigenschaften stimmen mit denjenigen des genannten Weich Poly vinylchlorids überein. Andererseits werden '^ie bei den bekannten Polyäthylen-Polyisobutyien Zusammensetzungen die Nachteile der chemischen Wechselwirkung zwischen dem fertigen Distanzring und dem Polymerisat sowie der Weichmacherdiffusiun vermieden, ohne daß hierfür eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften in Kauf genommen werden mußte. Mittels der erfii.dungsgiimäßen Kunststoffmasse lassen sich Distanzringe mit einer Höhe bis zu 25 mm bei einer Randdicke von nur etwa 2,5 mm in Mehrfach-Spritzgießformen, beispielsweise in Sechsfach-Spritzgießformen, in Massenfertigung herstellen. Die im genannten Shore A Härte-Bereich von 65 70 bisher nur bei Distanzringen aus Weich-Polyvinylchlorid bekannte leichte Entformbarkeit der Distanzringe ist für die Fertigung von Kunststofflinsen mit uioptrischer Wirkung von erheblicher Bedeutung. Nur wenn das Entformen der Distar/ringe ohne starke mechanische Einwirkungen erfolgen kann, wenn also der Auswerfer der Spritzgießform die Dr stanzringe unter sehr geringem Druck entformen kann, bleibt di ■ empfindliche Ringlippe, welche Durchmesser und Linsendicke und mit letzterer auch die dioptrische Wirkung, nämlich den Sclieitclbrecliwert, bestimmt, unbeschädigt. Dies ist bei allen bisher bekannten spritzgießbaren thermoplastischen Massen des erforderlichen Shore-A-Härte-Bereiehes nicht der Fall.

Weiterhin hat die erfindungsgemäße Kunststoffmasse den Vorteil, daß wegen der im Vergleich zu einem Polyolefin-Distanzring geringeren Steifigkeit

eine hervorragende Dichtung unter Wasser gewährleistet ist. Hierdurch lassen sich die an sich bekannten Vorteile der Polymerisation im Wasserbad, bei der also Wasser als wärmeaustauschbares und wärmezuführcndes Medium verwendet wird, voll auszutzcn. Schließlich haben Distanzringe aus der erfindungsgemäßen Kunststoffmasse gegenüber Distanzringen auf Polyäthylen/Polyisobutylen-Basis den Vorteil, dall die hergestellte Kunststofflinse nach Abschluß der Polymerisation leicht entformt werden kann. Bei den Distanzringen auf der Basis von Polyäthylen/Polyisobutylen tritt nämlich eine Haftung des Diäthyleiiglycol-bis-Allylcarbonats am Polyisobutylen bzw. am Polyäthylen ein, wodurch nicht nur das Ausformen erschwert wird, sondern sich auch Schrumpfungsbehinderungen während des Polymerisationsvorganges ergeben, welche zu ringförmigen optischen Spannungen oder Rissen am Linsenrand führen können. Dies ist insbesondere dann zu besorgen, wenn es sich um die Herstellung von Brillenscheiben mit hoher dioptrischer Wirkung, nämlich mit ++5,0 Dioptrien, handelt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel an Hand der schematischen Zeichnung im einzelnen beschrieben sind.

Die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung zeigt einen Distanzring aus einer Kunststoffmasse nach der Erfindung im axialen Schnitt.

Wie die Zeichnung zeigt, weist der Distanzring, der eine äußere, zylindrische Seitenwandung 10 hat, auf seiner Innenseite zwei Dichtungsflächen 12, 14 für den Eingriff mit den von jeweils einer Seite anzusetzenden Formhälften auf. Eine Ringlippe 16 zwischen 12 und 14 definiert den Abstand der Formhälften sowie, auf Grund ihrer elastischen Eigenschaften, die bei der Polymerisation auftretende Abstandsänderung der Formhälften, die bis zu 10% des Anfangsabstandes betragen kann, um so ein Ablösen des sich

verfestigenden Linsenkörpers von den Formflächen zu verhindern.

Im folgenden wird die Herstellung des Dislanzringes an Hand eines Beispieles erläutert.

Beispiel

Zunächst wird aus 35,0 Gcw.% Polyisobutylen, 15,0 Gew.% sulfochloriertem Polyäthylen sowie 12,0 Gew.% Kreide als Füllstoff eine erste Mischung hergestellt. Anschließend wird eine zweite Mischung aus 27,5 Gew.% Äthylcn-Vinylazetat-Copolymerem mit einer Shore-A-Härtc von 84, 10,0 Gew.% Äthylcn-Vinylazetat-Copolymcrem mit einer Shore-A-Härtc von 75, 0,35 Gcw.% Wachs, 0,13 Gew.% Methylenn butylphenol als Antioxydans sowie 0,02 Gew.% Antistatika hergestellt. Schließlich werden die beiden Mischungen im Verhältnis 1:1 zur fertigen Kunststoffmasse gemischt. Ein hieraus hergestelltes Granulat läßt sich als thermoplastisches Material im Spritzgießen verfahren leicht verarbeiten. Demgemäß werden die erfindungsgemäßen Distanzringe in Mehrfach-Spritzgießformen mittels dieses Granulates hergestellt, wobei die maximale Höhe der Distanzringe 25 mm und die Randdicke lediglich 2,5 mm beträgt.

Die vorstehende spritzgießbare Kunststoffmasse in Granulatform gewährleistet eine geringe Schrumpfung der Distanzringe sowie wcich-elalstische Eigenschaften, nämlich eine Shorc-A-Härte von etwa 70. Außerdem ist die Kunststoffmasse chemisch neutral und antiadhäsiv, wobei ihr Erweichungsverhalten demjenigen der DiäthylenglycoI-bis-Allylcarbonat-Schrumpfung während des Polymerisationsprozesses entspricht. Ein besonderer Vorteil besteht noch darin, daß die aus erfindungsgemäßen Kunststoffmassen Ji hergestellten Distanzringe nach einmaliger Verwendung nicht weggeworfen werden müssen. Vielmehr lassen sich die Distanzringe nach ihrer Verwendung zerkleinern, woraufhin das so erhaltene Granulat erneut gespritzt werden kann.

Hierzu I Blatt Zeichnuneen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Formmasse zur Herstellung von Distanzringen für Gießformen beim Herstellen optischer Kunststofflinsen aus einem Gießharz, bestehend aus:

a) 80 bis 120 Gewichtsteilen Polyisobutylen;

b) 30 bis 50 Gewichtsteilen sulfochloriertem Polyäthylen;

c) 90 bis 110 Gewichtsteilen Äthylen-Vinylacetat-Copolymeren; und

d) 30 bis 40 Gewichtsteilen Kreide.

2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse zusätzlich etwa 1 Gewichtsteil Wachs, 0,3 Gewichtsteile Methylbutylphenol als Antioxidans sowie 0,05 Gewichtsteile übliche Antistatika und als Komponente c) ein Gemisch aus 70 bis 80 Gewichtsteilen eines Äthylen-Vitwlacetat-Mischpolymerisates mit einer Shore-A Karte von 84 und 20 bis 30 Ge wichtsteilen eines Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymerisates mit einer Shore-A-Härte von 75 enthält.