DE69029348T2

DE69029348T2 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten von lichthärtenden Harzen

Info

Publication number: DE69029348T2
Application number: DE69029348T
Authority: DE
Inventors: Kensuke C O Kabushiki Nakajima; Noboru C O Kabushiki Nishiyama; Koji C O Kabushiki Kaish Ozeki; Kiyomi C O Kabushi Sanbonmatsu
Original assignee: JAPAN INST ADVANCED DENTISTRY
Current assignee: Adell Corp Tokio/tokyo Jp; JAPAN INSTITUTE OF ADVANCED DENTISTRY TOKIO/TOKYO
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1990-01-04
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2010-01-05
Also published as: US5135686A; EP0415508A2; EP0415508B1; JPH0390320A; JPH0698628B2; DE69029348D1; EP0415508A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten von lichthärtenden Harzen, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten von lichthärtenden Harzen unter kontinuierlichem Härten der aus lichthärtenden Harzen geformten Gegenstände, während diese sich in Bewegung befinden.
Verfahren und Vorrichtungen zum Aushärten von lichthärtenden Harzen werden in solche unterteilt, welche ultraviolettes Licht verwenden, und in solche, welche sichtbares Licht verwenden.
Die Härtungsvorrichtung, welche ultraviolettes Licht nutzt, wird überwiegend zum Aushärten dünnerer Gegenstände verwendet mit Stärken von einigen µm bis einigen 100 µm wie bspw. ein Film, Tinte, Überzugsfilm, etc. aus lichthärtenden Harzen.
Diese Vorrichtungen umfassen kontinuierliche Fördermittel wie ein Förderband, und die mit einem dünnen Überzug aus lichthärtenden Harzen versehenen Gegenstände werden durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht kontinuierlich ausgehärtet. Die Vorrichtungen haben eine hohe Produktivität und sind weit verbreitet.
Andererseits werden mit sichtbarem Licht arbeitende Verfahren und Vorrichtungen bspw. zum Aushärten der Produkte von Dentallaboratorien verwendet, welche aus zusammengesetzten Harzen für die Zahnheilkunde gebildet sind.
Bspw. beschreibt die japanische Offenlegungsschrift Sho 62-38149 eine Bestrahlungsvorrichtung mit einer Leuchtstofflampe, welche eine Lichtstrahlung im Bereich von 400 - 500 nm emittiert, und die japanische Offenlegungsschrift Sho 62-47354 offenbart eine Bestrahlungsvorrichtung, um das Licht von Halogenlampen auf Gegenstände zu strahlen, welche auf eine Drehscheibe aufgesetzt sind.
Die oben beschriebene Aushärtungsvorrichtung ist nach dem Chargenprinzip konstruiert, wobei üblicherweise ein oder mehrere Gegenstände zur gleichen Zeit ausgehärtet werden.
Wenn jedoch - wie oben beschrieben - ultraviolettes Licht verwendet wird, so wird zwar eine hohe Produktivität erreicht, andererseits kann ein Gegenstand nicht bis in seinen tiefen Kern hinein ausgehärtet werden. Im Fall von Dentalmaterial mit einer Dicke von 1 mm oder mehr verbleibt das Innere des Gegenstands oftmals unausgehärtet und die Härte und mechanische Festigkeit des Gegenstands sind reduziert.
Um diesen Problemen zu begegnen, wird ein Harz vom Photopolymerisationstyp dünn aufgetragen, und zum Aushärten wird eine Bestrahlung mit ultraviolettem Licht vorgenommen. Daraufhin wird abermals lichthärtendes Harz aufgetragen, und wiederum wird ultraviolettes Licht aufgestrahlt, um diese Schicht auszuhärten, wobei diese Verfahrensschritte vielmals durchlaufen werden. Diese Technik ist kompliziert und erfordert viel Zeit.
Da eine handelsübliche Vorrichtung für die Bestrahlung mit ultraviolettem Licht eine konstante Strahlungsflußdichte aufweist, kann die Polymerisationsrate nicht beeinflußt werden. Sofern die Bestrahlungsflußdichte erhöht wird, um dicke Schichten lichthärtenden Harzes auszuhärten, werden die Gegenstände rasch polymerisiert und ausgehärtet, und während der Polymerisation treten innerhalb des ausgehärteten Gegenstands interne Verzerrungen auf, und hieraus resultiert eine Verringerung der mechanischen Festigkeit oder eine Reduzierung der Maß genauigkeit. Andererseits ist es bei der mit sichtbarem Licht arbeitenden Härtungsvorrichtung möglich, Gegenstände mit einer Dicke von 1 mm oder mehr ohne Schwierigkeiten auszuhärten, wogegen ausschließlich die übliche Vorrichtung vom Chargentyp verfügbar ist, so daß die Produktivität gering ist.
Weiterhin ist die Leuchtkraft bei dem herkömmlichen Typ von mit sichtbarem Licht härtenden Vorrichtungen festgelegt. Wenn die Leuchtkraft angehoben wird, um ein Aushärten des tiefen Kerns eines Gegenstands zu erreichen, kann die Polymerisationsgeschwindigkeit nicht beeinflußt werden wie im Fall des ultravioletten Lichts. Demzufolge treten innerhalb des aushärtenden Gegenstands während der Polymerisation interne Verzerrungen auf, und hieraus ergibt sich ein Absinken der mechanischen Festigkeit und eine niedrigere Maßgenauigkeit.
Darüberhinaus ist sowohl bei den mit ultraviolettem Licht als auch bei den mit sichtbarem Licht arbeitenden Vorrichtungen derjenige Flußanteil der in dem Bestrahlungslicht enthaltenen Energie, welcher in Hitze umgewandelt wird, gering. Demzufolge wird die Atmosphärentemperatur nicht ausreichend angehoben, was zu einer niedrigeren Härte und einer unzureichenden mechanischen Festigkeit des ausgehärteten Gegenstands führt. Falls andererseits die Flußdichte des Bestrahlungslichts hoch ist, steigt auch die in Wärme umgewandelte Energiemenge an. Demzufolge wird der aushärtende Gegenstand stärker erhitzt, als dies tatsächlich notwendig ist, was eine thermische Ausdehnung verursacht. Hieraus ergibt sich eine niedrigere Maßgenauigkeit des Produkts, wenn der Aushärtungsvorgang abgeschlossen ist.

