DE2416830A1

DE2416830A1 - Verfahren zum herstellen von kunststoffgiessformen fuer die fertigung hochpolymerer formkoerper, insbesondere von brillenscheiben oder dergleichen, sowie danach hergestellte giessformen

Info

Publication number: DE2416830A1
Application number: DE19742416830
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Chem Dr Dislich; Helmut Fricke
Original assignee: Deutsche Spiegelglas AG
Current assignee: Deutsche Spiegelglas AG
Priority date: 1974-04-06
Filing date: 1974-04-06
Publication date: 1975-10-16
Also published as: DE2416830B2; FR2266587A2; FR2266587B2

Description

Deutsche Spiegelglas Aktiengesellschaft, 3224 Grünenplan

Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Gießformen für die Fertigung hochpolymerer Formkörper, insbesondere von Brillenscheiben oder dergleichen, sowie danach hergestellte Gießformen, Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanmeldung P 23 54 987.3-16)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen der Formhälften von Gießformen für die Fertigung hochpolymerer Formkörper, insbesondere von Kunststofflinsen mit optischer Oberflächenqualität, im Gießverfahren, bei dem die Formhälften der Linsengießform im Spritzgußverfahren aus Kunststoff in wenigstens eine, vorzugsweise aus Glaskeramik bestehende Formfläche mit optischer Qualität aufweisenden Spritzgieß-Stasunformen hergestellt werden,

nach Patent (Patentanmeldung P 23 54 987-3-16),

sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Linsengießform.

410

Büro Bremen:
D-2800 Bremen 1 Postfach 786. Peldsfraße • Telefon: (0421) * 74044 Telex : 244958 bopatd Telegr. : Dingramm, Bremen

509842/Ü867

Konten Bremen:
Bremer Bank, Bremen
(BLZ 29080010) 10014-W

PSchA Hamburg

(BLZ 20010020) 1260fs3-202

Büro München: D-8000 München 90 Schlotthaucr Straße 3

Telefon: (089) «2321 Telegr. : Tclepatent, München

Es ist bereits bekannt, Kunststofflinsen, insbesondere Brillenscheiben mit oder ohne optische Korrektur, aus klar durchsichtigen Epoxidharzen in zwei aus Glas bestehende Formhälften aufweisenden Linsengießformen zu gießen und die Brillenscheiben dann durch Temperaturerhöhung auszuhärten. Als Härter können dabei z.B. geeignete Amine oder Anhydride verwendet werden. Da jedoch alle Epoxidharzsysteme in bekannter Weise an Glasoberflächen außerordentlich gut haften, erfolgen beim Ausformen der Brillenscheiben muschelförmige Ausbrüche aus dem Formhälften-Glas, welche eine Tiefe von mehreren Millimetern haben können. Aus diesem Grunde ist die Abtrennung der ausgehärteten Epoxidscheibe von den Glas-Formhälften nur unter Zuhilfenahme von Formtrennmitteln der verschiedensten Zusammensetzung, beispielsweise von Polysiloxanharzen und Silikonölen, möglich..

Ein gravierender Nachteil dieser Trennmittelbehandlung besteht auch darin, daß sie nach jedem Gießvorgang wiederholt werden muß, wodurch sich ein zusätzlicher Arbeitsgang ergibt. Trotzdem läßt es sich nicht vermeiden, daß nach mehreren Gießvorgängen iauschelartige Glasausbrüche eintreten. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß eine Reaktion des Epoxidharzsystems mit der Glasoberfläche durch das Trennmittel hindurch eintritt. Da Glasformen durch ihre Herstellungsart, insbesondere durch das die optische Oberflächenqualität der Formflächen gewährleistende Schleifen und Polieren, teuer sind, wird die Wirtschaftlichkeit des Abgießens von Epoxidharzscheiben in derartigen Glasformen stark beeinträchtigt. Ein weiterer !!achteil besteht darin, daß bei jedem Gießvorgang ein Teil des frisch auf die Glas-Formhälften aufgebrachten Trennmittels auf dem Gießling, also der Brillenscheibe, verbleibt, wodurch spätere Nachbearbeitungsschritte beeinträchtigt werden, beispielsweise

- 2 509842/0867

das Aufbringen von wischfestigkeitserhönenden Schichten oder das Einfärben. Die wischfestigkeiterhöhenden Schichten, "beispielsweise aufgedampftes Quarzglas oder Hehrkomponentenoxidglas oder auch Polysiloxanschichten, sind "bekannt. Ihre Haftfestigkeit auf dem Substrat, also auf der Epoxidharz-Brillenscheibe, wird durch verbleibendes Trennmittel verringert. Da Einfärbungen von Epoxidscheiben häufig im Tauchverfahren erfolgen, wobei der Farbstoff in die Oberfläche des Epoxidharzes eindiffundiert, ergeben sich häufig Unregelmäßigkeiten, weil der Diffusionsvorgang durch zurückgebliebene Trennmittelreste beeinträchtigt wird.

