ES2299264T3 - Moldeo continuo de extrusion-compresion para fabricar articulos opticos. - Google Patents
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Abstract
Un método de formar un artículo óptico que comprende: mover un disco giratorio o una cinta transportadora dotados de una pluralidad de soportes separados para troqueles (19) para un troquel inferior (20) y un troquel superior (23) que constituyen un juego de troqueles para la formación de un artículo óptico; suministrar un troquel inferior (20), procedente de un dispositivo de almacenamiento de troqueles inferiores, a uno de los soportes para troqueles (19); suministrar una porción predefinida (21) de material polimérico óptico no presurizado a una superficie del troquel inferior; suministrar un troquel superior (23), procedente de un dispositivo de almacenamiento de troqueles superiores, y colocar el troquel superior contra el material polimérico óptico no presurizado formando un juego de troqueles que comprende, en secuencia, el troquel inferior, material polimérico y el troquel superior; comprimir el juego de troqueles (25) usando una prensa asociada con el soporte del troquelpara formar un artículo óptico; liberar la prensa cuando esté formado el artículo óptico; retirar el juego de troqueles (25) del disco giratorio o de la cinta transportadora; retirar el artículo óptico del juego de troqueles; reciclar el troquel inferior y el troquel superior del juego de troqueles a sus respectivos dispositivos de almacenamiento; y repetir los pasos anteriores hasta que se haga el número deseado de artículos ópticos; caracterizado porque el material polimérico óptico es suministrado como un hilo de masa fundida que cae verticalmente y que se extiende por la superficie del troquel inferior (20), aumentando su área de contacto con el troquel inferior por gravedad.
Description
Moldeo continuo de
extrusión-compresión para fabricar artículos
ópticos.
La presente invención versa acerca de la
fabricación de artículos ópticos, tales como lentes oftálmicas o
sustratos para discos compactos mediante moldeo y, en particular,
acerca del empleo del método de moldeo continuo de
extrusión-compresión para hacer lentes plásticas en
el que sale una masa fundida de polímero de un extrusor o aparato
de fundición hacia un primer troquel de una pluralidad de juegos de
troqueles de compresión de proceso secuencial que se van rotando y
que comprenden un primer troquel y un segundo troquel posicionados
sobre un sistema giratorio o de correa transportadora, formándose
las lentes por la compresión de los juegos de troqueles,
separándose las lentes de los troqueles, y reciclándose los
troqueles a la carga del troquel y la salida de la masa fundida, y
repitiéndose el proceso hasta que se produzca el número deseado de
lentes.
Hace años que se viene empleando el moldeo de
compresión directa de polímeros termoplásticos y termofraguados para
hacer artículos ópticos de plástico como las lentes. Básicamente, el
proceso de moldeo por compresión utiliza un polvo compactado o un
material preformado, y el artículo se forma añadiendo el material a
un molde, cerrando el molde y aplicando presión en el molde a
temperatura elevada. Habitualmente el molde consiste en un troquel
inferior y en un troquel superior que forman un molde o juego de
troqueles. En un proceso de moldeo termoplástico por compresión de
lentes, el material y el molde se calientan hasta una temperatura
determinada para ablandar el material y se aplica una fuerza
compresora al molde durante un tiempo predefinido para alcanzar un
tamaño predefinido de cavidad, saliéndose del molde el material
sobrante. A continuación, el molde se enfría y se abre, y se extrae
el artículo del molde. Este método, sin embargo, no resulta
comercialmente atractivo debido a su elevado tiempo de ciclo y a su
baja eficacia energética, y es menos beneficioso económicamente que
el proceso de moldeo por inyección. En general, un proceso de moldeo
por inyección directa es un método más rápido y eficiente para
moldear materiales termoplásticos.
No obstante, al moldear artículos ópticos tales
como una lente de prescripción de potencia negativa, los métodos
convencionales de moldeo por inyección tienen varios problemas
operativos serios. Estos tipos de lentes tienen una sección
transversal en la que el centro es más fino que el borde, y esta
característica hace muy difícil el moldeado directo por inyección,
especialmente cuando la viscosidad de la masa fundida es elevada. En
general, la masa fundida inyectada en el molde tiende a llenar
primero el borde del molde debido a la menor resistencia en la
sección más gruesa de la cavidad del molde, y, tras llenar gran
parte de la zona del borde, la masa fundida se vuelve a dirigir a
la zona central más fina de la cavidad del molde. El molde empleado
en un proceso de moldeo por inyección tiene que estar relativamente
frío debido a la necesidad de acortar el tiempo de ciclo, y cuando
la masa fundida llega a la zona central se forma a menudo una línea
de unión. Este fenómeno es especialmente serio cuando se moldea una
lente de escaso espesor central, que tiene mayor valor debido a su
mayor ligereza. Además, el moldeo por inyección suele introducir la
tensión inducida por la orientación y la doble refracción. La falta
de una fuerza de compactación suficiente empleada en la tecnología
de moldeo por inyección en canal de colada frío a menudo desemboca
en un desprendimiento prematuro de la lente motivado por un
encogimiento desigual y causa marcas de líneas en la superficie de
las lentes. Este tipo de problemas tiene que evitarse para que el
artículo sea adecuado para usos ópticos.
