ES2251768T3 - Procedimiento para la preparacion de lentes opticas de resina termoplastica de uretano. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de lentes que comprende: una primera etapa de formación de un prepolímero de tiouretano y una segunda etapa en la que se hace reaccionar el prepolímero de tiouretano con al menos un monómero de formación de uretano, llevándose a cabo dicha primera etapa y dicha segunda etapa en un extrusor o en un reactor que presenta un dispositivo de extrusión en una etapa subsiguiente, una etapa de extensión del copolímero termoplástico de tiouretano-uretano óptico extruido a partir del extrusor o del dispositivo de extrusión en una forma similar a una lámina, una etapa de formación de un precursor de lente troquelando el copolímero extendido en forma similar a una lámina, y una etapa de prensado de dicho precursor de lente de modo que se proporciona una cara curva predeterminada en al menos una cara del precursor de lente.

Description

Procedimiento para la preparación de lentes ópticas de resina temoplástica de uretano.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de resina termoplástica de uretano que contiene azufre y la lente.

Técnica anterior

Con respecto al material para la lente, habiéndose finalizado la era de la predominancia del cristal, se han desarrollado lentes de resina que son transparentes y excelentes en resistencia a los agentes meteorológicos con el desarrollo de síntesis químicas y se han estado usando resina acrílica, resina de policarbonato, resina ADC y similares. Sin embargo, se requieren propiedades físicas estrictas para tales lentes sobre una variedad de características de índice de refracción, aberración, rendimiento de pulido, resistencia al impacto, resistencia a los agentes meteorológicos, resistencia al rayado, etc. Sobre todo, con respecto al índice de refracción y a la aberración, se ha llevado a cabo positivamente un desarrollo de resinas excelentes en las que existe un equilibrio entre ambas características. En el mercado ha habido una resina que tiene una función comparable a un cristal, que tiene un índice de refracción de 1,6 y un número de Abbe de 35 o más, usada preferentemente en particular para lentes de plástico para gafas. Además, con respeto a las lentes de plástico para gafas, la excelencia en el rendimiento de la tinción es uno de los factores significativos en la búsqueda de un rendimiento para la moda.

Los procedimientos de moldeo por inyección y fundición son procedimientos normales de producción de lentes, particularmente de lentes de plástico para gafas, la resina termoplástica se produce principalmente mediante el procedimiento de moldeo por inyección y la resina termoendurecible se produce mediante el procedimiento de fundición. Aunque no se evalúa normalmente la superioridad o inferioridad de estos procedimientos para la producción, existe una diferencia entre ellos en el punto de partida de la producción de una lente, en el que la resina termoplástica está en un estado de alto peso molecular y la resina termoendurecible está en un estado de bajo peso molecular o también denominado estado monomérico. Además, ambas se inyectan en un espacio sellado de formación de la lente. En vista únicamente al procedimiento para la producción, el procedimiento de moldeo por inyección es un procedimiento que ahorra trabajo y el procedimiento de fundición es intensivo en trabajo.

Mientras tanto, cuando se presta atención al índice de refracción que es una de las características de la lente, el índice de refracción de la resina acrílica que se mencionó anteriormente es 1,49, y el de la resina de policarbonato es 1,58, el de la resina ADC es 1,50, el del uretano es 1,57 y el del uretano que contiene azufre es 1,67. Como procedimientos para formar estas resinas, se usan el procedimiento de moldeo por inyección para la resina acrílica y la resina de policarbonato, y el procedimiento de fundición para la resina ADC y el uretano que contiene azufre.