Zusammenfassung der Erfindung:

Um diese Probleme zu lösen, bietet die vorliegende Erfindung (1) ein Verfahren zum kontinuierlichen Aushärten von lichthärtenden Harzen an, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flußdichte des Bestrahlungslichts in mehreren Stufen gemäß den Positionen der Gegenstände geändert wird, während das Licht auf die aus lichthärtenden Harzen gebildeten und kontinuierlich geförderten Gegenstände gestrahlt wird, sowie (2) eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten lichthärtender Harze, umfassend ein Gerät zur kontinuierlichen Beförderung der Gegenstände sowie ein Gerät zum Regulieren der Lichtstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reguliereinrichtung für das Bestrahlungslicht eine Lichtquelle sowie ein Mittel zum Einstellen des Bestrahlungslichts angeordnet sind, wobei letzteres die Flußdichte in mehreren Stufen gemäß den Positionen der zu bestrahlenden Gegenstände verändert.
Dies bedeutet, daß die Flußdichte des auf die beförderten Gegenstände einfallenden Bestrahlungslichts stufenweise verändert wird entsprechend der Position und dem Ort der zu bestrahlenden Gegenstände.
Solchermaßen wird die Flußdichte des auf die Gegenstände einfallenden Bestrahlungslichts entsprechend der Bewegung der Gegenstände verändert. Demzufolge kann die Polymerisationsgeschwindigkeit und die Tiefe der Aushärtung eines Objekts in Abhängigkeit von Ort und Zeit gesteuert werden.
Mit dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriff "kontinuierliche Beförderung" ist ein Zustand umrissen, wobei die Gegenstände einer nach dem anderen der Aushärtevorrichtung zugeführt werden und diese auch wieder verlassen. Dementsprechend sollen damit nicht nur die Fälle umfaßt sein, wo ein Gegenstand während der gesamten Bearbeitungszeit gleichförmig befördert wird, sondem auch der Fall, wobei er intermittierend befördert wird.
Das Zeitintervall zwischen der Zuführung der Objekte in die Aushärtevorrichtung und deren Herausbeförderung liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von einer Sekunde bis 24 Stunden, und besonders bevorzugt innerhalb des Bereichs von 10 Sekunden bis 3 Stunden.
Der Beförderungsmechanismus kann Mittel zur kontinuierlichen Beförderung der Gegenstände während der gesamten Zeit umfassen, wie Förderbänder oder Drehscheiben, oder Einrichtungen zur schrittweisen Bewegung der Gegenstände entsprechend einem Takt wie Schwenkbalkenförderer, pneumatische oder hydraulische Zylinder, etc. Auch können gepulste Motoren verwendet werden, welche die Gegenstände unter numerischer Steuerung bewegen.
Die Bewegung der bestrahlten Gegenstände kann eine lineare oder rotierende Bewegung in der selben Ebene sein oder aufwärts oder abwärts gerichtete Bewegungen umfassen.
Als Lichtquelle zur Erzeugung des Bestrahlungslichts kann eine Lichtquelle verwendet werden, wie sie für die übliche Polymerisation eingesetzt wird, wie eine Halogenlampe, eine Xenonlampe, eine Leuchtstofflampe, eine Hochdruckquecksilberlampe, eine Niederdruckquecksilberlampe, Bogenentladungslampe, etc.
Die Lichtquelle kann mit einem Reflexionsspiegel oder einer Diffusionsplatte versehen sein, wie sie bereits bekannt sind, oder mit einem Hitzeschutzfilter, um für eine gewünschte Verteilung der Flußdichte zu sorgen oder die Wirkung zu erzielen, daß die Temperaturerhöhung der bestrahlten Objekte reduziert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Bestrahlungslicht mit einer in mehreren Stufen variierenden Flußdichte auf die Gegenstände gestrahlt, welche kontinuierlich bewegt werden. Hierbei bedeutet der Begriff "Änderung der Flußdichte in mehreren Stufen", daß sich die Flußdichte des Bestrahlungslichts, welches ein zu beleuchtender Gegenstand empfängt, wenn er der Vorrichtung durch einen Fördermechanismus zugeführt wird, deutlich ändert während des Fördervorgangs innerhalb der Vorrichtung von einer Position zu einer anderen. (Bspw. 100 klx am Punkt A und 200 oder 10 klx am Punkt B).
Hierbei wird die Flußdichte des Bestrahlungslichts vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 100 mW/cm² verändert, wenn das Bestrahlungslicht ultraviolettes Licht ist, und außerordentlich bevorzugt wird der Bereich von 0,1 - 100 mW. Sofern das Bestrahlungslicht sichtbares Licht ist, wird die Flußdichte des Bestrahlungslichts vorzugsweise in dem Bereich von 100 lx bis 10.000 klx verändert und besonders bevorzugt in dem Bereich von 1.000 lx bis 1.000 klx.
Im Allgemeinen ist die Flußdichte des Bestrahlungslichts umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen der Lichtquelle und dem Gegenstand, wogegen die Relation zwischen der Position des Gegenstands in der Härtungsvorrichtung und der Flußdichte des Bestrahlungslichts bei der vorliegenden Erfindung hiervon abweicht. In einer grafischen Darstellung kann die Relation durch eine Exponentialkurve wiedergegeben werden, durch eine geneigte Gerade oder durch eine stufenartige Figur.
Wenn die Flußdichte des Bestrahlungslichts in mehreren Stufen geändert wird, beträgt das Verhältnis zwischen minimaler Flußdichte und maximaler Flußdichte vorzugsweise 1:2 oder mehr, und besonders bevorzugt 1:10 oder mehr.
Die Flußdichte des einen Gegenstand bestrahlenden Lichts kann kontinuierlich oder diskret verändert werden. Bspw. wird in dem frühen Stadium der Polymerisation (nahe dem Einlaß der Vorrichtung) Licht mit niedriger Flußdichte aufgestrahlt, und das Licht mit hoher Flußdichte wird in einer späteren Stufe eingestrahlt (nahe dem Auslaß der Vorrichtung), um eine rasche Polymerisationskontraktion des Gegenstands zu vermeiden und innerhalb einer kurzen Zeit einen polymerisierten Gegenstand von hoher Präzision zu erhalten.
Als nächstes werden Mittel beschrieben, um die Flußdichte des auf einen Gegenstand abgestrahlten Lichts in mehreren Stufen zu verändern (hauptsächlich in zwei oder mehr Stufen).
(1) Das Prinzip der Verwendung von zwei Lampen mit unterschiedlicher Abgabeleistung wie in Fig. 1 dargestellt.
(2) Das Prinzip der Verwendung einer Leuchtstofflampe und einer Halogenlampe, wie in Fig. 2 dargestellt.
(3) Das Prinzip der partiellen Veränderung der Lampenzahl, wie in Fig. 3 dargestellt.
(4) Das Prinzip, teilweise einen Filter mit unterschiedlichen Lichtdurchlaßeigenschaften zu verwenden, wie in Fig. 4 dargestellt.
(5) Das Prinzip, die Flußdichte des Bestrahlungslichts von zwei oder mehr Lichtquellen durch einen regelbaren Transformator einzustellen, wie in Fig. 5 wiedergegeben.
Wie oben beschrieben, wird die Flußdichte des Bestrahlungslichts an jeder Position entsprechend den Photopolymerisationseigenschaften des zu bestrahlenden Gegenstands verändert, da die Polymerisationsrate der lichthärtenden Harze von der Flußdichte des Lichts abhängt.
Für einen Gegenstand mit einer Dicke von 1 mm oder mehr sowie für Füllstoffe enthaltende, lichthärtende Harze eignet sich das sichtbare Licht einer Halogenlampe, Xenonlampe und Leuchtstofflampe.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Vorrichtung zu ersinnen, in welcher die Umgebungstemperatur innerhalb der Vorrichtung unabhängig von der Flußdichte des Bestrahlungslichts gesteuert wird. Die Steuerung kann durchgeführt werden durch Anordnung eines Lüfters, von Kühlwasser, eines Kühl- oder Heizkörpers oder eines Infrarotgenerators an der gewünschten Position innerhalb der Vorrichtung (vgl. Fig. 6).
Weiterhin ist es auch möglich, die Temperatur unter Einbeziehung einer Halogenlampe (Hochtemperaturbereich) oder Leuchtstofflampe (niederer Temperaturbereich) zu steuern, wobei die Lampenart und die Flußdichte des Bestrahlungslichts in Betracht zu ziehen sind.
Unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens und Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten lichthärtenden Harzes ist es möglich, einen Überzugsfilm, einen Farbfilm, Produkte aus einem Dentallabor (künstliche Zähne, künstliche Kronen, das Unterteil eines künstlichen Gebisses, etc.), unter Verwendung von lichtdurchlässigen Formen hergestellte Formprodukte aus lichthärtenden Harzen, etc., mit hohem Wirkungsgrad und hoher Genauigkeit herzustellen.
Konkrete Beispiele für Produkte, bei denen eine lichtdurchlässige Form verwendet wird, umfassen Kontaktlinsen, Brillengläser, Mikrolinsen, kieferorthopädische Klammern, Zahnräder, etc.
Zusätzlich eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum abdichtenden Einschmelzen von Halbleiterelementen und zum Überziehen von optischen Fasern, zum Zusammenkleben von optischen Komponenten, wie Prismen, Linsen, etc. und zum Aushärten der lichthärtenden Harze bei eingebetteten Produkten.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Produkte aus gehärtetem Harz zu erhalten, wobei: 1) Fehler wie Risse, Sprünge, innere Verzerrungen, etc. während der Formgebung in äußerst geringem Umfang auftreten, selbst wenn Formteile aus relativ dicken Harzschichten auszuhärten sind; 2) die Formgebung keine Schwierigkeiten bereitet und sich eine kontinuierliche Produktion erreichen läßt; 3) Produkte aus gehärtetem Harz mit einer stabilen Qualität hergestellt werden können, und 4) Produkte aus gehärtetem Harz mit einer hohen Maßgenauigkeit erhalten werden können.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Hiervon zeigt:
Fig.1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform 1;
Fig.2 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform 2;
Fig.3 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform 3;
Fig.4 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform 4;
Fig.5 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform 5;
Fig.6 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform 6; sowie
Fig.7 eine schematische Ansicht eines Vergleichsbeispiels.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Im folgenden werden beispielhaft Einzelheiten der Erfindung anhand der Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.