Durch das Hauptpatent (Patentanmeldung F 23 54 987.3-16) ist bereits der allgemeine Vorschlag gemacht worden, die iOrmhälften der Linsengießform nicht aus Glas, sondern aus geeigneten Kunststoffen im Spritzgießverfahren herzustellen, wobei die entsprechende Spritzgieß-Stammform naturgemäß Formflachen aufweisen muß, die eine optische Oberflächenqualität besitzen, welche dann beim Spritzgußvorgang auf die Linsengießform-Formhälften übertragen wird, so daß die beim eigentlichen Gießvorgang, der zur Herstellung der Kunststoff-Brillenscheiben führt, am Polymerisat anliegenden Formflachen die Oberflächenqualität der ursprünglichen Stammform-iOrmflächen aufweisen.' Besonders gut gelingt dies, wenn die I?ormf lachen der Spritzguß-Stammform aus Glaskeramik besteht, wie es im einzelnen im Hauptpatent erläutert ist.

Während im Hauptpatent hinsichtlich des für die Herstellung der Kunststoff-Formhälften der Linsengießform verwendeten Kunststoffes die begrenzte Lehre gegeben werden konnte, hierfür ein thermoplastisches Polyamid oder Polyäthylenterephthalat zu verwenden, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in Weiterbildung des Erfindungsgedankens des

- 3 509842/0867

Hauptpatentes eine Vielzahl geeigneter Materialien für die Verwendung als Formhälftenmaterial für das Gießen von aus Epoxidharzen verschiedenster Zusammensetzung bestehenden Brillenscheiben oder dergleichen anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß zum Herstellen von Linsengießformen für die Fertigung von aus Epoxidharzen bestehenden Kunststofflinsen die Formhälften aus Polyacetalen, Polyamiden, Polyolefinen, wie Polypropylen, Polytetramethylenterephtalat, oder Polyestern, insbesondere aus Polyphenylenoxid, Polyäthylen oder Polyfluorcarbonen sowie allgemein Kunststoffen mit einem Gehalt von wenigstens 2 % Polyfluorcarbonen, gespritzt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß Formhälften mit einer Mindestdicke von 3,0 mm aus Kunststoffen der genannten Art mit einem

Ε-Modul unterhalb 25 000 kp/cm gespritzt werden. Stattdessen kann es vorgesehen sein, daß Formhälften mit einer Maximaldicke von 2,5 mm aus Kunststoffen der genannten

2 Art mit einem Ε-Modul oberhalb 25 000 kp/cm gespritzt werden.

Eine erfindungsgemäße Linsengießform zur Durchführung des angegebenen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften aus Polyacetalen, Polyamiden, Polyolefinen, wie Polypropylen, Polytetramethylenterephthalat, oder Polyestern, insbesondere aus Polyphenylenoxid, Polyäthylen oder Polyfluorcarbonen sowie allgemein Kunststoffen mit einem Gehalt von wenigstens 2 % Polyfluorcarbonen, gespritzt sind.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag, zum Gießen von Bril-

509842/0867

lenscheiben ohne optische Wirkung und von Korrektionslinsen aus Epoxidharzen gespritzte Kunststoff-Formen aus Polyacetalen, Polyamiden, Polyolefinen, z.B. Polypropylen, Polytetramethylenterephüalat, Polyestern, insbesondere jedoch Polyphenylenoxid, Polyäthylen und PoIyfluorcarbonen sowie Kunststoffen, die mindestens 2 % Polyfluorcarbone enthalten, zu verwenden, wobei in die so hergestellten lOrmhälften ein Epoxidharzhärtergemisch eingegossen, durch Temperaturerhöhung ausgehärtet und die Scheibe oder Linse entformt wird, werden sämtliche vorstehend angegebenen Nachteile der bisher verwendeten Glasformen, welche den Einsatz von Trennmitteln erfordern, vermieden, wobei sich zusätzliche weitere Vorteile durch die spezielle Zusammensetzung der erfindungsgemäß verviendeten Kunststoffe gegeben sind.

