DE2643061C3

DE2643061C3 - Verfahren zur Verhinderung einer Minderung der Schlagfestigkeit von chemisch vorverfestigten, endbearbeiteten Brillenglas-Rohlingen

Info

Publication number: DE2643061C3
Application number: DE2643061A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokio Namiki; Fumio Tokorozawa Onoki; Tetsuo Fussa Osora
Original assignee: HOYA LENS CORP TOKIO
Current assignee: HOYA LENS CORP TOKIO
Priority date: 1976-02-23
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2643061B1; FR2341526A1; DE2643061A1; US4076863A; GB1566876A; CA1056229A; AU1823176A; FR2341526B1; AU502605B2; JPS52102049A

Description

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

Neben 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 ophthalmischen 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 Linse selbst enthaltenen Alkalimetall eingetaucht wird. Die Temperatur der Salzschmelze liegt dabei gewöhnlich nahe der Obergangstemperatur des Glases, um die Alkalimetallionen des Glaslinsenmaterials mit den Alkalimetallionen im Behartdlungsbad auszutauschen. Durch den lonenaustausch 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

ίο Unterschied im thermischen bzw, Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Linsenkörper und der oberflächlichen Ionenaustauschschicht auf. Wenn die so behandelte Linse auf Raumtemperatur abgekühlt wird, bildet sich auf ihrer Oberfläche aufgrund des Unter schieds im Wärmeausdehnungskoeffizienten eine Kom pressionsschicht Durch diesen Unterschied werden Biegefestigkeit Schlagfestigkeit usw. der Linse erhöht

Falls sich jedoch ein Riß durch die Kompressionsschicht auf der Linsenoberfläche hindurch färsetzt, wird die Schlagfestigkeit 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 Linsenroblings 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 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 geschieht 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 500°C 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 Erfindungsge-

w maß 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 Grillengläser hoher Minusstärke zu beobachten sind, zu reduzieren.

« Mit der Erfindung wird also ein Verfahren zur Vermeidung einer Verringerung der Schlagfestigkeit eines chemisch vorverfestigten, endbearbeiteten ophthalmischen 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 Ausgangsmateria! für Kunstharze, wie Epoxy-, Alkyd-, Polyurethan- und ungesättigte Polyesterharze,

h> Acrylharze und Cyanoacrylate, die bei einer Temperatur von bis zu 200°C auspolymerisiert werden können, in Form eines Einzelüberzugs, eines Überlappungsüberzugs oder eines mehrlagigen Überzugs beschichtet und

dann der (die) gebüdete(n) Randöberzug (RandPbentöge) polymerisiert werden, um eine polymere Randbeschichtung bzw, polymere Randbeschjehtungen 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 1 s 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 Linsenkarate, 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 Oberzug aus einem Ausgangsmaterial für die (genannten) Kunstharze auf der polierten Linsenrandfläche ausgebildet und der Überzug sodann während einer Zeitspanne von 2 h oder weniger auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C erwärmt wird, um die Polymerisation abzuschließen und den Randüberzug aushärten bzw. zu vernetzen. Auf diese Weise kann eine jo 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 z* 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 im Linseninneren zwischen Vorder- und Rückseite der Linse reflektiert. Betrachtet man dabei die Linse von vorn, so erscheinen auf ihrer Oberfläche Myopie-Ringe. Dies ist für einen Träger von t,o starken Minusgläsern aus kosmetischen Gründen unerwünscht. Es wurde bereits versucht, diese Myopie= Ringe durch Schwärzung des Linsenrands z. B. mit einer Farbe oder Tusche zu reduzieren. Tuschen, Farben bzw. Lacke und Firnisse sind jedoch aus Gründen der h> Dauerhaftigkeit unerwünscht, weil ihre Adhäsion zum Glas gering ist, so daß sie leicht abplatzen oder abblättern. Wenn dagegen die randbearbeitete und polierte Randfläehe mit einem AMSgangsmaterial for ein ein schwsr/es Pigment enthaltendes Kunstharz oberzogen und dann zum Polymerisieren und Aushärten des Überzugs erwärmt wird, verbindet sich der Überzug fest mit dem Glas, wobei die Minderung der Schlagfestigkeit aufgrund der Schneid- und Randbearbeitungsvorgänge 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, 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 ΙΟμπι und vorzugsweise 100 μίτι. Erwärmen des Überzugs auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C (um die Polymerisation abzuschließen) und anschließende FaII-kugel-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 I

Die chemisch zu verfestigenden Linsenrohlinge gemäß Beispiel 1 der JA-OS Nr. 1949/72 wurden zu fertigen, d.h. endbearbeiteten Linsenrohlingen mit einem Durchmesser von 60 mm und einer Dicke von 2 mm bearbeitet und dann 15 min lang in ein Bad aus aufgeschmolzenem NaNOi einer Temperatur von 360⁰C eingetaucht, um die Schlagfestigkeit aufgrund eines lonenaustauschvorgangs 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 Linsenrandflächen wurde ein Gemisch aus 100 Teilen eines Epoxyharz-Ausgangsmaterials (Diglycidyläther von Bisphenol A) und 13 Teilen eine« Härters (Diäthylentetramin) in einer Dicke von ΙΟΟμιη aufgetragen. Zum Polymerisieren und Aushärten der Randüberzüge wurde diese 30 min lang auf IOO°C 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 Randkante beschichtet