Otros tipos de artículos ópticos que pueden
fabricarse usando el método y el aparato de la invención incluyen
los sustratos plásticos empleados para hacer discos compactos usados
en CD-ROMS, reproductores de CD, etc. En general,
el sustrato es un disco plano circular de hasta 1,8 mm de grosor y
está hecho de un plástico como el policarbonato. Como se sabe
perfectamente en la especialidad, el sustrato plástico del disco
está bañado o recubierto con capas de grabación. Se ha descubierto
que el moldeo convencional por inyección resulta muy difícil, y
habitualmente se emplea el moldeo por
inyección-compresión.
Para superar algunos de los problemas
anteriores, se ha desarrollado la tecnología de moldeo por
inyección-compresión, como se muestra en las
patentes estadounidenses con los números 4.008.031, 4.091.057,
4.254.065, 4.364.878, 4.409.169, 4.442.061, 4.519.763, 4.540.534,
4.627.809, 4.707.321, 4.828.769, y la publicación europea de patente
0130769.
Generalmente, se inyecta un chorro de masa
fundida en un molde separado usando una máquina de moldeo por
inyección. A continuación, se cierra el molde para aplicar una
fuerza compresora a la masa fundida y comprimir la cavidad del
molde mediante fijación hidráulica o con un componente auxiliar como
resortes. La temporización de los pasos de inyección y compresión,
el tamaño del chorro de masa fundida y el control de temperatura del
molde son todos factores operativos críticos. En muchos casos,
tiene que emplearse tecnología de canal de colada caliente para
lograr suficiente fuerza de compactación.
Aunque hay diferentes versiones de la tecnología
de moldeo por inyección-compresión, son más o menos
similares entre sí, y esta tecnología tiene ciertos inconvenientes.
Para empezar, el proceso genera a menudo un producto que tiene algo
de tensión y refracción doble, posiblemente debido a la gran
diferencia de temperatura entre el molde y la masa fundida. Además,
el tiempo de ciclo es a menudo muy largo, porque el llenado del
molde es un proceso lento y, en algunos métodos mejorados, el molde
tiene que ser calentado y enfriado en cada ciclo. El empleo de la
tecnología de canal de colada caliente aumenta el tiempo que está
expuesto el material a temperaturas elevadas, y un material
sensible puede verse afectado adversamente. El coste del molde es
también sumamente elevado, y el sistema de control para coordinar
los pasos de inyección y compresión es crítico y a menudo muy
complicado y caro. Además, para hacer lentes de potencias
diferentes, deben cambiarse las piezas insertas en el molde, lo que
causa una demora de tiempo e ineficiencia en el proceso.
Se combinan muchos materiales poliméricos en un
extrusor añadiendo al extrusor el polímero en forma de bolitas y
aditivos. Algunos materiales ópticos especializados, como los
polímeros y/o copolímeros de tiouretano y uretano, se hacen en
extrusores de reacción añadiendo reactivos de polímero a un
extrusor. Cuando se moldea un artículo, también pueden calentarse
las bolitas en una máquina de moldeo y disolverse, convirtiéndose en
una masa fundida, o ablandarse para facilitar el proceso de moldeo.
Sin embargo, lo normal es que los materiales plásticos sean
propensos a la descomposición a temperaturas elevadas y/o en un
proceso prolongado de calentamiento. Hay también por lo general una
relación directa entre las propiedades ópticas y mecánicas de las
lentes de polímero y cuántas veces y durante cuánto tiempo el
polímero se ha fundido, especialmente para los materiales sensibles
al calor. Normalmente, los materiales transformados en artículos
ópticos precisan tener un historial térmico tan corto como sea
posible; si no, puede resultar una mayor tendencia al amarilleo, a
la oxidación del polímero y propiedades mecánicas deterioradas.