Cuando pueden producirse lentes que tienen una elevada función óptica mediante un procedimiento con materia prima de material de alto peso molecular, por ejemplo por moldeo por inyección, esto contribuye considerablemente a la mejora de la productividad de la lente, sin embargo, la resina termoendurecible, tal como la resina ADC y el uretano que contiene azufre descritos anteriormente, está provista con una estructura estérica reticulada y no puede hacerse plástica, por lo que no se ha podido llevar a cabo aún el moldeo por inyección. Por tanto, los inventores desarrollaron anteriormente un copolímero de tiouretano-uretano termoplástico óptico, que contiene tanto un enlace tiouretano como un enlace uretano, como copolímero termoplástico para su uso óptico y lo dieron a conocer en la solicitud de patente estadounidense Nº 08/548.806, publicada como el documento US 5.679.756 A (Zhu y cols.) y solicitud internacional PCT nº PCT/JP96/03710, publicada como el documento WO 9723529 A (Zhu y cols.). Se proporcionará a continuación una descripción resumida.

El procedimiento para la producción del copolímero termoplástico para uso óptico se caracteriza por incluir una primera etapa y una segunda etapa. En la primera etapa, se hace reaccionar diisocianato y/o un compuesto de diisotiocianato con un compuesto de tiol que tiene dos grupos que reaccionan con el grupo isocianato, al menos uno de los cuales es un grupo SH, para formar un prepolímero de tiouretano que tiene un peso molecular promedio en peso de 1.000 a 30.000. En la segunda etapa, se hace reaccionar el polímero de tiouretano obtenido en la primera etapa y un compuesto de diisocianato con al menos un monómero de formación de uretano seleccionado de monómeros que contienen hidroxilo que tienen dos grupos que reaccionan con el grupo isocianato, al menos uno de los cuales es un grupo OH. El copolímero que se obtiene mediante este procedimiento está provisto con un índice de refracción de 1,59 o más y un número de Abbe de 34 o más, estando perfectamente equilibrados el índice de refracción y el número de Abbe y proporcionándose varias propiedades que se requieren para un producto óptico tal como una lente o similar.

Además, aunque el copolímero puede producirse continuamente mediante un extrusor reactivo, el copolímero es susceptible de oxidarse ya que la temperatura del entorno de reacción es de 140ºC o más y, por tanto, es preferible mantener un procedimiento de carga de la materia prima y en el interior del extrusor en una atmósfera de un gas inerte, tal como nitrógeno o similar. Además, según la segunda etapa, la temperatura alcanza 180ºC o más y el entorno está en un estado en el que la resina que se extruye es extremadamente susceptible a oxidarse y, por tanto, es preferible colocar la resina de manera similar en una atmósfera de gas inerte hasta que la temperatura del copolímero alcance la temperatura de transición vítrea de 116ºC.

Aunque pueden obtenerse lentes que tienen excelentes propiedades ópticas a partir de un material de alto peso molecular mediante el desarrollo de un copolímero termoplástico, normalmente, en el caso en el que la lente se realiza mediante el procedimiento de moldeo por inyección, se encuentra un problema en que tiende a producirse una falta de uniformidad óptica por la aparición de líneas de flujo o similares y resulta obvio que las excelentes propiedades ópticas del copolímero no pueden utilizarse suficientemente mediante el procedimiento de moldeo por inyección.

Se ha llevado a cabo la presente invención en vista de los inconvenientes descritos anteriormente y es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para producir continuamente una lente que sea excelente en varias propiedades ópticas y que no sufra de falta de uniformidad en las propiedades ópticas sobre el total de la lente, usando un copolímero termoplástico de tiouretano-uretano óptico, que contiene tanto un enlace tiouretano como un enlace uretano, y una lente producida mediante el procedimiento.

Exposición de la invención

El procedimiento para la producción de lentes de la presente invención incluye una primera etapa de formación de un prepolímero de tiouretano y una segunda etapa en la que se hace reaccionar el prepolímero de tiouretano con al menos un monómero de formación de uretano, llevándose a cabo dichas primera y segunda etapa en un extrusor o en un reactor que presenta un dispositivo de extrusión en una etapa subsiguiente; una etapa en la se extiende un copolímero termoplástico de tiouretano-uretano óptico extrudido desde el extrusor o el dispositivo de extrusión en una forma similar a una lámina; una etapa de formación de un precursor de lente perforando el copolímero extendido en la forma de lámina; y una etapa de presión del precursor de lente de tal modo que se proporciona una cara curva predeterminada en al menos una cara del precursor de lente, tal como se describe en la reivindicación 1.

