DE2643061A1

DE2643061A1 - Verfahren zur verhinderung einer minderung der schlagfestigkeit von chemisch vorverfestigten, endbearbeiteten brillenglas-rohlingen

Info

Publication number: DE2643061A1
Application number: DE19762643061
Authority: DE
Inventors: Kazuo Namiki; Fumio Onoki; Tetsuo Osora
Original assignee: Hoya Lens Corp
Current assignee: Hoya Lens Corp
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1977-08-25
Also published as: CA1056229A; US4076863A; AU502605B2; DE2643061C3; AU1823176A; JPS52102049A; GB1566876A; FR2341526B1; DE2643061B1; FR2341526A1

Description

ItDUARD-SCHMiD-S IRASSfI D-SOOO MÜNCHEN 90

Hoya Lena Corporation
Tokio, Japan

2 4. Ssp, 1978

UNSfR Z£;ICIII-:N: Bl/Dr . F/rm MuNCHFN, DEN

Verfahren zur Verhinderung einer Minderung der Schlagfestigkeit von chemisch vorverfestigten, endbearbeiteten Brillenglas-Rohlingen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung einer wesentlichen Minderung der (Fall~)Kugel-Schlagfestigkeit von chemisch vorverfestigten, endbearbeiteten ophthalmischen bzw. Brillenlinsenrohlingen infolge der anschließenden Schneid- und Randbearbeitungsvorgänge.

Weben dieser Verhinderung der Schlagfestigkeit solcher Linsenrohlinge bezweckt die Erfindung auch die Verringerung der Innenlichtreflexionen von der Linsenkante und des davon herrührenden Auftretens von Myopie-Ringen um den Linsenumfang herum.

Die chemische Verfestigung von ophthalmisehen Linsen erfolgt im allgemeinen dadurch, daß die ein Alkalimetalloxid enthaltende Linse in ein Bad aus einem geschmolzenen Salz eines anderen Alkalimetalls als dem im Glasmaterial der Lin-

-2-

709834/0615

se selbst enthaltenen Alkalimetall eingetaucht wird. Die Temperatur der Salzschmelze liegt dabei gewöhnlich nahe der Übergangstemperatur des Glases, um die Alkalimetallionen des Glaslinsenmaterials mit den Alkalimetallionen im Behandlungsbad auszutauschen. Durch den Ionenaustausch entsteht an der Linsenoberfläche eine Schicht, die andere Alkalimetallionen als die ursprünglich im Glasmaterial der Linse enthaltenen enthält und die eine Dicke im Bereich von einigen Bruchteilen eines Mikrons bis zu mehreren hundert Mikron besitzt. Dabei tritt ein Unterschied im thermischen bzw. Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Linsekörper und der oberflächlichen Ionenaustauschschicht auf. Wenn die so behandelte Linse auf Raumtemperatur abgekühlt wird, bildet sich auf ihrer Oberfläche aufgrund des Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten eine Kompressionsschicht. Durch diesen Unterschied werden Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit usw. der Linse erhöht.

Falls sich jedoch ein Riß durch die Kompressionsschicht auf der Linsenoberfläche hindurch fortsetzt, wird die Schlagfesigkeit der Linse auf ihren Schlagfestigkeitswert vor der chemischen Verfestigung reduziert. Nach schlagfesten ophthalmischen bzw. Brillenlinsen besteht aus Gründen des Schutzes des Auges ein großer Bedarf. Linsen werden im Herstellerwerk durch Oberflächenbearbeitung eines Linsenrohlings auf die erforderliche Krümmung gebracht und dann an den Optiker geliefert, welcher das Schneiden und Randbearbeiten der Linse in die nötige Form vornimmt, bevor die Linse in ein Brillengestell eingesetzt wird. Solange das Bearbeiten von Brillenlinsen auf diese Weise erfolgt, muß der Verfestigungsvorgang notwendigerweise nach dem Schneid- und

-3-

703834/0615

Randbearbeitungsvorgang erfolgen, weil durch diese Arbeitsgänge den im Herstellerwerk chemisch verfestigten Linsenrohlingen die ihnen durch die chemische Verfestigung erteilte, erhöhte Schlagfestigkeit wieder genommen wird.

Das Schneiden und Randbearbeiten von fertigen Linsenrohlingen geschiebt im allgemeinen durch den Optiker. Die chemische Verfestigung von Brillenlinsen nach dem beschriebenen Verfahren in der Optikerwerkstatt wirft jedoch Schwierigkeiten auf, weil das Schmelzsalz eines Alkalimetalls mit einer Temperatur in der Größenordnung von etwa 500⁰C schwierig zu handhaben ist. Außerdem kann auf diese Weise jeweils nur eine begrenzte Anzahl von Linsen gleichzeitig behandelt werden.