Ausführungsform 1:

Fig. 1 enthält eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, um die erfindungsgemäße Ausführungsform 1 zu veranschaulichen.
Bei dieser Vorrichtung ist eine Halogen lampe 10 mit niedriger Abgabeleistung (50 W) in der Nähe des Zuführeinlasses 15 für einen zu bestrahlenden Gegen stand angeordnet, und eine Halogenlampe 11 mit hoher Abgabeleistung (250 W) ist in der Nähe des Auslasses 16 vorgesehen.
Die Flußdichte des Bestrahlungslichts dieser Vorrichtung lag unterhalb der Habgenlampe 10 mit niedriger Abgabeleistung bei 12 klx sowie unterhalb der Halogenlampe 11 mit hoher Abgabeleistung bei 1.500 klx.
Der Fördermechanismus für einen Gegenstand 14 innerhalb der Vorrichtung besteht aus einem Förderband 12, welches von einem Motor 13 über eine Kette 18 angetrieben wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der an dem Einlaß 15 der Vorrichtung zugeführte Gegenstand 14 von der schwachen Halogen lampe 10 mit sichtbarem Licht einer relativ niedrigen Strahlungsintensität beleuchtet. Wenn der Gegenstand 14 durch Antrieb des Förderbands 12 zum Auslaß 16 befördert wird, erfährt er durch die starke Halogenlampe 11 eine Beleuchtung mit Strahlungslicht einer relativ hohen Strahlungsintensität. Solchermaßen wird der Gegenstand nach Empfang einer ausreichenden Strahlendosis durch das Licht der starken Halogenlampe 11 infolge der Bewegung des Förderbands 12 durch den Auslaß 16 aus der Vorrichtung heraustransportiert.
Das Fördermittel dieser Vorrichtung ist 60 cm lang, und die Halogenlampen 10 und 11 sind jeweils in einem Abstand von 20 cm von dem Einlaß 15 und dem Auslaß 16 entfernt angeordnet.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Aushärten lichthärtbarer Harze vermittels der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform geliefert. Zunächst wurden lichthärtende Harze durch Vermischung von 80 Gew.-Teilen durch Bisphenol-A-Glycerol modifizierten Dimethacrylats, 10 Gew.-Teilen von Methacrylsäuremethylester, 10 Gew.-Teilen von Triäthylenglycol-Dimethacrylat, 0,05 Gew.-Teilen von Kampferchinon, und 0,05 Gew.-Teilen N,N-Dimethyl-p-Tolnidin.
Daraufhin wurde eine Zahnprobe in einen zylindrischen Behälter aus Polyäthylen mit einem Innendurchmesser von 25 mm, einer Tiefe von 25 mm und einer Dicke von 2 mm gegeben. Anschließend wurden die lichthärtenden Harze vorsichtig in den Behälter gegossen, ohne Luftblasen unterzumischen, bis der Behälter gefüllt war.
Der solchermaßen vorbereitete, zu bestrahlende Gegenstand wurde auf dem Einlaß 15 der Vorrichtung plaziert und durch Antrieb des Förderbands 12 in die Vorrichtung geschickt. Der Gegenstand wurde durch den Betrieb des Förderbands 12 befördert und an dem Auslaß 16 ausgegeben. Die Fördergeschwindigkeit des Förderbands lag bei 3 cm/min.
Als der polymerisierte Gegenstand aus dem zylindrischen Behälter entnommen wurde, erhielt man den in dem ausgehrteten und transparenten Harz ohne Risse und Absonderungen eingebetteten Zahn.
Als eine Anzahl von Probezähnen nach dem obigen Verfahren eingebettet worden war und die Mikro-Brinell-Härte der in dem Harz eingebetteten Zähne ermittelt wurde, so wurde ein Wert von 21 ± 1 Hb festgestellt. Die Produkte wiesen eine einheitliche Oberflächenhärte mit sehr wenig Abweichungen auf.