Además, desde un punto de vista de eficiencia energética, el
recalentamiento de bolitas de plástico a una forma fundida no
resulta atractivo ni económica ni ambientalmente. Una de las
dificultades de emplear directamente la masa fundida procedente de
un extrusor como fuente de alimentación para la máquina de moldeo
es que la extrusión es típicamente un proceso continuo y los métodos
de moldeo por inyección convencional, de moldeo por
inyección-compresión y de moldeo por compresión son
todos procesos de tandas o intermitentes. Acoplar un extrusor
continuo con una máquina de moldeo intermitente o por tandas
presenta una carga formidable.
En una solicitud de patente relacionada con
esta, con número de serie estadounidense 09/014.811, titulada
"Extrusion-Compression Molding of Optical
Articles", presentada el 28 de enero de 1998 y otorgada al
cesionario de la presente invención, se presenta un método de
moldeo por extrusión-compresión que supera muchos de
los problemas del estado previo de la especialidad.
La solicitud de patente
GB-A-1516194 presenta un moldeo de
lentes de contacto de acuerdo con la porción precaracterística de la
reivindicación 1. La solicitud de patente
US-A-4836960 presenta un disco
giratorio empleado en el moldeo de lentes ópticas
termoplásticas.
La presente invención plantea un método y un
aparato, como se definen en las reivindicaciones 1 y 15, para
formar un artículo óptico.
Teniendo presentes los problemas y deficiencias
existentes en el estado previo de la especialidad, la presente
invención puede proporcionar un método continuo de moldeo de
polímeros, particularmente de materiales termoplásticos, para
formar artículos ópticos, tales como lentes de prescripción y
sustratos para discos compactos empleando un extrusor u otro aparato
para formar una masa fundida de polímero y para moldear por
compresión la masa fundida para formar artículos ópticos sin
defectos comercialmente inaceptables, tales como una línea de unión
y marcas de desprendimiento prematuro, y con tensión y refracción
doble mínimas.
La presente invención puede proporcionar un
método continuo que es eficiente energéticamente y tiene un tiempo
de proceso térmico reducido, con el que se emplea una masa fundida
extrudida procedente de una extrusión de reacción o de otro proceso
de extrusión para moldear un artículo óptico sin los pasos
adicionales de hacer bolitas y luego fundir las bolitas para moldear
el artículo.
La invención puede proporcionar un método de
moldeo de lentes termoplásticas en el que no hay tiempo muerto
cuando se cambia de hacer una lente de una cierta potencia a otra
potencia diferente. Puede proporcionar un método continuo para el
empleo de materiales termoplásticos en bolitas para hacer artículos
ópticos.
La presente invención puede proporcionar un
método continuo en el que se emplean en secuencia cualquier extrusor
o un extrusor de reacción y el moldeo por compresión de un juego de
troqueles que comprenden como mínimo dos secciones de troquel para
hacer artículos ópticos, tales como lentes.
La invención puede proporcionar un aparato para
hacer de forma continua artículos ópticos, como lentes y sustratos
para discos compactos mediante un proceso de moldeo.
Otros objetos y ventajas adicionales de la
invención resultarán obvios en parte a partir de la
especificación.
Los materiales moldeados pueden ser de material
óptico termoplástico sensible al calor o de material óptico
termoplástico convencional. Los materiales incluyen los copolímeros
ópticos termoplásticos de tiouretano-uretano (tal
como se describen en la patente estadounidense de número 5.679.756),
el poliestireno, los polímeros acrílicos, el policarbonato y SAN,
aunque no están limitados a esta lista. Como se percatarán las
personas versadas en la especialidad, puede emplearse una pequeña
cantidad de agente(s) reticulador(es) en la extrusión
(masa fundida), y el artículo moldeado no será susceptible de volver
a fundirse completamente. El término termoplástico aquí
usado incluye polímeros tales que contienen pequeñas cantidades de
agentes reticuladores.