Als Folge zahlreicher Untersuchungen mit dem Ziel der Überwindung dieser Schwierigkeiten wurde das erfindungsgemäße Verfahren entwickelt. Erfindungsgemäß hat es sich dabei als möglich erwiesen, nicht nur die genannte Verringerung der Schlagfestigkeit zu verhindern, sondern auch das Auftreten von Myopie-Ringen, die bei Brillengläser hoher Minusstärke zu beobachten sind, zu reduzieren.

Mit der Erfindung wird also ein Verfahren zur Vermeidung einer Verringerung der Schlagfestigkeit eines chemisch vorverfestigten, endbearbeiteten ophthalmisehen bzw. Brillen-Linsenrohlings durch nachgeschaltete Schneid- und Randbearbeitungsvorgänge geschaffen, indem die Rand- oder Kantenflächen der Linse, die nach der chemischen Verfestigung einer Randbearbeitung unterworfen wurde, mit mindestens einem Ausgangsmaterial für Kunstharze, wie Epoxy-, Alkyd-,

709834/081S

Polyurethan- und ungesättigte Polyesterharze, Acrylharze und Cyanoacrylate, die bei einer Temperatur von bis zu 200⁰C auspolymerisiert werden können, in Form eines Einzeliiberzugs, eines Überlappungsüberzugs oder eines mehrlagigen Überzugs beschichtet und dann der (die) gebildete(n) Randüberzug (Randüberzüge) polymerisiert werden, um eine polymere Randbeschichtung bzw. polymere Randbeschichtungen zu bilden.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermeidung einer Verringerung der Schlagfestigkeit von Linsen bei gleichzeitiger Verringerung der Innenreflexionen der Linsenkante und der resultierenden Myopie-Ringe um den Linsenumfang herum, indem einem der Ausgangsmaterialien für die genannten Kunstharze ein schwarzes Pigment zugesetzt wird, um einen oder mehrere schwarze polymere Randüberzüge zu bilden.

Somit werden also chemisch vorverfestigte Linsenrohlinge geschnitten, randbearbeitet und abgefast. Dann wird die Randkante mittels einer Schwabbel- oder Schwammscheibe (z.B. einer PVA-Schwabbelscheibe) poliert, um etwa in der Randfläche entstandene Feinrisse zu beseitigen. Zur Beseitigung der Haarrisse in der Linsenkante, die bei der Randbearbeitung und beim Polieren entstanden sind, und um eine Minderung der Schlagfestigkeit zu verhindern, werden die Linsen einer Randbearbeitung unterworfen, bei welcher mindestens ein Überzug aus einem Ausgangsmaterial für die (genannten) Kunstharze auf der polierten Linsenrandflache ausgebildet und der Überzug sodann während einer Zeitspanne von 2 h oder weniger auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C

-5-

709834/Q615

erwärmt wird, um die Poljnnerisation abzuschließen und den Randüberzug aushärten bzw. zu vernetzen. Auf diese Weise kann eine Verringerung der Schlagfestigkeit verhindert werden.

Es ist bekannt, daß die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit in einen Riß eindringen und diesen erweitern kann. Dies kann schließlich zu einem Bruch der Linse führen. Wenn auf die erfindungsgemäße Weise ein polymerer Überzug auf die Randfläche aufgetragen wird, ist die randbearbeitete und polierte Randfläche gegenüber der Luftfeuchtigkeit abgedichtet. Aus diesem Grund kann die Erweiterung eines Risses nicht nur durch die Adhäsionswirkung des polymeren Randüberzugs, sondern auch dadurch verhindert werden, daß dieser Überzug den Riß gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abdichtet. Außerdem kann erfindungsgemäß das Auftreten von Myopie-Ringen verhindert werden, wie sie gewöhnlich bei dickrandigen Brillengläsern mit einem hohen Minus-Dioptriengrad zu beobachten sind.