Bei der Verwendung von Linsengießformen nach der Erfindung treten Ausbrüche aus der Kunststoffoberfläche der Linsengießform-Pormhälften nicht auf. Ohne Verwendung irgendeines Trennmittels lassen sich die Gießlinge mühelos ablösen, und zwar entweder durch einfaches Herausnehmen oder aber durch leichte mechanische Hilfe, je nach dem verwendeten Kunststoff, wie weiter unten noch erläutert wird. Hierdurch entfallen sämtliche vorstehend angegebenen Nachteile, nämlich sowohl der zusätzliche Arbeitsschritt, den das Einbringen des Trennmittels bei Glasformen nach jedem Gießvorgang mit sich bringt, als auch die Verwendung von Formtrennmitteln mit den entsprechenden Nachteilen bei den nachfolgenden Bearbeitungsschritten. Ein außerordentlich wichtiger, zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht, ebenso wie beim Hauptpatent, darin, daß die Kunststoff-Linsengießformen im Spritzgußverfahren sehr schnell und rationell in großer Stückzahl hergestellt werden können, während die Herstellung von Glasformen durch Schleifen und Polieren

- 5 509842/0867

sehr aufwendig ist. Die erfindungsgemäß hergestellten Formhälften können mehrfach benutzt werden. Wenn im Laufe der Zeit nach mehrfacher Verwendung.durch eingeschleppte Staubpartikel oder dergleichen die Formflächen verkratzt werden, können die Formen zerkleinert und das so gewonnene Material wieder verspritzt werden, letzteres jedoch nur in den seltenen Fällen der Verwendung von Kunststoffen mit verhältnismäßig hohen Materialkosten.

Die Herstellung von Brillenscheiben erfolgt mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Linsengießformen in der Weise, daß· in die waagerecht liegende, konkave Formhälfte zunächst Epoxidharzhärtergemisch gefüllt wird. Anschließend wird ein Distanzring aufgelegt, woraufhin die zweite Formhälfte derart aufgelegt wird, daß keine Luftblasen im Formhohlraum enthalten sind. In einem Wärmeschrank wird durch Temperaturerhöhung ausgehärtet, worin der Epoxidharzgießling der Form entnommen werden kann. Die Trennung der Formhälften kann nach Abziehen des Distanzringes von Hand oder mittels mechanischer Nachhilfe erfolgen, gegebenenfalls unter Zwischenschieben eines Trennkeiles, je nach dem verwendeten Kunststoff.

Die Lehre der Erfindung basiert wesentlich auf der Einsicht, daß nicht alle Kunststoffe als Material für die Linsengießformen geeignet sind. So ist die Haftung des Epoxidharzes an Polysulfon, Polyamid 6.6 und PoIycarbonat so stark, daß ein Entformen ohne Beschädigung der Brillenscheibe nicht möglich ist. Gemäß der Erfindung eignen sich.insbesondere, und dies wird als erfindungswesentlich angesehen, Polyphenylenoxid, Polyäthylen, Fluorcarbonharze sowie solche Kunststoffe, die mindestens 2 % Fluorcarbonharze enthalten, außerdem Polyacetale, Polyamid-11 und Polyamid-12, Polyolefine, wie z.B. Polypropylen, Polytetramethylenterephthalst und

- 6 509842/0867

Polyester für die Herstellung der Linsengießformen. Eine merkliche Rolle spielt ebenfalls" der Elastizitätsmodul der verwendeten Kunststoffe. Sind die Formhälften hinreichend dick, beispielsweise etwa 3 bis 5 nun dick, so sind sämtliche vorstehend genannten Kunststoffe verwendbar. Werden jedoch aus Materialersparnissgründen dünnere Formhälften, beispielsweise mit einer Dicke von 2,5 mm, gewählt, so empfehlen sich Kunststoffe mit einem E-Modul von mehr als 25 000 kp/cm , wie z.B. Polyphenylenoxid, Polyacetal, Polymethylmetacrylat und Polytetramethylenterephthalat. Durch die Kombination dieser beiden Maßnahmen, nämlich dickere Form oder höherer Ε-Modul, wird gesichert, daß während der Herstellung im Spritzgußverfahren keine Verbiegungen der Formhälften auftreten. Auch während des Aushärteprozesses werden Verbiegungen der Formhälften vermieden, die ansonsten zu optisch unbrauchbaren Brillenscheiben führen wurden.