Un extrusor empleado en un proceso preferido
puede ser un extrusor de doble tornillo con engrane, un extrusor sin
engrane o combinación de doble tornillo y monotornillo, o un
extrusor monotornillo, o cualquier otro extrusor adecuado. La masa
fundida formada por el extrusor u otro aparato de fundición es
introducida a un troquel inferior de un juego de troqueles de
moldeo, troquel inferior que es transportado en dirección rotatoria
por el disco giratorio del método y aparato preferidos. El troquel
superior del juego de troqueles se coloca a continuación encima del
troquel inferior relleno en rotación, formando un juego de troqueles
contenedores de polímero en el soporte de los troqueles que está
colocado preferentemente en una abertura en el disco giratorio. A
continuación, se aplica presión al juego de troqueles. El soporte de
los troqueles es preferible que sea móvil a lo largo del eje
longitudinal de la abertura para facilitar el descenso del soporte
de los troqueles para introducir los moldes en el aparato y elevar
el soporte de los troqueles para eyectar del aparato los juegos de
troqueles que contienen el artículo óptico formado. Se aplica
presión al juego de troqueles que contiene el polímero usando una
presión predefinida, preferiblemente de entre 6,9 \times 10^{4}
y 1,4 \times 10^{7} Pa (10-2.000 psi). El
espesor del artículo óptico formado se determina habitualmente
mediante un espacio de cavidad preestablecido entre la superficie
superior del troquel inferior y la superficie inferior del troquel
superior, o, simplemente, por un volumen preciso de la masa fundida
depositada en el juego de troqueles. Las superficies de los
troqueles pueden haber sido tratadas con anterioridad con agentes
para facilitar el desprendimiento, como resulta perfectamente
conocido dentro de la especialidad.
Los troqueles individuales inferior y superior
del juego de troqueles es preferible que estén precalentados cuando
se deposite sobre ellos la masa fundida, y más preferible que sea a
una temperatura más elevada que la Tg (temperatura de transición
vítrea, glass transition temperature) del polímero y más baja
que la temperatura de descomposición del polímero. La temperatura de
los troqueles y/o del juego de los mismos es preferible que esté en
el intervalo que va de 20ºC por encima de la Tg hasta 10ºC por
debajo de la temperatura de descomposición del polímero. La
temperatura elevada del juego de troqueles en este método es un
rasgo importante de la invención que ha de compararse y contrastarse
con los procesos de moldeo por inyección y moldeo por
inyección-compresión, en los que el molde está
esencialmente frío (temperatura por debajo de la Tg), cuando se
fuerza a la masa fundida a entrar en el molde. Se ha descubierto que
la temperatura elevada del juego de troqueles permite que el
polímero copie con mayor efectividad los rasgos superficiales del
troquel y proporciona artículos ópticos comercialmente
aceptables.
Una vez que se aplica presión al juego de
troqueles hasta alcanzar una altura predefinida del espacio de
cavidad para el juego de troqueles, se mantiene bajo presión la
posición durante un tiempo efectivo para que se solidifique el
polímero, por ejemplo de 5 a 15 segundos, mientras que el juego de
troqueles da la vuelta en el disco giratorio. A continuación se
libera la presión y el juego de troqueles se retira del disco
giratorio en movimiento. El disco giratorio en movimiento sigue su
recorrido, y, cuando el ahora vacío soporte del troquel alcanza el
paso de alimentación del troquel inferior, se pone un nuevo troquel
inferior sobre el soporte del molde en la abertura que hay en el
disco giratorio y continúa el proceso descrito más arriba.
El juego de troqueles con la pieza moldeada en
su interior recibe habitualmente un tratamiento posterior; por
ejemplo, mantenerlo durante un tiempo efectivo a una temperatura de
entre 20ºC por debajo de la Tg hasta 80ºC por encima de la Tg del
material y por debajo de la temperatura de descomposición del
artículo óptico. Lo preferible es que el juego de troqueles
permanezca cerrado durante el tratamiento posterior. Pueden
realizarse varios tratamientos posteriores, dependiendo de las
propiedades del material. El juego de troqueles puede cerrarse, y
mantenerse la temperatura del juego de troqueles mediante
calentamiento para permitir el templado del artículo para minimizar
la tensión y la refracción doble sin alterar la forma del artículo.
En otra opción, la temperatura puede reducirse gradualmente hasta
una temperatura que esté por debajo de la Tg; por ejemplo, a
temperatura ambiente, y el juego de troqueles se abre para lograr el
desprendimiento del artículo moldeado.
En un método muy preferido, el juego de
troqueles se enfría hasta una temperatura inicial de entre 1 y 20ºC,
preferiblemente de 10 a 20ºC, por encima de la Tg. Desde esta
temperatura inicial hasta aproximadamente 15ºC o más por debajo de
la Tg, la temperatura se reduce a un ritmo de hasta 0,1 a 5ºC/min,
preferiblemente a 2ºC/min.