En el procedimiento de fabricación descrito anteriormente, es preferible que el precursor de la lente esté conformado como un disco.

Además, es preferible que la primera etapa, la segunda etapa y la etapa en la que se extiende el copolímero se lleven a cabo en un entorno de nitrógeno.

Además, es preferible que el precursor de la lente se caliente y se recueza y posteriormente se prense.

Además, es posible que al precursor de la lente se le aplique una película de revestimiento dura, se caliente y se prense tras proporcionar la cara curva predeterminada sobre al menos una cara del mismo.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista explicativa de una primera etapa y una segunda etapa de la presente invención.

La figura 2 es una vista explicativa de las etapas de producción de una lente según la presente invención.

La figura 3 ilustra un gráfico que indica las condiciones de temperatura en un cuerpo cilíndrico en una unidad extrusora según la presente invención.

Mejores modos de poner en práctica la invención

A continuación, se proporcionará una explicación de las etapas para producir un copolímero termoplástico de tiouretano-uretano óptico (denominado en lo sucesivo en la presente memoria sencillamente copolímero) según la presente invención y las etapas para producir una lente usando el copolímero, haciendo referencia a los dibujos tal como sigue. Además, el procedimiento para la producción que se muestra a continuación es tan sólo un ejemplo de una realización de la presente invención y la presente invención no se limita al mismo.

La figura 1 muestra un proceso integrado para producir el copolímero. El proceso comprende una primera etapa para producir un polímero de tiouretano que se lleva a cabo en la parte A enmarcada por líneas discontinuas, y una segunda etapa en la que se hace reaccionar el tiouretano con un monómero que contiene un grupo hidroxilo, que se lleva a cabo en la parte B enmarcada por líneas discontinuas. Además, tal como se muestra en la figura 2, se llevan a cabo las etapas de producción de la lente (parte C) de manera sucesiva.

Primero se dará una explicación de la primera etapa que se lleva a cabo en la parte A.

Un depósito 1 almacena diisocianato y/o un compuesto de diisotiocianato y un depósito 2 almacena un compuesto de tiol con una atmósfera de nitrógeno.

Estos depósitos están conectados, respectivamente, con bombas 3a y 3b de engranajes y se ajusta una velocidad de alimentación de las bombas de engranajes a una velocidad predeterminada. Los lados de alimentación de estas bombas están conectados a un mezclador 5 estático provisto con un calentador en el que se mezclan suficientemente ambos componentes. Durante este periodo se mantiene la temperatura de la disolución a 100ºC o más y se hacen reaccionar químicamente ambos componentes para formar un prepolímero de tiouretano que se inyecta en una unidad 7 extrusora de un extrusor 6 reactivo que tiene un cilindro con un calibre de 0,8 pulgadas.

En el procedimiento de inyección de un prepolímero de tiouretano en la unidad 7 extrusora, el prepolímero puede introducirse en la unidad extrusora después de hacerlo fluir primero temporalmente al interior de un depósito 20 de reserva. Esto es para poder tratar el problema de la conservación de la materia prima cuando surjan problemas en el lado de la extrusión. Además, el propolímero de tiouretano producido en la primera etapa puede producirse en un reactor separado y suministrarse a la unidad extru-
sora.

El prepolímero de tiouretano inyectado en la unidad 7 extrusora se introduce en la parte B de la segunda etapa transfiriéndolo bajo presión con un tornillo en un cuerpo cilíndrico que constituye la unidad extrusora. Según la segunda etapa, el compuesto de diisocianato que se almacena en un depósito 22 y el diol que se almacena en un depósito 21 se inyectan en la unidad 7 extrusora mediante bombas 3c y 3d de engranajes a velocidades predeterminadas con respecto al prepolímero de tiouretano producido en la etapa anterior y se polimerizan mientras se están mezclando, y se extruye el copolímero 8 producido. Durante este período, el gas purgado por el nitrógeno se descarga por un tapón 4 de descarga. Además, la segunda etapa mencionada anteriormente puede llevarse a cabo también en un recipiente de reacción separado y el producto puede inyectarse en el extrusor.