Ausführungsform 2:

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Ausführungsform 2.
Die Vorrichtung verfügt über drei 20 W-Leuchtstofflampen 20 und drei 250 W-Halogenlampen 21 als Lichtquellen für das Bestrahlungslicht. Als Fördermechanismus für den Gegenstand 24 ist in der selben Form wie bei der Ausführungsform 1 ein Förderband 22 vorgesehen, welches über eine Kette 28 zur Übertragung der Rotationsbewegung des Motors 23 angetrieben wird.
Der von dem Einlaß 25 in die Vorrichtung eingeführte Gegenstand 24 wird durch die Leuchtstofflampen 20 mit Bestrahlungslicht von relativ schwacher Strahlungsintensität beleuchtet. Nachdem der Gegenstand durch den Betrieb des Förderbands 22 zu den Halogenlampen 21 gefördert worden ist, wird er durch das starke Bestrahlungslicht der Halogenlampen 21 beleuchtet und schließlich aus der Vorrichtung ausgegeben.
Die Flußdichte des Bestrahlungslichts lag bei dieser Vorrichtung unterhalb der Leuchtstofflampen 20 bei 50 klx sowie unterhalb der Halogenlampen 21 bei 1.500 klx.
Als nächstes wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Aushärten lichthärtender Harze mittels dieser Vorrichtung gegeben.
Zunächst wurden lichthärtende Harze hergestellt durch Vermischung von 90 Gew.-Teilen von Methacrylsäuremethylester, 10 Gew.-Teilen von Triäthylenglycol-Dimethacrylat, 0,1 Gew.-Teilen von Kampferchinon und 0,1 Gew.-Teilen Benzoylperoxid. Nach gründlichem Verrühren wurden diese Harze in eine lichtdurchlässige Gußform aus Poly-4-Methyl-1-Penten zur Formung einer Kontaktlinse eingefüllt, und diese wurde daraufhin in dem Einlaß 25 der Vorrichtung plaziert.
Die Fördergeschwindigkeit des Förderbands 22 lag bei 5 cm/min., und das Förderband war 100 cm lang. Als nach dem Einführen des Gegenstands in die Vorrichtung 20 Minuten verstrichen waren, wurde die mit sichtbarem Licht von den Leuchtstofflampen 20 und den Halogenlampen 21 bestrahlte Gußform an dem Auslaß 26 ausgegeben.
Durch Zerlegen der Herstellungsform erhielt man das ausgehärtete Produkt mit der Gestalt einer Kontaktlinse in durch sichtbarem Licht polymerisierten Zustand. Es zeigten sich weder Risse noch optische Fehler in dem solchermaßen erhaltenen Kontaktlinsenprodukt, und der Wölbungsradius entsprach exakt demjenigen der Herstellungsform.
Als nächstes wurden Gußformen mit unterschiedlichen Wölbungsradien angefertigt und verschiedene Arten von Kontaktlinsen mit unterschiedlichem Brechungsindizes in dem Bereich zwischen +12 Dioptrien bis -16 Dioptrien wurden hergestellt. In allen Fällen ergaben sich perfekte Gußprodukte.

Ausführungsform 3:

Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, welche die Ausführungsform 3 der Erfindung verkörpert.
Bei dieser Vorrichtung besteht der Mechanismus zum Fördern eines Gegenstands 37 aus einem Vierfach-Drehtisch 36, der durch Antrieb eines Motors 35 jeweils um 90 Grad rotiert wird, nachdem die an einem Zeitgeber 40 für die Rotation des Drehtisches eingestellte Zeit abgelaufen ist. Als Lichtquellen sind bei dieser Vorrichtung 150 W-Halogenlampen 30, 31, 32 in einer Anzahl von 2, 4 und 6 Stück oberhalb von 3 Positionen des Drehtisches angeordnet. An derjenigen Position, wo keine Halogenlampen vorgesehen sind, befindet sich der Einlaß-Auslaß 33, um die Gegenstände in die Vorrichtung zu geben oder aus dieser zu entnehmen, sobald die Bestrahlung abgeschlossen ist.
Die Flußdichte des Bestrahlungslichts lag bei dieser Vorrichtung unterhalb der Halogenlampen 30 bei 180 klx, unterhalb der Halogen lampen 31 bei 300 klx sowie unterhalb der Halogenlampen 32 bei 500 klx.
Zum Betrieb dieser Vorrichtung wird der Leistungsschalter 38 eingeschalten, damit die Halogenlampen 30, 31 und 32 brennen, und die Gegenstände 37 werden an dem Einlaß-Auslaß 33 auf dem Drehtisch plaziert.
Nachdem die Zeit zur Drehung des Drehtisches 36 an der Zeitschaltuhr 40 für die Rotation des Drehtisches eingestellt ist, wird der Schalter 39 zum Rotieren des Drehtischs eingeschalten, um den Drehtisch 36 um 90º weiter zu drehen und den Gegenstand an diejenige Position zu befördern, wo zwei Halogenlampen 30 leuchten.
Wenn die an der Zeitschaltuhr 40 eingestellte Zeit bis zur nächsten Rotation des Drehtisches abermals abgelaufen ist, wird der Drehtisch 36 wieder um 90º gedreht, und der Gegenstand wird an die Position befördert, wo vier Halogenlampen 31 leuchten. Solchermaßen gelangt der Gegenstand 37, nachdem er auch von den sechs Halogenlampen 32 bestrahlt worden ist, an dem Ein laß-Auslaß 33 wieder zum Vorschein. Sodann wird der Gegenstand aus der Vorrichtung entnommen.
In dieser Vorrichtung sind Einlaß und Auslaß für die Gegenstände an derselben Position vorgesehen. Aus diesem Grund kann eine Bedienperson Gegenstände einsetzen und herausnehmen, ohne sich fortzubewegen, und der von der Vorrichtung beanspruchte Raum kann auf ein Minimum reduziert werden.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, daß diese Vorrichtung zur Produktion eines in Harz eingebetteten Produkts verwendet wird.
Nachdem der Leistungsschalter 38 eingeschalten worden war und die Halogenlampen 30, 31 und 32 aufleuchteten, wurde eine Schraube aus rostfreiem Stahl in einen zylindrischen Behälter gegeben, der dem bei der Ausführungsform 1 verwendeten Behälter entsprach. Lichthärtende Harze wurden hergestellt durch Mischen von 68 Gew.-Teile durch Bisphenol-A-Glycerol modifiziertem Dimethacrylat mit 15 Gew.-Teilen von Methacrylsäuremethylester, 7 Gew.-Teilen von Laurylacrylsäureester, 10 Gew.-Teilen von Trithylenglycol-Dimethacrylat, 0,05 Gew.- Teilen von Kampferchinon, 0,02 Gew.-Teilen von Dibenzoylperoxid sowie 0,02 Gew.Teilen von Hydrochinon-Monomethyläther. Nachdem dieses Harz in den Behälter eingespritzt worden war, wurde der zylindrische Behälter in dem Einlaß-Auslaß 33 dieser Vorrichtung plaziert.
Daraufhin wurde die Zeitschaltuhr 40 für die Rotation des Drehtisches auf 10 Minuten eingestellt, und der Schalter 39 zum Rotieren des Drehtisches wurde einge schalten, um die Vorrichtung in Betrieb zu setzen. Nach 30 Minuten kam die bestrahlte Probe an dem Einlaß-Auslaß 33 wieder zum Vorschein, wurde entnommen und untersucht. Zwischen der Schraube aus rostfreiem Stahl und dem ausgehärteten, durch lichthärtbarem Harz wurde keine Ablösung beobachtet, und man erhielt die in dem ausgehärteten, transparenten Harz eingebettete Schraube aus rostfreiem Stahl ohne innere Verzerrungen und ohne Riß.
Als eine Anzahl von Schrauben aus rostfreiem Stahl vermittels des obigen Verfahrens eingebettet wurden und die Mikro-Brinell-Härte der in dem Harz eingebetteten Produkte gemessen wurde, fand man einen Wert von 13 ± 1 Hb und die Produkte zeigten eine einheitliche Oberflächenhärte mit sehr wenigen Variationen.