El método resulta particularmente útil con un
sistema de extrusión de reacción, en especial para un polímero
sensible al calor que sea hecho por el sistema. Por ejemplo, los
monómeros y/o prepolímeros se polimerizan en un extrusor de
reacción, y la masa fundida de polímero es extrudida de forma
continua. La masa fundida extrudida es moldeada directamente en vez
de transformarse en bolitas, bolitas que deben ser suministradas a
una máquina de moldeo, tal como una máquina de moldeo por inyección,
y recalentadas para moldear el artículo. El proceso de moldeo
continuo B-C de la invención es energéticamente
eficiente y produce un artículo dotado de propiedades ópticas
mejoradas.
El método puede usar un material polimérico en
bolitas, tal como un poliestireno, el PMMA, policarbonato, SAN, etc.
El polímero es fundido, y la masa fundida es extrudida para un
proceso subsiguiente de moldeo por compresión conforme a la
invención, tal como ha sido descrita más arriba en este documento.
También pueden lograrse los mismos pasos descritos con anterioridad
de eliminar cualquier tensión y refracción doble y de evitar la
deformación en el proceso de moldeo con materiales en forma de
bolitas en el proceso de moldeo.
Las personas versadas en la especialidad
captarán que pueden emplearse otros medios de transporte en lugar de
un disco giratorio (incluyendo discos giratorios horizontal, oblicua
o verticalmente), tales como una correa transportadora, una
lanzadera, etc., empleándose los mismos medios en cuanto a aparatos
y los mismos pasos metodológicos que se han notado aquí con
anterioridad para formar artículos ópticos. También se prevé aquí
que el troquel inferior y el troquel superior pueden formar ambos
parte del aparato, de modo que el troquel inferior sea parte del
medio de soporte y que el troquel superior sea el cabezal compresor
del medio que ejerce la presión. En esta configuración, no se
emplearán un alimentador de troqueles inferiores, ni un alimentador
de troqueles superiores, y, tras la eyección, solo se despedirá del
aparato la lente formada. En consonancia con esto, cualquier
proceso de tratamiento posterior tendrá lugar preferentemente en el
aparato mientras el aparato se esté moviendo de inicio a fin (desde
la entrada del polímero a la eyección de la lente).
Las ventajas económicas del actual proceso de
moldeo continuo E-C para lentes se amplían debido a
que la forma del artículo hecho en este proceso es relativamente
simple y a que tiene simetría geométrica. Pueden emplearse
troqueles económicos, como los troqueles de vidrio, y es preferible
que comprendan el troquel inferior y el troquel superior que forman
el juego de troqueles. Esto es importante porque en el proceso se
usan en secuencia varios juegos de troqueles en vez de un único
molde, como en un típico proceso intermitente como el que se da en
un proceso de moldeo por inyección o de moldeo por
inyección-compresión. Los troqueles de vidrio son
adecuados para su empleo en el proceso objeto de estudio, puesto que
el proceso emplea temperaturas relativamente elevadas y una presión
de moldeo relativamente baja. La capacidad de emplear troqueles de
vidrio es un rasgo importante de la invención, puesto que la
superficie de vidrio del troquel resulta más fácil de acabar con la
lisura apropiada para aplicaciones ópticas que una superficie
metálica de troquel. Los troqueles también pueden hacerse de metal.
Por ejemplo, pueden hacerse de forma económica troqueles de metal
mediante un proceso de electroformación, y, aunque son más caros
que los troqueles de vidrio, tienen una vida operativa mucho más
larga.
Puede emplearse en el proceso cualquier prensa
adecuada, y la tasa de producción del proceso es elevada debido a
la operatoria de múltiples juegos en secuencia.
Las características de la invención que se cree
que son novedosas y los elementos característicos de la invención
son expuestos de forma particular en las reivindicaciones adjuntas.
Las figuras son para fines ilustrativos únicamente, y no están
dibujadas a escala. La propia invención, sin embargo, tanto en lo
referente a la organización como al método de operación, puede
entenderse óptimamente haciendo referencia a la descripción
detallada de los ejemplos de realización preferidos que sigue a
continuación, en conjunto con los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es una vista esquemática en planta de
un aparato que plasma la invención empleado para hacer lentes
ópticas, teniendo el aparato 12 zonas que incluyen 12 aberturas para
soportes de troqueles para que puedan formarse 12 lentes ópticas
durante una vuelta del disco giratorio cuando está funcionando a un
ritmo constante de rotación.
La Fig. 2 es un diagrama de flujo de un método
que plasma la invención empleado para hacer lentes ópticas usando el
aparato de la Fig. 1.