Mittels der erfindungsgemäß hergestellten Linsengießform lassen sich natürlich nicht nur Brillenschciben ohne optische Wirkung, sogenannte Nullscheiben, welche ungefärbt oder in der Masse gefärbt sind oder auch nachträglich eingefärbt werden können, sondern auch Korrektionslinsen verwenden, wobei die Formhälften der Linsengi'eß.form natürlich entsprechend geformt sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert sind:

Die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung zeigt eine Linsengießform zum Gießen von Brillenscheiben aus Epoxidharz, bestehend aus zwei durch einen Distanzring zusammengehaltene Formhälften, im schematischen Schnitt.

- 7 5098A2/0867

Die in der Zeichnung gezeigte Linsengießform, Vielehe im Ganzen mit 8 bezeichnet ist, weist zwei Formhälften 10, 12 auf, welche zusammen mit einem Distanzring 14 einen Formhohlraum bilden, in dem eine Brillenscheibe 16 aus Epoxidharz herstellbar ist.

Beispiel 1

Es wird eine Linsengießform der in Fig. 1 gezeigten Art verwendet, bei welcher die beiden durch den elastischnachgiebigen Distanzring in bekannter Weise zusammengehaltenen Formhälften aus Polyacetal bestehen. Die Formhälften sind, entsprechend der gewünschten Wölbung der Brillenscheibe oder der dioptischen Wirkung gekrümmt. Zum Formhohlraum hin weisen die Formhälften Formflächen auf, die in optischer Oberflächenqualität, beispielsweise nach der Lehre des Hauptpatentes, gespritzt worden sind.

Die Herstellung der Brillenscheibe erfolgt mittels der die Polyacetal-Formhälften aufweisenden Linsenform in der V/eise, daß ein flüssiges Epoxidharz in den Formhohlraum eingebracht und durch Polyaddition in bekannter Weise vernetzt wird. Nach Abnahme des elastischen Distanzringes wird die fertige Brillenscheibe entformt, in den durch seitlichen Druck die Formhälften aus Polyacetal -Kunst stoff verformt v/erden. Stattdessen kann auch ein schraubenzieherartiges Werkzeug oder ein Trennkeil zwischen die Randäbschnitte der Formhälften eingedreht werden. Die beiden Formhälften werden dann in einer Schneidmühle zu wiederverspritzbarem Granulat verarbeitet.

Zu beachten ist, daß bei dem hier verwendeten Polyacetal die Trennung der fertigen Brillenscheibe aus Epoxidharz

509842/0867

von den Formhälften ohne Schwierigkeiten möglich ist, woraus sich ergibt, daß Polyacetal einen besonders bevorzugten Kunststoff für die Herstellung der Formhälften darstellt.

Beispiel

Die Formhälften bestehen bei diesem Ausführungsbeispiel aus einem IFluorkunststoff, z.B. "Tefzel". Ansonsten hat die Linsengießform denselben Aufbau wie bei Beispiel 1.

Auch hierbei lassen sich die fertigen Brillenscheiben, aus Epoxidharz bestehend, nach dem Aushärten einfach und mühelos, ohne Zuhilfenahme mechanischer Trennwerkzeuge, aus den Formhälften entformen.

Beispiel 3

Eine Linsengießform aus Polysulfon wird in der in Beispiel 1 angegebenen Art verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich aus dieser Linsengießform nicht entformen.

Beispiel 4

Eine Linsengießform aus Polyphenylenoxid wird in der in Beispiel 1 angegebenen Art verwendet. Hierbei läßt sich die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz aus den Formhälften einfach und mühelos entformen.

Beispiel 5

Wie in Beispiel 1 wird eine Linsengießform verwendet, die hier aus Polyacetal mit einem Polytetrafluoräthylengehalt von 2 % besteht. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich entformen.

509842/0867

Beispiel 6

Wie in Beispiel 1 angegeben, wird eine Linsengießform verwendet, deren Pormhälften jedoch aus Polyamid 6.6 bestehen. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich hierbei nicht entformen.

Beispiel 7

In der in Beispiel 1 angegebenen Art wird eine Linsengießform aus Polyamid 6.6 mit einem Molybdändisulfidgehalt von 3 % verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich zwar entformen, jedoch nur unter Schwierigkeiten.

Beispiel 8

Eine Linsengießform aus Polyamid-11 wird nach der in Beispiel 1 angegebenen Art verwendet. Die fertige, aus Epoxidharz bestehende Brillenscheibe läßt sich entformen.