Ausführungsform 4:

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, in der die erfindungsgemäße Ausführungsform 4 verkörpert ist. Bei dieser Ausführungsform sind sechs mit einer Reflexionsplatte 42 versehene 500 W-Hochdruck-Quecksilberlampen 41 als Lichtquellen für das Bestrahlungslicht vorhanden. Als Mechanismus zum Transport des Gegenstands 48 dient ein Ftrderband 45, ähnlich den bei den Ausführungsformen 2 - 3 verwendeten. Die Flußdichte des Bestrahlungslichts wird mit zwei Typen von Lichtreduktionsfiltern 43 und 44 eingestellt. Der Lichtdurchlaß des Lichtreduktionsfilters 43, welcher näher an dem Einlaß 50 installiert ist, liegt bei 2 %, während derjenige des Lichtreduktionsfilters 44 in der Mitte der Vorrichtung bei 50 % liegt.
Die Flußdichte des Bestrahlungslichts liegt bei dieser Vorrichtung unterhalb des Lichtreduktionsfilters 43 bei 0,5 mW/cm², unterhalb des Lichtreduktionsfilters 44 bei 12,5 mW/cm 2, sowie dort, wo sich kein Filter befindet, bei 25 mW/cm².
Die Lichtreduktionsfilter 43 und 44 können ersetzt werden durch andere mit angemessenen Transmissionseigenschaften, in Abhängigkeit von den Aushärtungseigenschaften der lichthärtbaren Harze. Durch Auswahl des Lichttransmissionsgrads der Lichtreduktionsfilter 43 und 44 kann diese Vorrichtung zum Aushärten von lichthärtbaren Harzen mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt werden.
Nun folgt eine Beschreibung des Falles, wo diese Vorrichtung zur Herstellung von Brillengläsern eingesetzt wird.
Zunächst wurden Gußformen aus hartem Glas mit den konkaven und konvexen Oberflächen von Meniskusgläsern für Brillen mit aufeinander zu weisenden Oberflächen zusammengefügt, wobei dazwischen eine Dichtung aus Äthylen-Äthylacrylat-Copolymer eingesetzt wurde. Indem die Gußform an ihrem Außenumfang mit einer Klammer gehalten wurde, läßt sich ein Hohlraum in der Form eins Brillenglases bilden.
Als nächstes wurden lichthärtende Harze hergestellt durch Vermischung von 50 Gewichtsteilen von Methacrylsäuremethylester mit 50 Gewichtsteilen von KAYARAD DPCA 120 (hergestellt von Nippon Kayaku; 6-funktioneller Acrylsäureester), und drei Gewichtsteilen von 1-Hydroxicyklohexyl-Phenylketon. Nach gründlichem Umrühren wurden die Harze in den Hohlraum eingespritzt, ohne Lufblasen unterzumischen, und die gefüllte Form wurde auf den Einlaß 50 der Vorrichtung plaziert.
Das Fördermittel 45 dieser Vorrichtung war 200 cm lang, und die Transportgeschwindigkeit des Förderbands lag bei 10 cm/min.
Nach 20 Minuten wurde der bestrahlte Gegenstand an dem Auslaß 51 ausgegeben. Als die Form zerlegt und das ausgehärtete Produkt herausgenommen wurde, gab es weder Risse noch optische Fehler, und man erhielt ein Brillenglas aus gehärteten, lichthärtbaren Harzen mit einer ausgezeichneten Oberflächenhärte. Die optische Oberfläche der solchermaßen gewonnenen Brillenlinse war extrem glatt, und die Oberflächengenauigkeit stimmte exakt mit derjenigen der Glasform überein.
Weiterhin wurde mit dieser Vorrichtung ein Zweistärkenbrillenglas hergestellt unter Verwendung einer Glasform mit einem konkaven Bereich und teilweise linearen Stufen, um das Zweistärkenglas herzustellen. Bei dem solchermaßen erhaltenen Brillenglas aus gehärteten, lichthärtbaren Harzen waren in dem abgestuften Bereich der Linse keinerlei Risse zu sehen, und die Ausführungseigenschaften waren genauso überragend wie bei dem obigen Brillenglas.
Als eine Anzahl von Brillengläsern aus gehärteten, lichthärtbaren Harzen unter Verwendung dieser Vorrichtung hergestellt wurden, zeigten die ausgehärteten Produkte sehr wenig Abweichungen hinsichtlich der Qualität, und die Produktivität war extrem stabil.