La Fig. 3A es un alzado lateral esquemático de
la Zona 1 de la Fig. 1 en la que se coloca un troquel inferior en el
aparato de disco giratorio.
La Fig. 3B es un alzado lateral esquemático de
la Zona 2 de la Fig. 1 en la que se pone una masa fundida de
polímero sobre la superficie del troquel inferior, así como un
separador de troqueles usado para fijar el troquel.
La Fig. 3C es un alzado lateral esquemático de
la Zona 3 de la Fig. 1 en la que se coloca un troquel superior
encima de la masa fundida, formando un juego de troqueles.
La Fig. 3D es un alzado lateral esquemático de
la Zona 4 y de la 5 a la 10 de la Fig. 1, el la que el juego de
troqueles es comprimido durante la rotación del disco giratorio
pasando por las Zonas 4-10.
La Fig. 3E es un alzado lateral esquemático de
la Zona 11 de la Fig. 1, en la que se produce la desactivación del
prensado y del separador.
La Fig. 3F es un alzado lateral esquemático de
la Zona 12 de la Fig. 1, en la que se desprende el juego de
troqueles.
La Fig. 4 es una vista en perspectiva de un
aparato de rotación horizontal que plasma la invención.
La Fig. 5 es una vista en perspectiva de un
aparato de rotación vertical fuera del ámbito de la invención, pero
incluido para ilustrar los juegos desprendidos de troqueles y una
cinta transportadora.
Al describir el ejemplo de realización preferido
de la presente invención, se hará referencia en este documento a las
Figuras 1-4 de los dibujos, en los que numerales
semejantes se refieren a características similares. Las
características no se muestran necesariamente a escala en los
dibujos.
Los extrusores empleados en este ejemplo de
realización pueden ser de cualquier tipo, como un extrusor de doble
tornillo con engrane, un extrusor sin engrane o combinación de doble
tornillo y monotornillo, o un extrusor monotornillo. Puede
definirse extrusor como un aparato en el que se calienta un polímero
y se convierte en una sustancia plástica y en el que una parte de la
masa fundida se emplea para rellenar un molde, típicamente haciendo
pasar la masa fundida por una abertura del aparato. La proporción
longitud/diámetro (L/D) del extrusor puede ser de hasta 140 o más,
dependiendo del material que haya de procesarse. En un sistema de
extrusión de reacción, se prefiere un extrusor de doble tornillo, y
la proporción L/D de 32 a 40 es la preferida, o lo es la de 36 a
100, dependiendo de los diferentes sistemas de reacción. Para
plastificar materiales poliméricos, pueden emplearse tanto un
extrusor de doble tornillo como uno monotornillo, y se prefiere una
proporción L/D de 16 a 80, y se prefiere más una de 20 a 56. También
puede emplearse un calentador para formar una masa fundida que se
pone en el molde por medios convencionales, de la misma manera que
si procediese de un extrusor.
Es preferible que el extrusor tenga de una a
cinco entradas de alimentación y de una a cinco entradas de
ventilación. La temperatura y la velocidad del tornillo del
extrusor se ponen en el intervalo normal de funcionamiento para el
proceso de extrusión del material para producir una masa fundida con
una viscosidad generalmente en el intervalo de 1.000 a 300.000 cps o
más, dependiendo del material. Habitualmente se instala un cambio de
filtro en el extrusor para filtrar la masa fundida. La masa fundida
es extrudida para minimizar las burbujas de aire, los vacíos o las
inclusiones visibles en la masa fundida extrudida.
En la Fig. 1 se muestra un proceso continuo de
moldeo por extrusión-compresión con la designación
genérica de 10. El proceso usa un disco giratorio en rotación 11 que
se muestra dividido en varias zonas. En este disco giratorio y
proceso particulares hay 12 zonas. Cada zona es un segmento del
disco giratorio en rotación, configurados todas por igual, y se
muestra cada zona dotada de una configuración similar de aparato.
Así, en la zona 1 se muestra una abertura 12a que acogerá un troquel
inferior, una masa fundida de polímero puesta sobre el troquel
inferior y un troquel superior puesto encima de la masa fundida.
Como se describirá más abajo, en la abertura 12a se coloca un
elemento de soporte del pistón y del troquel (no mostrado). Se
muestra un aparato de prensado que comprende un cabezal compresor
13a conectado a un elemento vertical 16a mediante un elemento
transversal 15a. Un sistema de control 29 tiene líneas de entrada
29b procedentes de zonas diversas del aparato y envía señales de
salida mediante líneas de salida 29a a zonas del aparato. Cada zona
realiza una función diferente, pero se notará que en un
funcionamiento continuo de estado estacionario, se están procesando
y formando continuamente artículos ópticos en cada zona,
dependiendo de la zona.
