DE2746292A1

DE2746292A1 - Verfahren zum herstellen von linsen mit einer abstufung der optischen dichte

Info

Publication number: DE2746292A1
Application number: DE19772746292
Authority: DE
Inventors: Joseph W Kantorski; Charles Gilbert Young
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: American Optical Corp
Priority date: 1976-11-11
Filing date: 1977-10-12
Publication date: 1978-05-18
Also published as: JPS5361352A; FR2369015A1

Description

Es wird eine Abstufung der optischen Dichte über eine Bahn aus Kunststoff linsenmaterial ausgebildet, aus der Linsen oder Linsenplättchen geformt werden können. Die Bahn in der Konfiguration eines kontinuierlichen Bandes ist in Kantenrichtung auf die Oberflächeeines Farbstoffbades orientiert und wird durch das Bad längs eines Laufweges geführt, der dessen Oberfläche spitzwinklig schneidet, wodurch eine kontinuierliche Abstufung der Farbstoffkonzentration und somit der optischen Dichte von einer Kante in Richtung auf die andere Kante der Bahn erzielt wird. Aus der Bahn herausgeschnittene Linsen oder Linsenplättchen zeigen die in einer Richtung gerichtete Abstufung der optischen Dichte.

Es ist allgemein bekannt, daß aus Cellulosematerialien hergestellte Linsen gute Empfänglichkeit für Farbstoffe besitzen und dieselben werden üblicherweise durch Eintauchen in wässrige Farbstoffbäder eingefärbt.

Einederzeit beliebte Form der eingefärbten Linse erhält eine Abstufung der Farbdichte üblicherweise von oben nach unten sich verringernd. Diese üblicherweise als Linsen mit Gradientendichte bezeichneten Linsen mußten bisher in langwieriger individueller Handhabung und in wenig wirksamen Badsystemen hergestellt werden, wobei verwickelte Armaturen und Eintauchmechanismen erforderlich sind. Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Konsistenz in der Richtung der individuellen Dichteabstufung der Linse und Einheitlichkeit in der Einfärbung zwischen mehreren Ansätzen, sowie der verwickelte Chafakter und die Kostspieligkeit oder geringer Wirkungsgrad der Verarbeitungsvorrichtungen zeigten zusammen mit der Langweiligkeit des Arbeitsvorganges und dem Erfordernis nach speziellen Geschicklichkeit ti- und: oder Ausbildung, daß auf diesem Gebiet dringend Verbesserungen erforderlich sind.

Erfindungsgemäß gelingt es nun, die individuelle und/oder Ansatzbehandlung der Linsen bei den Einfärbvorgängen auszuschließen, und die der Erfindung zugrundeliegende wesentliche Aufgabe besteht darin, ein einfaches und höchst wirksames Verfahren zum Ausbilden von Linsen mit Gradientendichte und/oder Linsenplättchen hierfür zu schaffen. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,

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ein Verfahren zur ilaseenproduktion von Linsen ηit Gradientendichte und/oder Bestandteile hierfür zu schaffen, ohne daß besondere Fähigkeiten und/oder Einübung erforderlich ist, sowie F.an weiterhin nit einer nicht verwickelten und preiswerten Vorrichtung arbeiten kann. Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Arbeitsweise anzugeben, vermittels derer Einheitlichkeit der Fabbstoffdichte, Richtung derselben und Abstufng in dem Endprodukt sichergestellt sind.

Erfindungsgemäß wird eine Abstufung der optischen Dichte über ein Band aus Kunststoff geschaffen, das in Forn eines kontinuierlichen Bandes vorliegt, aus dem Linsen oder Linsenplättchen aufeinanderfolgend über die Länge des Bandes herausgeschnitten werden können. Die Bahn ist mit ihrer Kante auf die Oberfläche des Farbstoffbades orientiert und wird durch Einquetschrollen in und durch das 3ad über einen lieg geführt, der dessen Oberfläche spitzwinklig schneidet. Bei dem Austritt aus der Oberfläche des Bades wird eine Abstufung des Betrages der durch die Bahn absorbierten Farbstoffes kontinuierlich eintreten, und zwar zunehmend in der Richtung der zuerst eingetauchten Kante in Richtung auf die zuletzt auftauchende Kante, odurch eine entsprechende Abstufung der optischen Dichte der Bahn erfolgt.