Ausführungsform 5:

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, bei der die erfindungsgemäße Ausführungsform 5 verwirklicht ist.
Bei dieser Vorrichtung sind oberhalb des Förderbands 64 als Lichtquellen 12 Halogenlampen 61, 62 und 63 vorgesehen, welche die Zonen 1 - 3 bilden, von denen jede wiederum vier Lampen umfaßt. Die Strahlungsintensität der Halogenlampen (150 W x 4) kann in jeder Zone unabhängig eingestellt werden durch Regeltransformatoren 67, 68 und 69 zum Dimmen des Lichts. Ferner verfügt diese Vorrichtung über einen Regeltransformator 67 zur Geschwindigkeitsvorgabe des Förderbands, womit die Anzahl des Motors 65 und damit die Fördergeschwindigkeit des Förderbands 64 eingestellt wird.
Da die Flußdichte des auf einen Gegenstand 70 eingestrahlten Lichts und die Bestrahlungszeit bei dieser Vorrichtung nach Belieben eingestellt werden kann, lassen sich die Bestrahlungsbedingungen in einem weiten Bereich vorgeben abhängig von den Aushärtungseigenschaften des zu bestrahlenden Gegenstands.
Als nächstes wird der Fall erläutert, daß eine kieferorthopädische Klammer aus erhärteten, lichthärtbaren Harzen unter Verwendung dieser Vorrichtung hergestellt wurde. Zunächst wurden lichthärtende Harze hergestellt durch Vermischung von 39 Gewichtsteilen Methacrylsäuremethylester mit 52 Gewichtsteilen durch Bisphenol-A-Äthylenglycol modifiziertes Dimethacrylat, 9 Gewichtsteilen von hydrophobem Kieselsäurenebel (Nippon Aerosil; R-972), 0,7 Gewichtsteilen von Kampferchinon, und 0,7 Gewichtsteilen von Benzoylperoxid. Nach gründlichem Verrühren wurden diese Harze in eine lichtdurchlässige Gußform für die Klammer aus Poly-4-Methyl-1-Penten eingespritzt.
Als nächstes wurde die Gußform an dem Einlaß 71 dieser Vorrichtung zugeführt, und das Förderband 64 wurde zur Lichtbestrahlung in Bewegung versetzt.
Das Fördermittel 64 war 180 cm lang, und die Fördergeschwindigkeit wurde auf 9 cm/min. eingestellt.
Der Regeltransformator 67 für die Lichtstärkenregulierung der Halogenlampen in der Zone 1 wurde auf 30 V eingestellt, der Regeltransformator 68 in der Zone 2 auf 78 V, und der Regeltransformator 69 in Zone 3 auf 85 V.
Solchenfalls lag die Flußdichte des Bestrahlungslichts in der Zone 1 bei 4 klx, in der Zone 2 bei 140 klx und in der Zone 3 bei 200 klx.
Nach 20 Minuten war die Lichtbestrahlung abgeschlossen und die Gußform gelangte zum Auslaß 72. Als die Gußform auseinandergenommen und das erhärtete Produkt herausgenommen wurde, zeigte sich keinerlei interner Riß. Eine rauhe Kontaktoberfläche des ausgehärteten Produkts, wie sie durch Ablösung der Kontaktoberfläche von der Innenseite der Gußform während der Photopolymerisation verursacht würde, konnte nur in ganz geringem Umfang festgestellt werden. Solchermaßen erhielt man eine Klammer aus erhärtetem und prächtigem, zusammengesetzten Harz.
Als eine Anzahl von kieferorthopädischen Klammern aus lichthärtenden Harzen mit dieser Vorrichtung produziert wurden, zeigten die solchermaßen hergestellten Klammern äußerst geringe Abweichungen hinsichtlich der Qualität, und der Produktionsertrag war außerordentlich hoch.
Insbesondere wurde die Basisfläche der solchermaßen erhaltenen Klammer auf den Halter eines Zugfestigkeitstestgeräts zementiert, und an einem Schenkel wurde Klaviersaitendraht befestigt, um die Zugfestigkeit des Schenkels mit einem lnstron-Universal-Testgerät zu messen, wobei eine Bruchfestigkeit von 36,3 ± 4,9 N (3,7 ± 0,5 kgf) festgestellt wurde. Es gab hier wenig Abweichungen, und die Ausbeute lag über 90 %.

Ausführungsform 6:

Fig. 6 enthält eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, welche die erfindungsgemäße Ausführungsform 6 repräsentiert.
Diese Vorrichtung verfügt über drei Leuchtstofflampen 80, welche eine relativ niedrige Flußdichte ergeben, sowie über sechs teilweise oberhalb, teilweise unterhalb angeordnete Halogenlampen 81 und 82, welche eine relativ hohe Flußdichte ergeben. Weiterhin ist ein im fernen Infrarot arbeitender Heizapparat 83 am Auslaß 95 des Förderbands 85 angeordnet, um den bereits bestrahlten Gegenstand 92 aufzuheizen.
Außerdem wird von den in der Vorrichtung verwendeten sechs Halogenlampen 81 und 82 die Strahlungsintensität von drei oberhalb angeordneten Lampen und drei unterhalb angeordneten Lampen unabhängig gesteuert mittels Regeltransformatoren 89 und 90 zur Einstellung der Leuchtkraft der Halogenlampen.
Zusätzlich ist die Vorrichtung mit einem Temperatursensor 96 versehen und mit einem Temperaturregler 91 für den Heizapparat, um die Temperatur der von dem im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizapparat 83 aufgeheizten Atmosphäre willkürlich vorgeben zu können. Demzufolge kann die Flußdichte des Bestrahlungslichts in zwei Stufen eingestellt werden, und der bereits bestrahlte Gegenstand kann einer Hitzebehandlung bei einer gewünschten Temperatur unterzogen werden. Demzufolge ist es bei dieser Vorrichtung möglich, eine geeignete Hitzebestrahlung und die Heizbehandlung vorzunehmen, um auf einem einzigen Förderband die dynamischen und optischen Eigenschaften des Gegenstands zu verbessern.
Da drei Halogenlampen 82 unterhalb der Mitte des Förderbands 85 angeordnet sind, kann der Gegenstand 92 sowohl von oben als auch von unten bestrahlt werden, und die Vorrichtung eignet sich zum Aushärten solcher Gegenstände, welche zu dick sind, um im Bereich der oberen und der unteren Außenflächen durch die Bestrahlung allein von einer Richtung gleichförmig ausgehärtet zu werden, oder welche durch eine Lichtbestrahlung allein von oben nicht optimal bestrahlt werden können.
Das bei dieser Vorrichtung verwendete Fördermittel 85 ist zur bequemen Bestrahlung durch die unterhalb angeordneten Halogenlampen 82 in der Form einer Raupe konstruiert, bestehend aus einem Stahlrahmen, der auf Pyrexglas befestigt ist.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, daß nichthärtende Harze mit dieser Vorrichtung ausgehärtet werden.
Die nichthärtenden Harze mit derselben Zusammensetzung wie bei der Ausführungsform 5 wurden in eine Gußform aus Poly-4-Methyl-1-Penten eingespritzt, um die kieferorthopädische Klammer zu gießen, und diese Form wurde auf den Einlaß 94 dieser Vorrichtung gegeben. Das Fördermittel dieser Vorrichtung war 150 cm lang, und die Fördergeschwindigkeit des Förderers lag bei 5 cm/min.
Der Regeltransformator 29 zur Einstellung des Lichts der oberen Halogenlampen im mittleren Bereich der Vorrichtung wurde auf 68 V eingestellt, und der Regeltransformator 90 für die Einstellung des Lichts der unteren Halogenlampen wurde auf 35 V geregelt. Weiterhin wurde die Temperatur der von den im fernen Infrarotbereich arbeitenden Heizgeräte 83 aufgeheizte Atmosphäre auf 100 ºC an dem Temperaturregler 91 des Heizgeräts eingestellt.
Bei dieser Vorrichtung lag die Flußdichte des Bestrahlungslichts unterhalb der Leuchtstofflampen 80 bei 45 klx, unterhalb der Halogen lampen 81 bei 140 klx, und oberhalb der Halogenlampen 82 bei 6 klx.
Als nach dem Start des Betriebs der Vorrichtung 30 Minuten verstrichen waren, wurde die bereits bestrahlte und einer Hitzebehandlung unterzogene Gußform am Auslaß 95 ausgegeben. Als die Form zerlegt und der ausgehärtete Gegenstand herausgenommen wurde, erhielt man eine Klammer aus einer Harzmischung, welche keinerlei innere Risse hatte und eine sehr geringe Oberflächenrauhigkeit Als die Basisfläche der Klammer aus der Harzmischung auf dem Halter des Zugfestigkeitstestgeräts befestigt wurde und Klaviersaitendraht an dem Schenkel festgebunden wurde, um die Bruchfestigkeit des Schenkels mit einem Instron-Universal-Testgerät zu messen, ergab sich eine Bruchfestigkeit von 54,9 ± 4,9 N (5,6 ± 0,5 kgf). Diese Festigkeit war eineinhalb mal so hoch wie die Bruchfestigkeit der bei der Ausführungsform 5 erhaltenen Klammer.
Als eine Anzahl von kieferorthopädischen Klammern mit dieser Vorrichtung gegossen wurde, lag die Produktionsausbeute über 90 % und eine ausgezeichnete Eignung für die Massenproduktion wurde bestätigt.