La figura 3 muestra una distancia en la dirección axial del cuerpo cilíndrico de la unidad 7 extrusora y la temperatura en el cuerpo cilíndrico en varias partes. Un periodo de tiempo normal desde la carga inicial del copolímero en el cuerpo cilíndrico hasta la extrusión del producto es de 20 a 40 minutos.

Justo en el momento de la extrusión, el copolímero es transparente y tiene una fluidez y una temperatura de aproximadamente 190ºC. En este momento, el copolímero es susceptible de oxidarse y, por tanto, necesita enfriarse gradualmente bajo una atmósfera de gas nitrógeno, y se carga continuamente el copolímero 8 sobre un transportador 9 rodeado de gas nitrógeno. La temperatura de transición vítrea del copolímero 8 es de 116ºC y, por tanto, considerando su manejo en las etapas de producción de la lente, la longitud del transportador 9 y la temperatura del gas nitrógeno se ajustan de modo que la temperatura del copolímero 8 en un lado de salida del transportador 9 sea de desde 100ºC hasta 130ºC.

Aunque no se representa, es preferible diseñar una boquilla instalada en un extremo final de la unidad 7 extrusora de tal modo que el copolímero en el lado de salida del transportador 9 quede provisto con una anchura de aproximadamente 85 mm y un grosor de aproximadamente 5 a 10 mm. Además, con respecto a la velocidad del transportador, es una velocidad un tanto más rápida que la velocidad de extrusión, de modo que se alargue el copolímero extrudido desde la unidad extrusora, con lo que se alarga monoaxialmente el copolímero y se controla la orientación molecular en una dirección constante. Además, es preferible que la superficie de una cinta transportadora del transportador 9 sea una cara con acabado en espejo y puede usarse un material de acero inoxidable pulido. Y el rendimiento del desmoldeo puede mejorarse adicionalmente mediante un revestimiento con resina de flúor.

A continuación, se proporcionará una explicación de las etapas para producir una lente haciendo referencia a la figura 2.

Se instala una troqueladora 10 rotativa en un lado de salida del transportador 9, se proporciona una pluralidad de troqueles 11a de perforación y troqueles 11b de recepción en las periferias de unos tambores 10a y 10b respectivamente, de manera correspondiente, y los tambores pueden troquelar continuamente precursores 12 de lente al rotar en sincronización con la velocidad de alimentación del copolímero 8 en una forma similar a una lámina. El copolímero 8a con forma similar a una lámina que se ha acabado con la operación de troquelado se gira mientras está adherido al tambor 10a y se corta en longitudes pertinentes en la parte central y se almacena. El número de referencia 13 designa rodillos de recogida. Los precursores 12 de lente troquelados se disponen en un transportador 15 mediante un brazo 14 robótico que presenta partes de succión. El transportador 15 sirve para transferir el precursor 12 de lente hasta una máquina 16 de prensado y los precursores de lente se colocan individualmente en una posición predeterminada de la máquina 16 de prensado manualmente o mediante un brazo robótico.

Las matrices 17a y 17b de las máquinas 16 de prensado están provistas con un equipo capaz de llevar a cabo tanto un calentamiento como un enfriamiento. La temperatura del precursor de lente durante este periodo se enfría de manera natural hasta 100ºC y, por tanto, se calienta de nuevo hasta 150ºC o más sobre la matriz 17a inferior de la máquina 16 de prensado. Tras esto, se hace descender la matriz 17b y se prensa el precursor 12 de lente para proporcionar una lente 18.