La operatoria del aparato puede describirse
haciendo referencia a la Fig. 1. En el punto de la operatoria del
proceso mostrado en la Fig. 1, en la zona 1, un alimentador de
troqueles inferiores pone un troquel inferior en la abertura 12a
sobre el soporte de troqueles (no mostrado). El cabezal compresor
13a está en una posición superior retraída con respecto a la
abertura 12a permitiendo la colocación del troquel en la abertura.
Según va rotando el disco giratorio 11 en sentido contrario al de
las agujas del reloj en la dirección de la flecha, la abertura 12a
se desplaza a la zona 2, donde se pone un polímero sobre el troquel
inferior y se activa un separador de troqueles para mantener el
troquel inferior en posición en la abertura 12a y para proporcionar
un espacio entre el troquel inferior y el troquel superior, espacio
que define el espesor del artículo óptico que ha de formarse. La
abertura 12l, que está ahora vacía y lista para acoger un troquel
inferior, giraría entonces a la zona 1, y se pondría un troquel
inferior en la abertura 13l. La abertura 12a gira entonces a la
zona 3, donde un alimentador de troqueles superiores pone un troquel
superior encima de la masa fundida de polímero. Según sigue dando la
vuelta el disco giratorio 11, la abertura 12a, que contiene ahora un
troquel inferior, habiendo un masa fundida de polímero encima del
troquel inferior, y teniendo un troquel superior sobre la masa
fundida (formando un juego de troqueles que contiene una masa
fundida), se desplaza (gira) a la zona 4, donde se acciona la
prensa y el cabezal compresor 13a ejerce presión sobre el juego de
troqueles en la abertura 12a. La presión de la prensa se mantiene a
lo largo de las zonas 5-10 según va dando la vuelta
el disco giratorio 11. En la zona 11, se desactiva la prensa y el
cabezal compresor 13a se mueve hacia arriba, liberando el juego de
troqueles. También se desactiva el separador de troqueles para
liberar el juego de troqueles. Cuando la abertura 12a gira hasta la
zona 12, el juego de troqueles se desprende y es retirado (eyectado)
del disco giratorio 11. El aparato es mantenido a temperatura
elevada mediante dispositivos térmicos convencionales, tales como
cartuchos calefactores eléctricos, y el juego de troqueles durante
el ciclo de rotación se encuentra a una temperatura elevada y será
transferido a una zona de tratamiento posterior para el enfriamiento
del juego de troqueles, retirada del troquel inferior y del troquel
superior del juego de troqueles y extracción del juego de troqueles
del artículo óptico formado. El troquel inferior y el troquel
superior son entonces vueltos a meter en el ciclo en el alimentador
de troqueles inferiores que se colocan en la zona 1, y en el
alimentador de troqueles superiores que se colocan en la zona 3,
respectivamente.
Se observará que, en un funcionamiento continuo
de estado estacionario, cuando está dando la vuelta el disco
giratorio 11, cada una de las aberturas 12a-12l
pasará en su giro por cada una de las zonas y será objeto de las
correspondientes operaciones realizadas en la zona concreta, como se
ha indicado antes para una de las aberturas, la 12a. Así, en el
estado estacionario mostrado en la Fig. 1, la abertura 12a de la
zona 1 estará vacía y se pondrá en la abertura un troquel inferior.
En la zona 2, la abertura 12b tendrá un troquel inferior en la
abertura que recibirá un polímero y el separador de troqueles
activado para proporcionar una separación entre el troquel inferior
que hay en la abertura y el troquel superior que se pondrá más tarde
dentro de la abertura. En la zona 3, un troquel inferior que se
mantiene en su sitio por el separador de troqueles recibirá una
masa fundida de polímero encima del troquel inferior y se pondrá un
troquel superior encima de la masa fundida de polímero. En la zona
4, se formará (comprimirá) un juego de troqueles cuando se accione
la prensa. En las zonas 5-10 seguirá aplicándose
presión en el juego de troqueles comprimidos, proporcionando el
necesario tiempo de reposo (curado) para que se forme el artículo
óptico. En la zona 11, se desactiva la prensa y se desactiva el
separador para liberar el juego de troqueles. En la zona 12 se
libera el juego de troqueles y se lo expulsa del aparato de disco
giratorio.