Vergleichsbeispiel 1:

Bei der Vorrichtung, wie sie in der Ausführungsform 1 verwendet wurde, wurde anstelle der Halogenlampe 10 mit niedrigerer Abgabeleistung (50 W) eine Habgenlampe mit hoher Abgabeleistung (250 W) installiert, und eine Probe mit einem eingebetteten Zahn wurde nach dem selben Verfahren wie bei Ausführungsform 1 hergestellt. Das solchermaßen erzeugte, eingebettete Produkt zeigte extreme Ablösungen zwischen dem eingebetteten Zahn und dem ausgehärteten Harz, und unzählige Risse wurden an der Oberfläche des eingebetteten Zahns festgestellt aufgrund des abnormen Temperaturanstiegs auf 150 ºC während der Polymerisation.

Vergleichsbeispiel 2:

In der Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 wurden die Halogenlampen 21 entfernt und drei 20 W-Leuchtstofflampen installiert. Daraufhin wurde eine Kontaktlinse gegossen nach dem selben Verfahren wie bei der Ausführungsform 2. Die solchermaßen erhaltenen, gegossenen Produkte hatten weder Risse noch optische Fehler, und der Wölbungsradius entsprach exakt demjenigen der Gußform.
Die Oberflächenhärte war jedoch extrem niedrig, und unzählige Flecken erschienen auf der Oberfläche während der normalen Behandlung, woraus ein Verlust an Transparenz resultierte, was einen Mangel hinsichtlich der praktischen Anwendbarkeit darstellt.
Anstatt bei der Ausführungsform 2 die Halogenlampen 21 zu entfernen, wurden die Leuchtstofflampen 20 entfernt, und drei 250 W-Halogenlampen wurden installiert. Daraufhin wurde eine Kontaktlinse nach demselben Verfahren wie bei der Ausführungsform 2 gegossen. Das solchermaßen erhaltene Gußprodukt zeigte unzählige Risse. In vielen Fällen hatte das Produkt optische Fehler innerhalb der Linse, obwohl es äußerlich zufriedenstellend war, und dem Produkt ermangelte die Eignung für eine praktische Produktion.

Vergleichsbeispiel 3:

In der Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 4 wurden die Lichtreduktionsfilter 43 und 44 entfernt, und das Brillenglas wurde nach dem selben Verfahren ausgehärtet wie in der Ausführungsform 4. Wenn der solchermaßen produzierte und ausgehärtete Gegenstand dick war, zeigten sich optische Fehler. Als die Glasform entfernt wurde, fand man wellenförmige Fehler auf der Oberfläche, oder diese war deformiert.
Als das Zweistärken-Brillenglas mit dieser Vorrichtung nach dem selben Verfahren hergestellt wurde wie bei der Ausführungsform 4, trat ein auffälliger Riß an dem abgestuften Bereich der Linse auf, und man beurteilte das Ergebnis als ungeeignet für die praktische Anwendung.
Das Brillenglas aus lichthärtenden Harzen wurde mit dem Verfahren gemäß Ausführungsform 4 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt. Bei der Linse mit hoher Stärke und großer Brechkraft wurden optische Fehler und eine ungleichmäßige Aushärtung festgestellt.

Vergleichsbeispiel 4:

In der mit der Ausführungsform 5 identischen Vorrichtung wurde die Spannung der Regeltransformatoren 67, 68 und 69 zur Regulierung des Halogenlampenlichts in den Zonen 1 bis 3 auf 85 V gesetzt, und die Klammer aus einer Harzmischung wurde nach dem selben Verfahren wie bei der Ausführungsform 5 ausgehärtet. Die solchermaßen hergestellte Klammer zeigte in vielen Fällen Risse im Bereich des Schlitzes. Der Produktionsertrag lag unter 70 %, was eine niedrige Produktivität zeigte.

Vergleichsbeispiel 5:

Wie in Fig. 7 dargestellt, wurden vier 150 W-Halogenlampen 100 oberhalb einer Drehscheibe 101 installiert, in einer den Gegenstand 103 umgebenden Anordnung. Bei dieser Aushärtungsvorrichtung nach dem Chargentyp wurde ein Regeltransformator 102 zur Einstellung des Lichts vorgesehen.
Nachdem lichthärtbare Harze in die lichtdurchlässige Gußform für eine Klammer nach demselben Verfahren wie bei Ausführungsform 5 eingespritzt worden waren, wurde der Gegenstand nach folgendem Verfahren ausgehärtet: Die Spannung des Regeltransformators 102 zur Lichtregulierung wurde auf 30 V eingestellt, und das Licht wurde 10 Minuten lang auf den Gegenstand 103 eingestrahlt. Dann wurde die Spannung des Regeltransformators 102 zur Lichtregulierung auf 78 V eingestellt, und Licht wurde über 10 Minuten hinweg eingestrahlt. Schließlich wurde die Spannung auf 85 V eingestellt, und Licht wurde für zehn Minuten eingestrahlt.
Als eine Anzahl von Klammern durch Wiederholung des obigen Verfahrens hergestellt wurden, zeigten die aus einer Harzmischung gegossenen Klammern keinerlei Fehler wie bspw. innere Risse oder Oberflächenrauhigkeit, wogegen es Unterschiede hinsichtlich der Bruchfestigkeit des Schenkels gab, und die Qualität war nicht stabil.
Darüberhinaus war das Gußverfahren kompliziert und die Produktivität niedrig.
Wie bei den obigen Ausführungsformen beschrieben, haben das Verfahren und die Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten lichthärtbarer Harze gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Eigenschaften: 1) Fehler wie bspw. Risse, Flecken, innere Verzerrungen etc. treten äußerst selten auf, selbst wenn relativ dicke Harzgegenstände auszu härten sind; 2) das Harzgießen kann in problemloser und einfacher Art bewerkstelligt werden, und eine kontinuierliche Produktion ist erreichbar; 3) die erhaltenen, ausgehärteten Harzprodukte haben stabile Eigenschaften; sowie 4) man erhält Produkte aus erhärtetem Harz mit einer hohen Maßgenauigkeit.
Die vorliegende Erfindung offenbart somit: (1) Ein Verfahren zum kontinuierlichen Aushärten lichthärtender Harze, dadurch gekennzeichnet, daß Licht auf die aus lichthärtenden Harzen geformten und kontinuierlich geförderten Gegenstände gestrahlt wird, wobei die Flußdichte des Bestrahlungslichts in mehreren Schritten entsprechend den Förderpositionen des Gegenstands verändert wird, sowie (2) eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten lichthärtender Harze, umfassend eine Einrichtung zum kontinuierlichen Fördern des Gegenstands sowie eine Einrichtung zur Vorgabe des Bestrahlungslichts, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vorgabe des Bestrahlungslichts ein Mittel zum Steuern und Abstrahlen des Bestrahlungslichts mit unterschiedlicher Flußdichte umfaßt, welche sich in mehreren Schritten entsprechend der Förderposition des Gegenstands verändert.
Insbesondere ändert sich die Flußdichte des auf den Gegenstand eingestrahlten Lichts stufenweise in Abhängigkeit von der Position und dem Ort des Gegenstands.
Solchenfalls ändert sich die Flußdichte des auf den Gegenstand eingestrahlten Lichts entsprechend der Förderbewegung des Gegenstands. Demzufolge kann die Polymerisationsgeschwindigkeit des Gegenstands und die Aushärtungstiefe in Relation zur Position und Zeit gesteuert werden.
Durch Einsatz erfindungsgemäßer Verfahren und Vorrichtungen zum kontinuierlichen Aushärten lichthärtender Harze ist es möglich, Produkte wie Überzugsfilme, Farbfilme, Produkte aus dem Dentallaboratonum (wie künstliche Zähne, künstilche Kronen, Basisteile für künstliche Gebisse, etc.), durch Verwendung von lichtdurchlässigen Gußformen aus lichthärtenden Harzen gegossene Produkte, etc., in ausgezeichneter Qualität sowie mit hoher Effizienz und Genauigkeit herzustellen.
Als konkrete Beispiele für nach dem Gußverfahren mit Lichttransmission erhaltene Produkte seien Kontaktlinsen, Brillengläser, Mikrolinsen, kieferorthopädische Klammern, Zahnräder, etc. genannt.
Zusätzlich ist die Erfindung geeignet zum Versiegeln von Halbleiterbauteilen und zum Überziehen von optischen Fasern, zum Zusammenkleben optischer Komponenten wie Prismen, Linsen, etc., und zum Aushärten von verschiedenen, eingebetteten Produkten bei Verwendung von lichthärtenden Harzen.

Claims

1. Verfahren zum kontinuierlichen Aushärten eines Gegenstands aus unter sichtbarem Licht aushärtendem Harz, wobei das Harz einen Polymerisationsinitiator enthält, der für eine im Bereich des sichtbaren Lichts liegende Wellenlänge photosensitiv ist, bspw. Kampferchinon, wobei der Gegenstand von sichtbarem Licht bestrahlt wird mit einer Wellenlängenkomponente und einer Leuchtkraftkomponente, während er kontinuierlich befördert wird, um das Harz auszuhärten, aus dem er besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der zu bestrahlende Gegenstand durch eine Mehrzahl von Stationen für Beleuchtung mit sichtbarem Licht befördert wird, wobei das sichtbare Licht in jeder Station von einer Lichtquelle abgeleitet wird, die unabhängig ausgewählt ist unter einer Halogenlampe, einer Xenonlampe, einer Kurzbogenlampe und einer Leuchtstofflampe, und wobei das sichtbare Licht in jeder Station ohne Änderung der Wellenlängenkomponente, sondem ausschließlich unter Änderung der Leuchtkraftkomponente abgestrahlt wird.

2. Verfahren zum kontinuierlichen Aushärten eines Gegenstands aus unter sichtbarem Licht aushärtendem Harz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Atmosphäre während der Bestrahlung des Gegenstands mit Licht unabhängig von der Flußdichte des Bestrahlungslichts gesteuert wird.

3. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten eines Gegenstands aus unter sichtbarem Licht aushärtendem Harz, wobei das Harz einen Polymerisationsinitiator enthält, der für eine im Bereich des sichtbaren Lichts liegende Wellenlänge photosensitiv ist, bspw. Kampferchinon, wobei die Vorrichtung ein Fördermittel zum kontinuierlichen Befördern des zu bestrahlenden Gegenstands durch eine Mehrzahl von Stationen für die Bestrahlung mit sichtbarem Licht aufweist sowie im Bereich des sichtbaren Lichts arbeitende Bestrahlungsmittel zur Abgabe einer sichtbaren Lichtstrahlung an den Beleuchtungsstationen für sichtbares Licht, wobei das sichtbare Licht eine Wellenlängenkomponente und eine Leuchtkraftkomponente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestrahlungsmittel für sichtbares Licht

(i) eine Lichtquellle umfaßt, die unabhängig ausgewählt ist unter einer Halogenlampe, einer Xenonlampe, einer Kurzbogenlampe und einer Leuchtstofflampe, sowie

(ii) ein Mittel für die Einstellung der Leuchtkraft in jeder der im sichtbaren Bereich arbeitenden Beleuchtungsstationen, womit bei der Bestrahlung mit sichtbarem Licht ausschließlich die Leuchtkraftkomponente substantiell verändert wird, nicht jedoch die Wellenlängen komponente.

4. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aushärten eines Gegenstands aus unter sichtbarem Licht aushärtendem Harz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperaturregler vorgesehen ist, um die Atmosphärentemperatur bei der Bestrahlung des Gegenstands mit Licht unabhängig von der Flußdichte des Bestrahlungslichts zu regeln.