El precursor 12 de lente presenta una forma de disco que tiene normalmente un diámetro de aproximadamente 80 mm y un grosor de aproximadamente 5 a 10 mm y puede formarse o bien en una lente negativa o bien en una positiva mediante el prensado. Una lente para unas gafas presenta forma de menisco, y por tanto, con la presión usando las matrices, la resina fluye de manera uniforme desde la parte central hasta el lado exterior y no se produce ninguna línea de soldadura.

Tras el prensado, la lente se extrae tras haberla enfriado al menos hasta la temperatura de transición vítrea o inferior.

Además, aunque en el ejemplo descrito anteriormente el precursor 12 de lente se forma siendo troquelada en una forma similar a un disco mediante la máquina de prensado a partir del copolímero 8 alargado en una forma similar a una lámina, para evitar la pérdida de material, el copolímero 8 extruido sobre el transportador 9 puede cortarse en una forma cúbica o en forma de una placa cuadrada que tiene un volumen necesario para formar la lente y alargado en una forma redonda para formar así el precursor de lente. Sin embargo, en la operación de alargamiento, debe tenerse cuidado de modo que se lleve a cabo un alargamiento uniforme en una dirección desde la parte central de un pedazo del copolímero hasta el lado exterior.

Aunque es un proceso normal la formación de una película de revestimiento dura sobre la lente producida mediante un procedimiento pertinente de inmersión o de rotación o similares y su secado térmico, como otro proceso, tras su secado para poder manipularla, la lente puede calentarse de nuevo y prensarse para secar la película de revestimiento dura y mejorar el rendimiento de adhesión. En ese caso, el radio de curvatura de la lente puede más o menos modificarse.

Según este procedimiento para la producción, puede almacenarse una lente a mitad de producción, es decir, un producto en un estado del precursor 8 de lente en una forma similar a un disco y puede obtenerse después un producto acabado prensando y puliendo la lente semiacabada según el pedido.

En el caso de la lente semiacabada, el grosor de la lámina de copolímero 8a está ajustado a aproximadamente 15 a 20 mm. Además, al prensar la lente semiacabada, la matriz inferior o la matriz superior está constituida por una cara finamente formada.

Aunque, según el procedimiento de fundición convencional, se almacena material dándole forma de caras esféricas que tienen varias decenas de tipos de radio de curvatura, según la presente invención, el material se almacena como el precursor de lente y se puede fabricar un producto acabado por encargo y, por tanto, se consigue una ventaja porque no se requiere un almacenamiento de muchos tipos. Sin embargo, es preferible almacenar el precursor 8 de lente tras su recocido durante 20 a 120 minutos a entre 120ºC y 150ºC para garantizar la estabilidad de la resina.

Ejemplos

Aunque se proporcionará una explicación específica adicional de la presente invención usando los ejemplos siguientes, la presente invención no se limita a éstos.

El depósito 1 que se muestra en la figura 1 almacenaba una disolución de mezcla en la que se mezclaron 4,4’-metilenbis(isocianato de ciclohexilo) y
1,3-bis(isocianato de metilo)benceno en una proporción de 95 a 5 (en proporción de peso) y el depósito 2 almacenaba bis(2-mercaptoetil) sulfuro, respectivamente bajo una atmósfera de nitrógeno, y la tasa de cantidad de alimentación de las bombas 3a y 3b de engranajes se ajustó a de 5 a 3. Ambos componentes se agitaron y se hicieron reaccionar entre sí mientras que se mantuvo la temperatura de la disolución a 110ºC mediante el mezclador 5 estático provisto con un calentador y el prepolímero de tiouretano que se produjo se inyectó en la unidad 7 extrusora de la máquina 6 extrusora por reacción que tiene un cilindro con un calibre de 0,8 pulgadas.

Con respecto a 65 g/min (que indica cantidad de inyección por minuto, y así en lo sucesivo en el presente documento) de prepolímero de tiouretano inyectado en la unidad 7 extrusora, se inyectaron 20 g/min de MDI (4,4’-metilenbisfenilisocianato) almacenado en el depósito 22 y 12 g/min de diol (ciclohexano-dimetanol) almacenado en el depósito 21, mediante las bombas 3c y 3d de engranajes, produciéndose una reacción de polimerización mientras se mezclaban, y se extruyó el copolímero 8 producido.