Die Bahn kann mit ihrer Kante auch teilweise in das Farbstoffbad zwecks teilweiser Abstufng der optischen Dichte über deren Breite eingetaucht werden oder es kann zu einem Zeitpunkt der Bewegung durch das Farbstoffbad auch ein vollständiges Eintauchen erfolgen, um so eine Abstufung der optischen Dichte vollständig über die gesamte Breite der Bahn zu erreichen. Diese Abstufung der Farbstoffdichte kann ebenfalls durch ein spitzwinkliges Einführen der Bahnkante in das Farbstoffbad und Austreten von unterhalb der Bahnoberfläche durch Einquetschrollen erfolgen, die sich orthogonal über die Bahn erstrecken .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

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Figur 1 in perspektivischer Ansicht einen Abschnitt des Linsenmaterials einer Art, die erfindungsgemüß hergestellt werden kann und aus der eine optiialmische Linse gebildet werden kann; die Abstufung der optischen Dichte ist hierbei mit Kornraster wiedergegeben;

Figur 2 ebenfalls in perspektivischer Ansicht den Abschnitt des Linsenmaterials in becherförmig verbogener Weise für das Vermitteln einer Meniskusfonn einer aus diesem Material herausgeschnittenen Linse, z.B. längs der gestrichelten Linie;

Fig. 3 eine Meniskuslinse, die durch Zerschneiden des Abschnittes des Linsenmaterials nach der Figur 2 l^:Angs der gestrichelten Linie hergestellt worden ist;

Fig. 4 eine diagrammförmige Wiedergabe einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, obei das Linsenmaterial eine Abstufung der optischen Dichte erhalten kann, die sich von der einen zu der anderen Kante aus erstreckt gemäß der Dasstellung nach der Figur 1;

Fig. 5 einen teilweisen Aufriß eines Bandes des Linsenmaterials, ie es durch die Verfahrensweise nach der Figur 4 erhalten wird;

Fig. 6 eine diagrammförmige Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßgen Ausführungsform, obei das Material eine Abstufung der optischen Dichte erhalten kann, die sich lediglich teilweise über die Breite des Materials hin ersteeckt;

Fig. 7 einen teilweisen Aufriß eines Bandes des Linsenmaterials, ie es durch die Verfahrensweise nach der Figur 6 erhalten wird.

Bei dem Herstellen von ophthalmischen Kunststofflinsen z.3. für die Anwendung in Sonnenbrillen oder anderen Brillen ist es üblich, ein flaches Folien- oder Bandmaterial anzuwenden, aus dem die Rohlinge 10, siehe Figur 1, gestanzt oder herausgeschnitten v/erden, die sodann anschließend durch Pressen, sich selber verformen lassen durch Erwärmen und Anpassen an eine entsprechende Form oder in anderer Weise in eine becherförmige oder Meniskuskonfiguration überführt werden, wie dies in der Figur 2 gezeigt ist. Eine fertige ophthalmische Linse 10' - Figur 3 - kann aus den Meniskusrohling durch Stanzen oder Schneiden längs der gestrichelten Linie 12 gewonnen werden.

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Ein typischer flacher Linsenrohling, siehe dia Figur 1, kann aus einem Laminat aus äußeren Schichten aus Celluloseacetatbutyrat und einer Zwischenschicht aus Polyvinylalkohol bestehen. Der letztere kann vorgereckt oder in anderer Weise zwecks Ausbilden einer Orientierung seiner ilolekülstruktur in einer Pachtung behandelt und z.B. mit einem Jod-Jodidfarbstoff eingsfarbt sein, um so den Linsenrohling 10 lichtpolarisierend zu machen. Die Gesamtdicke des Schichtkörpers kann sich z.B. auf 0,5 bis 1 mm belaufen. Hs versteht sich jedoch, daß die oben mitgeteilten "laterialien, Bauart und Abmessungen des Linsenrohlings 10 hier lediglich erläuternd zu verstehen sind, und der Erfindungsgegenstand ist auf das Herstellen von Linsenrohlingen der verschiedensten anderen Formen, Größen, Dicken und/oder Bauarten und auch auf weitere andere wärmeerweichbare Materialien anwendbar. So kann der Linsenrohling 10 z.B. aus einen einzigen Kunststoff bestimmter Dicke, aus zwei Schichten oder mehr als den oben angegebenen drei Schichten bestehen.

.n dor Figur 4 ist diagraroinförmig ein System zum Herstellen in Form eines kontinuierlichen Bandes eines Linsenrohlingmateriais wiedergegeben, das eine Abstufung der optischen Dichte vollständig über dessen Breite besitzt.