Wenn ein Linsenrohling mit dicker Randkante für das Einsetzen in ein Brillengestell randbearbeitet und poliert wird, wird ein erheblicher Teil des auf den Linsenrand fallenden Lichts durchgelassen, während ein Teil des Lichts von der Randfläche reflektiert, von der (konkaven) Rückseite der Linse erneut reflektiert wird und schließlich an der (konvexen) Vorderseite der Linse austritt. Ein Teil dieses Lichts wird auch von der Vorderseite der Linse reflektiert. Ein Teil des Lichts wird somit wiederholt in Linseninneren zwischen Vorder- und Rückseite der Linse reflektiert. Betrachtet man dabei die Linse von vorn, so erscheinen auf Ih-

-6-

rer Oberfläche Myopie-Ringe. Dies ist für einen Träger von starken Minusgläsern aus kosmetischen Gründen unerwünscht. Es wurde bereits versucht, diese Myopie-Ringe durch Schwärzung des Linsenrsnds z.B. mit einer Farbe oder Tusche zu reduzieren. Tuschen, Farben bzw. Lacke und Firnisse sind jedoch aus Gründen der Dauerhaftigkeit unerwünscht, weil ihre Adhäsion zum Glas gering ist, so daß sie leicht abplatzen oder abblättern. Wenn dagegen die randbearbeitete und polierte Randfläche mit einem Ausgangsmaterial für ein ein schwarzes Pigment enthaltendes Kunstharz überzogen und dann zum Polymerisieren und Aushärten des Überzugs erwärmt wird, verbindet sich der Überzug fest mit dem Glas, wobei die Minderung der Schlagfestigkeit a^^fgrund der Schneid- und Randbearbeitnngsvorgänge der chemisch vorverfestigten Linsenrohlinge verhindert und das Auftreten der bei starken Minusgläsern zu beobachtenden Myopie-Ringe verringert werden können.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Kunstharze müssen den folgenden Bedingungen genügen:

1. Sie müssen an Glas fest haften.

2. Sie müssen eine niedrige Durchlässigkeit für Wasser oder Wasserdampf besitzen.

3. Sie müssen bei niedrigen Temperaturen schnell polymerisieren.

4. Der Kunstharzüberzug selbst muß dauerhaft sein.

Zahlreiche erfindungsgemäß durchgeführte Untersuchungen haben gezeigt, daß Epoxyharze, Alkydharze, Polyurethanharze,

-7-

709834/0615

- sr -

ungesättigte Polyesterharze, Acrylharze, Cyanoacrylate und Gemische derselben vorteilhaft für die Erfindungszwecke verwendet werden können.

Die durch Auftragen eines gegebenenfalls ein schwarzes Pigment, wie Ruß, enthaltendes Kunstharz-Ausgangsmaterials auf eine randbearbeitete und polierte Linsenrandfläche in einer Dicke von mindestens 10 um und vorzugsweise 100 um , Erwärmen des Überzugs auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C (um die Polymerisation abzuschließen) und anschließende Fallkugel-Schlagfestigkeitsprüfung der Linse erzielten Ergebnisse sind in den folgenden Beispielen näher erläutert, in denen sich alle Teile- und Prozentangaben, soweit nicht anders angegeben, auf Gewicht beziehen.

Beispiel 1

Die chemisch zu verfestigenden Linsenrohlinge gemäß Beispiel 1 der JA-OS Nr. 1949/72 wurden zu fertigen, d.h. endbearbeiteten Linsenrohlingen mit änem Durchmesser von 60 mm und einer Dicke von 2 mm bearbeitet und dann 15 min lang in ein Bad aus auf-geschmolzenem NaNO^ einer Temperatur von 360⁰C eingetaucht, um die Schlagfestigkeit aufgrund eines Ionenaustauschvorgangs zu erhöhen. Die so chemisch verfestigten Linsen bzw. Brillengläser wurden sodann geschnitten und randbearbeitet, so daß Formlinsen mit einem Durchmesser von 50 mm erhalten wurden. Auf die bearbeiteten Linsenrandflachen wurde ein Gemisch aus 100 Teilen eines Epoxyharz-Ausgangsmaterials (Diglycidyläther von Bisphenol A) und 13 Teilen eines Härters (Diäthylentetramin) in einer Dicke von 100 um aufgetragen. Zum Polymerisieren und Aushärten der

-Θ-

709834/0815

Randüberzüge wurde diese 30 min lang auf 100⁰C erwärmt. Bei der Fallkugel-Schlagfestigkeitsprüfung der so behandelten Linsen gemäß den FDA-Vorschriften erlitt keine der geprüften Linsen einen Bruch.