Beispiel 9

Eine Linsengießform aus Polyamid-12 wird in der Art und im Aufbau wie bei Beispiel 1 verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich entformen.

Beispiel

Eine Linsengießform aus Polypropylen wird in der Art und im Aufbau wie bei Beispiel 1 verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich entformen.

Beispiel

Eine Linsengießform aus Polytetramethylentereplrthalat wird in Art und Aufbau wie bei Beispiel 1 verwendet. Die fertige

- 10 509842/0867

Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich entformen.

Beispiel 12

Eine Linsengießform aus Polyäthylen wird in Art und Aufbau wie "bei Beispiel Ί verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich einfach und mühelos entformen.

Beispiel 13

Eine Linsengießform aus thermoplatischem Polyester wird in Art und Aufbau wie bei Beispiel 1 verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich entformen.

Beispiel

Eine Linsengießform aus Polycarbonat wird in Art und Auf bau wie bei Beispiel 1 verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich nicht entformen.

Beispiel 15

Eine Linsengießform aus Polymethylmetacrylat wird in Art und Aufbau wie bei Beispiel 1 verwendet. Die fertige Brillenscheibe aus Epoxidharz läßt sich entformen.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, daß in überraschender Veise nur bestimmte, längst jedoch nicht alle dem Fachmann geläufige Kunststoffe als Verwendung zur Herstellung der Formhälften bei der erfindungsgemäßen Linsengießform geeignet sind. Eine Anregung zur Auswahl der geeigneten Kunststoffe konnte der Fachmann aus deren sonstigen Eigenschaften nicht entnehmen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie

11 -

509842/0867

in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in "beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

- 12 -

509842/0867

Claims

Ansprüche

1. ^erfahren zum Herstellen der Formhälften von Gießformen für die Fertigung hochpolymerer Formkörper, insbesondere von Kunststofflinsen mit optischer Oberflächenqualität, im Gießverfahren, bei dem die Formhälften der Linsengießform im Spritzgußverfahren aus Kunststoff in wenigstens eine, vorzugsweise aus Glaskeramik bestehende Formfläche mit optischer Qualität aufweisenden Spritzgieß-Stammformen hergestellt werden, nach Patent (Patentanmeldung P 23 54 987.3-16), dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von Linsengießformen für die Fertigung von aus Epoxidharzen bestehenden Kunststofflinsen die Formhälften aus Polyacetalen, Polyamiden, Polyolefinen, wie Polypropylen, Polytetramethylenterephthalat, oder Polyestern, insbesondere aus Polyphenyl enoxid, Polyäthylen oder Polyfluorcarbonen sowie allgemein Kunststoffen, mit einem Gehalt von wenigstens 2 % Polyfluorcarbonen, gespritzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Formhälften mit einer Mindestdicke von $,0 mn aus Kunststoffen der genannten Art mit einem E-Hodul unterhalb

2
25 000 kp/cm gespritzt werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Formhälften mit einer Maximaldicke von 2,5 mm aus Kunststoffen der genannten Art mit einem Ε-Modul oberhalb

2
25 000 kp/cm gespritzt werden.

4. Linsengießform zur Fertigung hochpolymerer Formkörper, insbesondere von Kunststofflinsen, mit optischer Ober-

509842/0 867

flächenqualität, im Gießverfahren, mit aus Kunststoff bestehenden, spritzgegossenen Formhälften, nach Patent (Patentanmeldung P 23 54- 987.3-16), dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften aus Polyacetalen, Polyamiden, Polyolefinen, wie Polypropylen, Polytetramethylenterephthalat, oder Polyestern, insbesondere aus Polyphenylenoxid, Polyäthylen oder Polyfluorcarbonen sowie allgemein Kunststoffen mit einem Gehalt von wenigstens 2 % Polyfluorcarbonen, gespritzt sind.

5. Linsengießform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften (10, 12) eine Mindestdicke von 3,0 mm haben und aus Kunststoffen der genannten Art

ο mit einem Ε-Modul unterhalb 25 000 kp/cm bestehen.

6. Linsengießform nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften (10, 12) eine Maximaldicke von 2,5 um* haben und aus Kunststoffen der genannten Art

2 mit einem Ε-Modul oberhalb 25 000 kp/cm bestehen.

7· Verfahren zur Fertigung hochpolymerer Form.örper, insbesondere von Kunststofflinsen, mit optischer Oberflächenqualität im Gießverfahren, mittels der Linsengießform nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formhälften (10, 12) mehrfach verwendet werden.

509842/0867