Das System 14 nach der Figur 4 ist hier diagramnförmig und in der einfachsten Form gezeigt, wobei eine Anordnung vorliegt, durch die eine Bahn des LInsenmateials mit seiner Kante auf die Oberfläche eines Farbstoffbades gerichtet wird, owie die Bahn in und durch das Bad über einen Laufweg geführt wird, der seine Oberfläche spitz-

inklig schneidet. Wenn auch hier der Laufweg der Bahn durch ein Farbstoffbad linear gezeigt ist, wobei die Bahn in das Bad unter dessen Oberfläche eintritt zwecks Auftauchen durch die Oberfläche desselben nach oben, versteht es sich, daß die Vorrichtung auch ohne weiteres so abgewandelt werden kann, daß sich z.ii.ein spiralförmiger Laufweg in und/oder aus dem Farbstoffbad heraus ergibt, längs dessen das Band bewegt werden kann. Erfindungsgemäß wird eine Abstufung der Farbstoffdichte und demgemäß der optischen Dichte über die Bahn oder das Band ddurch erreicht, daß man das Band die Oberfläche des Farbstoffbades winkelförmig schneiden läßt, und zwar entweder zum Zeitpunkt des Eintritts oder des Austritts aus dem Farb-

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3toffbad. Hierdurch kann eine Abstufung der lienge des durch die Bahn absorbierten Farbstoffes kontinuierlich und zunehmend in einer Richtung von der zuerst auftauchenden Kante in Richtung auf die zuletzt auftauchende Kante oder v/ahlveise von der zuletzt eintretenden Kante in dichtung auf die zuerst eintretende Kante in den Fällen eintreten, wo man das Band in das Farbstoffbad überf dessen Oberfläche und nicht durch Einquetschrollen unter dessen Oberfläche eintreten läßt.

Unter Bezugnahme auf die Figur 4 wird ein kontinuierliches Band oder Bahn 16 aus Kunststoff, wie z.B. Celluloseacetatbutyrat durch die iDinquetschrollen 18, ζ.'ΐ. eiche V/ringrollen, in das Farbstoff bad 20 unter dessen Oberfläche 22 eingeführt und längs eines Laufwegs geführt, der spitzwinklig und im Kantenverhältnis zu der Oberfläche 22 liegt. Hierdurch tauchen die gegenüberliegend angeordneten Teile der unteren und oberen Kanten 24 und 26 der Bahn 16 durch die Oberfläche 22 an verschiedenen Stellen längs der Oberfläche 22 und somit zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf, so daß die untere Kante 24 an längsten der Einwirkung des Farbstoffes in dem Bad 20 ausgesetzt wird, ährend die obere Kante 26 am kürzesten eingetaucht wird. Da somit die iienge des durch die Bahn 16 absorbierten Farbstoffes pro-

ortional der 3ehandlungszeit ist, wird eine Abstufung der Farbstoff dichte oder Konzentration ausgebildet, die sich über die Bahn 16 in einer Richtung von der Kante 26 in Richtung auf die Kante 24, wie z.B. Ln der Figur 5 gezeigt, verstärkt.

Nach vollständigem Auftauchen aus dem Farbstoffbad 20wird die Bahn 16 durch Quetschrollen 28 geführt, die wie in dem Fall der Quetschrollen 18 daeu dienen, daß ein Lecken des Bades 20 aus der Kammer 30 verhindert wird, sowie gleichzeitig der überschüssige Farbstoff entfernt wird, der durch die Bahn 16 durch die Oberfläche 22 des Farbtoffbades hindurchgetragen wird.

Bei dem übertritt aus der Kammer 30 durch die Kammer 32 wird die Bahn 16 durch Spülen von überschüssigein Farbstoff befreit, obei z.B. eine Wassersprühung 34 angewandt wird, und anschließend wird die Bahn durch die Quetschrtbllen 36 hindurch in die Trocknungskammer 33 geführt. Die Kamner 38 kann mit elektrischen Erhitznngselementen 40 oder anderen Mitteln versehen sein, durch die das Trocknen der Bahn 16 beschleunigt wird. Es sind hier angetriebene Quetschrollen 42 gezeigt, die die kontinuierliche Bewegung der Bahn 16 durch das System

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14 bewirken. iJine Riemenscheibe 44 und Riemen 4G, die an einen Elektronotor, nicht gezeigt, angeschlossen sein können oder andere entsprechende Vorrichtungen werden für den Antriebsmechanismus für die Quatschrollen 42 vorgesehen.