Randbehandlung von Linsen Bruchanteil (%)

Randkante unbeschichtet 20

Randkante beschichtet 0

Beispiel 2

Dieselben chemisch verfestigten Glaslinsen bzw. Brillengläser wie im Beispiel 1 wurden auf dieselbe Weise wie im Beispiel 1 bearbeitet. Sodann wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 auf die Linsenrandkanten ein Gemisch aus 100 Teilen des gleichen Epoxyharz-Ausgangsmaterials wie im Beispiel 1, 80 Teilen eines Härters (Hexahydrophthalsäureanhydrid) und 50% eines schwarzen Pigments (Rußpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 20 um), bezogen auf das Gesamtgewicht des Epoxyharz-Ausgangsmaterials und des Härters, aufgetragen. Die Überzüge wurden hierauf zum Polymerisieren und Aushärten derselben eine h lang auf 200⁰C erwärmt. Bei einer Fallkugel-Schlagfestigksitsprüfung der so behandelten Linsenproben trat bei keiner Linse ein Bruch auf. Eine Sichtprüfung zeigte zudem, daß die Innenreflexion von Licht in den Linsen und das dadurch bedingte Auftreten von Myopie-Ringen erheblich herabgesetzt waren.

Beispiel 5

Die gleichen chemisch verfestigten Glaslinsen bzw. Brillen-

-9-

709834/0615

¹ AA.

glaser wie im-Beispiel 1 wurden wiederum auf die gleiche V/eise wie im Beispiel 1 bearbeitet. Sodann wurde ein Gemisch aus 100 Teilen eines Gemisches, das durch Vermischen von 100 Teilen desselben Epoxyharz-Ausgangsmaterials wie im Beispiel 1 mit 13 Teilen Diäthylentetramin und 5 Teilen Hydroxypropyldimethacrylat erhalten wurde, in einer Dicke von 100 um auf den Linsenrand aufgetragen. Die Überzüge wurden hierauf zu ihrer Polymerisation und Aushärtung 1 h lang auf 100⁰C erwärmt. Die so gebildeten Überzüge zeigten eine starke Adhäsion zn Glas. Bei der Fallkugel-Schlagfestigkeitsprüfung trat an keiner der Linsen ein Bruch auf.

Beispiel 4

Dieselben chemisch verfestigten Glaslinsen bzw. Brillengläser wie im Beispiel 1 wurden wiederum auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise randbearbeitet. Zur Beschichtung der Linsenränder in der im Beispiel 1 geschilderten Weise wurde dasselbe Epoxyharz-Ausgangsmaterial wie im Beispiel 1 benutzt. Dann wurden die Überzüge ausgehärtet. Eine flüssige Zusammensetzung aus 98 Teilen Methylmethacrylat, 2 Teilen Äthylenglykoldimethacrylat und 2 Teilen Benzoinmethyläther wurde zusätzlich auf die Randüberzüge aufgetragen, worauf die Überzüge in einer Stickstoffatmosphäre mit einer Hochspannungs-Quecksilberlampe bestrahlt wurden. Die dabei erhaltenen Überzüge waren hochglänzend. Bei der Fallkugel-Schlagfestigkeitsprüfung wurde kein Linsenbruch festgestellt.

Beispiele 5 bis 9

Die Kunstharz-Ausgangsmaterialien gemäß nachstehender Tabelle

-10-

709834/061$

- \Qr -

wurden jeweils auf die gleichen chemisch verfestigten Linsen gemäß Beispiel 1 aufgetragen. Die Überzüge wurden anschließend ausgehärtet. Die so hergestellten Linsen vurden der Fallkugel-Schlagfestigkeitsprüfung unterworfen, wobei keine Linse einen Bruch erlitt.

T a V« e He

Bei- Kunstharz- Zusammensetzung des Ausgangsmate- Aushärtungsspiel art rials (Teile) bedingungen Nr.

5	Alkyd	Gemisch aus 20% Glycerin, 12?	100	1 h bei
		Phthalsäureanhydrid und 68%	50	Raumtem
		Leinsamenölfettsäure	0,5	peratur
		Mineralspiritus	0,5
		Kobaltnaphthenat
		Bleinaphthenat
6	Polyurethan	Gemisch aus 2 Molen Toluol-	100	20 min lan
		diisocyanat und 1 Mol PoIy-	50	ges Stehen
		äthylenglykol 400	2,5	lassen bei
		Benzol		Raumtempe
		N-Methylformamid		ratur, so dann 40 min
				langes Er
			18	wärmen auf
			28	100°C
7	Ungesättig	Maleinsäureanhydrid	30	30 min bei
	tes Poly	Phthalsäureanhydrid	31	100°C
	ester	St3^rrol	0,02
		Propylenglykol	50
		Brenzkatechin	25
. 8	Hitzehär	Hydroxyäthylmethacrylat	20	2 h langes
	tendes	Methylmethacrylat	5	Stehenlas
	Acrylsäure-	Butylmethacrylat	1	sen bei 50u
	harz	Äthylenglykoldimethacrylat		dann 2 h -
		Benzoylperoxid		langes Er
				wärmen auf
				100⁰C
9	Cyanoacry-	cc-Cyanoacrylat		2 h bei
	lat		Raumtem
			peratur