Por otro lado, para que el producto se pudiera extruir fueron necesarios 20 minutos desde que el prepolímero de tiouretano fue cargado inicialmente en el cuerpo cilíndrico de la unidad 7 extrusora.

Mientras se enfriaba gradualmente el copolímero extrudido bajo una atmósfera de nitrógeno, se cargó continuamente el copolímero sobre el transportador 9 y se alargó en una forma similar a una lámina que tenía una anchura de 85 mm y un grosor de aproximadamente 1 cm. La longitud del transportador 9 era de 70 cm y la velocidad era de 10 cm/min y la temperatura del copolímero 8 en el lado de salida del transportador 9 era de 120ºC.

El precursor 12 de lente con forma similar a un disco, que tenía un diámetro de 80 mm y un grosor de aproximadamente 1 cm, se troqueló mediante la troqueladora 10 rotativa representada en la figura 2 a partir del copolímero alargado en una forma similar a una lámina en el lado de salida del transportador 9. El precursor 12 de lente producido se dispuso sobre el transportador 15 mediante el brazo 14 robótico.

Tras haber calentado el precursor 12 de lente hasta 180ºC sobre la matriz 17a inferior de la máquina 16 de prensado, se hizo descender el troquel 17b para el prensado y se obtuvo la lente 18.

Tras el enfriado, cuando se estudiaron las características ópticas de la lente 18, el índice de refracción fue de 1,59 y el número de Abbe de 35, y no se encontró ninguna falta de uniformidad óptica.

Aplicabilidad industrial

Según el procedimiento de fabricación de la presente invención que se ha descrito anteriormente, puede producirse continuamente una lente que tiene un índice de refracción de 1,59 y un número de Abbe de 34 o superior sin falta de uniformidad óptica y estando bien equilibrada, para ser utilizada en gafas. Además, el material puede almacenarse como un precursor de lente en una etapa previa a la producción de una lente acabada y puede darse una respuesta rápida ante la demanda de lentes del mercado. Además, con respecto a una lente acabada, el radio de curvatura puede más o menos modificarse, a la vez que puede llevarse a cabo simultáneamente la formación de una película de revestimiento dura y una etapa de recocido y, por tanto, no se requiere el almacenamiento de muchos tipos de lente, con lo que puede reducirse la carga de un fabricante.

Claims (5)

1. Procedimiento para la producción de lentes que comprende:

una primera etapa de formación de un prepolímero de tiouretano y una segunda etapa en la que se hace reaccionar el prepolímero de tiouretano con al menos un monómero de formación de uretano, llevándose a cabo dicha primera etapa y dicha segunda etapa en un extrusor o en un reactor que presenta un dispositivo de extrusión en una etapa subsiguiente,

una etapa de extensión del copolímero termoplástico de tiouretano-uretano óptico extruido a partir del extrusor o del dispositivo de extrusión en una forma similar a una lámina,

una etapa de formación de un precursor de lente troquelando el copolímero extendido en forma similar a una lámina, y

una etapa de prensado de dicho precursor de lente de modo que se proporciona una cara curva predeterminada en al menos una cara del precursor de
lente.

2. Procedimiento para la producción de lentes según la reivindicación 1, en el que dicho precursor de lente está conformado como un disco.

3. Procedimiento para la producción de lentes según la reivindicación 1 ó 2, en el que dicha primera etapa, dicha segunda etapa y la etapa de extensión del copolímero se llevan a cabo en un entorno de nitró-
geno.

4. Procedimiento para la producción de lentes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho precursor de lente se calienta y se recuece y posteriormente se prensa.

5. Procedimiento para la producción de lentes según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que al precursor de la lente se le aplica una película de revestimiento dura, se calienta y se prensa tras proporcionar dicha cara curva predeterminada sobre al menos una cara del mismo.