20 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 Linsenrandkajiten ein Gemisch aus 100 Teilen des gleichen Epoxyharz-Ausgangsma.terials wie im Beispiel 1,80 Teilen eines Härters (Hexahydrophthalsäureanhydrid) und 50% eines schwarzen Pigments (RuQpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 20 μπι), bezogen auf das Gesamtgewicht des Epoxyharz-Ausgangsmaterials und des Härters, aufgetragen. Die Oberzüge wurden hierauf zum Polymerisieren und Aushärten derselben eineh lang auf 200⁰C erwärmt. Bei einer Fallkugel-Schlagfestigkeitsprüfung 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 3

Die gleichen chemisch verfestigten Glaslinsen bzw. Brillengläser wie im Beispiel 1 wurden wiederum auf die gleiche Weise 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 μπι auf jo den Linsenrand aufgetragen. Die Überzüge wurden

Tabelle

hierauf zu ihrer Polymerisation und Aushärtung I h lang auf 100⁰C erwärmt Die so gebildeten Oberzüge zeigten eine starke Adhäsion zu 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 Oberzüge ausgehärtet Eine flüssige Zusammensetzung aus 98 Teilen Methylmethacrylat, 2 Teilen Äthylenglykoldimethacrylat und 2 Teilen Benzoinmethyläther wurde zusätzlich auf die Randüberzüge aufgetragen, worauf die Oberzüge in einer Stickstoffatmosphäre mit einer Hochspannungs-Quecksilberlampe bestrahlt wurden. Die dabei erhaltenen Oberzüge waren hochglänzend. Bei der Fallkug^i-Schlagfestigkeitsprüfung wurde kein Linsenbruch festgestellt

Beispiele5 bis 9

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

Beispiel
Nr.

Kunstharzart

Zusammensetzung des Ausgangsmaterials
(Teile)

Aushärtungsbedingungen

Alkyd

Gemisch aus 20% Glycerin, 12% Phthalsäureanhydrid und 68% Leinsamenölfettsäure 100

1 h bei Raumtemperatur

	Mineralspiritus Kobaltnaphthenat Bleinaphthenat	50 0,5 0,5	20 min langes Stehenlassen bei Raumtemperatur, sodann 40 min langes Erwärmen auf 100⁰C
Polyurethan	Gemisch aus 2 Mol Toluol- diisocyanat und 1 MoI PoIy- äthylengiykol 400 Benzol N-Methylformamid	100 50 2,5	30 min bei 100° C
Ungesättigtes Polyeder	Maleinsäureanhydrid Phthalsäureanhydrid Styrol Propylenglykol Brenzkatechin	18 28 3(? 31 0,02	2 h langes Stehenlassen bei 50° C, dann 2 h langes Erwärmen auf 100⁰C
Hitzehärtendes Acrylsäureharz	Hydroxyäthylmethacrylat Methylmethacrylat Butylmethacrylat Äthylenglykoldimethacrylat Benzoylperoxid	50 25 20 5 1	2 h bei Raumtemperatur
Cyanoacrylat	«-Cyanoacrylat

Beispiel

spielen 5 bis 9 zubereitet. Alle durch diese Behandlung erhaltenen Linsenproben überstanden die Schlagfestigf fld d i i ki

Es wurden verschiedene schwarze polymere Überzü- 65 keitsprüfung zufriedenstellend, und sie zeigten keine

ge durch Zugabe von 20%, 30%, 40% und 50% Rußpulver mit einer Teilchengröße von 5 bis 20 μιτ> zu den Ktinstharz-AiEgangsmaterialien gemäß den Bei-Myopie-Ringe.

Wie vorstehend beschrieben, kann eine auf die Schneide- (oder Schleif-) und Randbearbeitungsvorgän-

ge zurückzuführende Verringerung der Schlagfestigkeit der chemisch verfestigten, endbearbeiteten ophthalmischen 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 μιτι und vorzugsweise 100 μιτι aufgetragen und der so gebildete Überzug auf eine Temperatur von bis zu 200⁰C erwärmt wird, um erfindungsgemäß einen polymerisierten und ausgehärteten Randüberzug /ti bilden. Hierdurch wird

es möglich, die endbcarbcitctcn ophthalmischen b/w. Brillenlinsenrohlinge in größeren Mengen chemisch zu verfestigen und sie anschließend ohne Verlust ihrer Schlagfestigkeil den Schneid- und Randbearbeitungsvorgängen zu unterwerfen. Weilerhin 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 Minusstärke mit stark reduzierten Myopie-Ringen hergestellt werden.

Claims

26 43 06t Patentansprüche;

1. Verfahren zur Vermeidung einer Verringerung der Schlagfestigkeit von chemisch verfestigten ophthaJmischen Linsen- bzw. BriUenglasrohlingen 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 Oberzügen oder einem mehrlagigen Oberzug beschichtet und den erhaltenen Rand(kanten)überzug bzw. die erhaltenen -Oberzüge 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

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 Randüberzügen eine Dicke von mindestens ΙΟμπι 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 Marter zusetzt

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß man dem Randüberzug bzw. den Randüberzügen eine Dicke von mindestens 10 μΐη 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 200°C durchführt.