-11-

709-834/0615

Beispiel 1Q

Es wurden verschiedene schwarze polymere Überzüge durch Zugabe von 20%_t 3O?iS, 40% und 5O?<5 Rußpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 20 um zu den Kunstharz-Ausgangsmaterialien gemäß den Beispielen 5 bis 9 zubereitet. Alle durch diese Behandlung erhaltenen Linsenproben überstanden die Schlagfestigkeitsprüfung zufriedenstellend, und sie zeigten keine Myopie-Ringe.

Wie vorstehend beschrieben, kann eine auf die Schneide-(.oder Schleif-) und Randbearbeitungsvorgänge zurückzuführende Verringerung der Schlagfestigkeit der cheaisch verfestigten, endbearbeiteten ophthalmisehen Linsenrohlinge dadurch verhindert werden, daß auf die randbearbeitete Fläche der Linsenrandkante ein Gemisch aus einem Kunstharz-Ausgangsmaterial, einem Härtemittel und gegebenenfalls einem schwarzen Pigment in einer Dicke von mindestens 10 um und vorzugsweise 100 um aufgetragen und der so gebildete Überzug auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C erwärmt wird, um erfindungsgemäß einen polymerisieren und ausgehärteten Randüberzug zu bilden. Hierdurch wird es möglich, die endbearbeiteten ophthalmischen bzw. Brillenlinsenrohlinge in größeren Mengen chemisch zu verfestigen vind sie anschließend ohne Verlust ihrer Schlagfestigkeit den Schneid- und Randbearbeitungsvorgängen zu unterwerfen. Weiterhin wird auf dem Linsenrand ein dauerhafter schwarzer Überzug ausgebildet, welcher die Innenreflexion innerhalb der Linse verringert. Auf diese Weise können kosmetisch ansprechende Linsen bzw. Brillengläser, selbst solche mit hoher Ilinusstärke mit stark reduzierten Myopie-Ringen hergestellt werden.

709834/0615

Claims

HENKEL, KERN, FEILER &HÄNZEL Tr.ii:K- », W „«HNK. ο RDIiARD-SCHMlD-S IRASSH 2 "V"°"XSK ^'"^V TPiMiRAMMH WUPSlMhMUN(IH=N- D-8OOO MCNCHIiN 1K) I).US!)MK HASiK MtNvHFS =. 111 J. ΐιJi SM) 111) J'OSISl-ΗΚ'Κ: MOVfIIhN !ί2'-Γ Γ 1 Hoya Lens Corporation Tokio, Japan 11NS!:R /.PK-HFN: \I£'N( H1N DtJN BETRJl-TT- Patentansprüche

1. Verfahren zur Vermeidung einer Verringerung der Schlagfestigkeit von chemisch verfestigten ophthalmisehen Linsen- ¹OZYr. Brillenglasrohlingen durch nachgeschaltete Schneid- und Randbearbeitungsvorgänge, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Linsenrands mit mindestens einem Ausgangsmaterial für Epoxy-, Alkyd-, Polyurethan-, ungesättigte Polyester- oder Acrylkunstharze und Cyanoacrylate, das bei einer Temperatur von bis zu 200⁰C auspolymerisiert werden kann, mit einem Einzelüberzug, einander überlappenden Überzügen oder einem mehrlagigen Überzug beschichtet und den erhaltenen Rand(kanten)überzug bzw. die erhaltenen -Überzüge zur Bildung eines polymeren Randüberzugs polymerisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einem der Ausgangsmaterialien für die genannten Kunstharze ein schwarzes Pigment zusetzt.

709834/061 δ

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin mindestens einem der Ausgangsmaterialien für die genannten Kunstharze einen Härter zusetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Randüberzug bzw. den Randuberzügen eine Dicke von mindestens 10 um verleiht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation durch Erwärmen des Randüberzugs bzw. der -Überzüge auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C durchführt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin mindestens einem der Ausgangsmaterialien für die genannten Kunstharze einen Härter zusetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Randüberzug bzw. den Randüberzügen eine Dicke von mindestens 10 ρ verleiht.

S. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polymerisation durch Erwärmen des Randüberzugs bzw. der -Überzüge auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C durchführt.

70S834/0815