Wach den Herausführen der Bahn 16 aus der Kammer 38 durch die Quetschrollen 42 hindurch, ann die Bahn, ein Teilabschnitt derselben ist in der Figur 5 gezeigt, nacheinander in Abständen dergestalt zerschnitten v/erden, ie es dme Linien 48 zeigen, und zwar unter Ausbilden der Rohlinge 10. i;s ist zu beachten, daß bei den Austritt aus dem System 14 nach der Figur 4 die Bahn 16 eine Abstufung der optischen Dichte aufweist, die von oben nach unten hin zunimmt, so daß also ein durch die Linien 4G markierter Abschnitt lediglich umgedreht zu werden braucht unter Ausbilden des Linsenrohlings 10 und der Linse 10', die eine sich verringernde Abstufung der optischen Dichte von unten nach oben zeigt.

Die Bahn 16 kann aus beliebigen der allgemein bekannten Cellulosematerialien einschließlich Celluloseacetatbutyrat gefertigt sein, die üblicherweise zum Herstellen von Sonnenbrillenlinsen und dgl. angewandt v/erden, und die gemäß dem allgemein bekannten Verfahren des Anfärbens durch Eintauchen gegenüber herkömmlichen Lösungsmittelfarbstoffen und/oder dispersen Farbstoffen sehr empfänglich sind. Mach der Behandlung in dem System 14 in der oben beschriebenen V/eise kann die Bahn 16 als ein Laminat zum Herstellen mehrschichtiger Linsenrohlinge 10 oder direkt zwecks Ausbilden der Rohlinge 10 angewandt werden. Einzelheiten bezüglich der verschiedenen Anwendungen der erfindungsgemäßen Bahn mit Gradientendichte werden hier mit Ausnahme der gemachten Angaben nicht migeteilt. Aufgabe der Erfindung ist spezifisch das Schaffen eines neuartigen Verfahrens zum Ausbilden des oben erläuterten Effektes der Gradientendichte, und diese Aufgabe wird z.B. unter Anwenden des Systems 14 gelöst.

Handelsgängige disperse Farbstoffe werden von der Firma Schwartz Chemical Company Inc., Long Island City, New York, USA in den Handel gebracht. Diese Farbstoffe werden in Wasser mit einer Konzentration von 0,5 bis 3% dispergiert, und das Farbstoffbad wird auf eine Temperatur von 50 bis 80°C erwärmt. Die Bahn 16 wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 m/min, übereine Strecke von 4,5 m in der Abteilung 30 bewegt. Dies führt zu einer geeigneten Abstufung der Farbstoffdichte

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und demgeüß optischer Dichte über die Breite der Bahn 16. Den Erfordernissen gemäß können größte und/oder kleinste Dichten eingestellt v/erden durch Erhöhen oder Verringern der Bewegungsgeschwindigkeit, Erhöhen ode!Verringerung der Bewegungsstrecke durch die Farbstoff-. aiimer 30, Erhöhen oderVcrringarn der Temperatur des Farbstoffbades 20 und/oder Erhöhen oder Verringern der Konzentration des in den iiad 20 dispergierten Farbstoffes. Die oben angegebenen Bereiche und oberen und unteren Grenzwerte der Farbstoffkonzentrationen und Temperaturen sind für das Erzielen entsprechender rrgebnisse bestiüuat vorden. Es versteht sich, daß durch Anwenden anderer Farbstoffe, z.D. Lösungsnittelf arbstof fe und/oder Parameter Gr.üinrlungsc;en:ß uer ""ahmen der Offenbarung nicht überschritten wird und daß um so größer die Vielzahl der Kombinationen an Temperaturen, Geschwindigkeiten der Bahnbewegung, zurückgelegte Strecke and Farbstoffkonzentrationen die Vorteile hier nicht weiter dargelegt zu v/erden brauchen, die zu dem Linseniuaterial kontinuierlich abgestufter Dichte führen.

'Wenn auchdie Bahn 16 hier so gezeigt ist, daß dieselbe eine Abstufung der Farbstoffkonzentration und optischen Dichte fiber deren Breite erhält, ird doch erfindungsgemäß ebenfalls die Bildung einer optischen Dichteabstufung über lediglich einen Teil der Breite einer ähnlichen Bahn 16' nach der Figur 7 in Betracht gezogen. Zu dieseir Zweck kann ein System 14', wie in der Figur 6 gezeigt, angewandt werden.

Das System 14* ist in mechanischer Hinsicht praktisch identisch dem System 14 nach der Figur 4, und die Bahn 16' ird durch die Quetschrollen 13' in das Farbbad 29 unter dessen Oberfläche 22' jedoch winkelförmig relativ zu der Oberfläche 22' eingeführt, dass ein Auftauchen aus dem Bad 20¹ durch die Quetschrollen 28' : mmer noch teilweise unter der Oberfläche 22' erfolgt. Hierdurch verbleibt ein unterstes Teil "a" der Breite des Bandes 16¹, siehe Figuren 6 und 7, in dem Bad 20' über die gesamte Dauer der Bewegung der Bahn 16* durch dasselbe und wird somit einheitlich eingefärbt, d.h. wird mit einer einheitlichen Farbstoffkonzentration oder optischen Dichte versehen,

ährend das verbleibende obere Teil der Breite der Bahn 16' abgestuft eingefärbt wird, wobei die Dichte von dem oberen Ende bis zu der Höhe des Teils "^" zunimmt. Das Spülen in der Kammer 32' und Trocknen der Kammer 38 · ^ird im wesentlichen in der gleichen VJeise durchgeführt, wie dies weiter oben im Zusammenhang mit dem System

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nach eier Finur 4 erläutert worden ist.

iJonn ;an nicht ein Einfärben eines Teils der Breite der Bahn 16' durchfahren will, . ann die Bahn in das FarLbad 20' durch die Quetschrollen 1ü' mit diesen speziellen Teil, z.I3. dem Teil "b^I! eingeführt werden, das sich über der Oberfläche 22' befindet, siehe die gestrichelte Linie in der Figur 4. Die gestrichelte Linie der Bahn 16" ..st hier nur teilweise angegeben zwecks deutlicher Oarstellung. L's wird in Betracht gezogen, daß die Bahn 16" sicli parallel zu der Bahn 16' durch die Quetschrollen 18', 28', 36' und #2' erstreckt.

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Claims

PATENTANWALT D-1 BERLIN 33 11.10.1977 MANFREDMIEHE FALKENRIED 4 Telefon: (OW) 8 311*50 Diplom-Chemiker TetefWtMK: INDUSPROP BERLIN Telex: OUS«J US/02/2359 AO-3028 AMERICAN OPTICAL CORPORATION Southbridge, Mass. 01550, USA Verfahren zum Herstellen von Linsen mit einer Abstufung der optischen Dichte Patentansprüche

1.)Verfahren zum Herstellen von Linsen mit einer Abstufung der optischen Dichte, ausgehend von einer kontinuierlichen Bahn aus Linsenmaterial unter Einfärben, Spülen und Trocknen, gekennzeichnet durch die Kombination der nachfolgenden Verfahrensschritte :

a) Aufeinanderfolgendes Anordnen von getrennten Einfärbe-, Spül- und Trockenstationen;

b) Anordnnen eines flüssigen Farbstoffes in der Färbestation in ausreichender Menge unter Ausbilden eines vorherbestimmten Flüssigkeitsspiegels;

c) Einführen der Bahn in den Farbstoff, wobei die Bahn in einer Richtung gegenüber dem Spiegel der Flüssigkeit orientiert ist, sowie die Bahn längsseits durch den Farbstoff in die Spülstation längs eines Weges geführt wird, der spitzwinklig zu dem Spiegel der Flüssigkeit vorliegt;

d) Abspülen des aus der Farbstation überführten ÜBerSchusses der flüssigen Farbe von der Bahn;

e) Trocknen der gefärbten und gespülten Bahn in der Trockenstaion,

f) Ausschneiden von Linsenbestandteilen aus der getrockneten Bahn über deren Länge.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die Bahn in den flüssigen Farbstoff unter dem Spiegel der Oberfläche eingeführt und durch die Oberfläche längs des winkelförmigen

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Laufweges herausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn in den flüssigen Farbstoff durch die Obeffläche längs des winkelförmigen Weges eingeführt und von unterhalb der Oberfläche des Farbstoffes in die Spülstation überführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ein Teil der Breite der Bahn in den Farbstoff eingeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ein Teil der Breite der Bahn in den Farbstoff eingeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß lediglich ein Teil der Breite der Bahn in den Farbstoff eingeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der Bahn durch die Farbstoffstation linear geführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg der Bahn durch die Farbstoffstation wenigstens teilweise spiralförmig geführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn linear durch das System bestehend aus den Färbe-, Spül- und Trockenstaionen mit einer vorherbestimmten und praktisch konstanten Geschwindigkeit gezogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn wenigstens teilweise aus einem wasserpermeablen Cellulosematerial hergestellt und der Träger des flüssigenFarbstoffs Wasser ist.

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