Como se discutirá más plenamente en este
documento con posterioridad, se observará que los troqueles
inferiores, la masa fundida de polímero y los troqueles superiores
es preferible que estén todos a una temperatura elevada para
facilitar el proceso de moldeo. El sistema continuo de
extrusión-compresión es mantenido a temperatura
elevada durante el proceso para que cuando el juego de troqueles
acabe siendo liberado en la zona 12, el juego de troqueles siga
preferentemente aún a una temperatura elevada por encima de la
temperatura de transición vítrea (Tg). El juego de troqueles
liberado a temperatura elevada es transferido a continuación a una
zona de tratamiento posterior para completar la formación del
artículo óptico y para el reciclaje del troquel inferior y del
troquel superior al alimentador de troqueles inferiores y al
alimentador de troqueles superiores, respectivamente.
Refiriéndonos ahora a la Fig. 2, se muestra un
diagrama de flujo de un proceso típico de moldeo continuo por
extrusión-compresión. Como apreciarán las personas
versadas en la especialidad, el diagrama de flujo es aplicable a un
sistema rotatorio como el mostrado en la Fig. 1 o a un sistema
lineal de tipo de cinta transportadora. En el paso 100, se hace que
el aparato empiece a girar. En la zona 1, se coloca el soporte de
troqueles y se suministra un troquel inferior al soporte de
troqueles en el paso 102. Según gira el aparato a la zona 2, se
activa el separador de troqueles y se echa un polímero al troquel
inferior en el paso 104. En el paso 106, se desplaza a la zona 3 el
troquel inferior con una masa fundida de polímero sobre la
superficie del troquel, y se pone un troquel superior encima del
polímero fundido. Este juego de troqueles que contiene la masa
fundida se desplaza a continuación a la zona 4 en el paso 108 y se
acciona la prensa para comprimir el juego de troqueles. El juego de
troqueles comprimido se desplaza entonces desde la zona 4, pasando
por las zonas 5-10 en el paso 110, donde se
mantiene la presión sobre el juego de troqueles. Cuando el juego de
troqueles que contiene la masa fundida comprimida alcanza la zona 11
en el paso 112, se deja de accionar la prensa y también se
desactiva el separador de troqueles, liberando el juego de troqueles
comprimido. El juego de troqueles liberado se mueve a la zona 12,
donde es sacado del aparato el juego de troqueles. El juego de
troqueles retirado se transfiere al paso 116 de tratamiento
posterior del juego de troqueles. Después del tratamiento posterior
del paso 116, se separan los troqueles inferior y superior, en el
paso 118, de la lente formada. Los troqueles superiores se desplazan
del paso 118 al paso 120 de almacenamiento de los troqueles
superiores, del que serán transferidos a la zona 3 en el paso 106.
Los troqueles inferiores se desplazan en el paso 118 al paso 122 de
almacenamiento de los troqueles inferiores, y serán movidos desde
ese almacenamiento a la zona 1 del paso 102 cuando se necesiten.
Tras la separación del juego de troqueles en la zona 12 y el paso
114, el sistema hace una comprobación para determinar en el paso
124 si el proceso ha de continuar. Si el proceso ha de continuar, el
aparato sigue girando y se coloca un nuevo troquel inferior en la
zona 1 en el paso 102. Si se desea acabar el proceso, el proceso se
termina mediante el paso 126. Se observará que el diagrama de flujo
mostrado en la Fig. 2 es para que se forme una lente particular
según se desplaza por las zonas 1-12. Así, en un
funcionamiento continuo de estado estacionario, cuando un juego
concreto de troqueles está siendo retirado de la zona 12, la zona 1
está vacía y lista para la recepción de un troquel inferior. En esta
posición del disco giratorio hay también un troquel inferior que se
está rellenando con una masa fundida de polímero en la zona 2 en el
paso 104. Así, cada una de las zonas estará realizando la operación
deseada, poniéndose continuamente un troquel inferior, según lo
requiere el aparato, y retirándose un troquel inferior del aparato
en la zona 12.
Refiriéndonos ahora a las Figuras
3A-3F, pueden demostrarse las diversas operatorias
realizadas durante el proceso.
En la Fig. 3A, que muestra el aparato rotatorio
en la zona 1, se presenta un pistón de troquel 18, dotado de una
plataforma de pistón (soporte de troquel) 19, en la posición en la
que recibe un troquel inferior 20 procedente del alimentador de
troqueles inferiores 26. El troquel inferior 20 es acogido en la
abertura 12 del aparato rotatorio y descansa sobre la superficie
superior del soporte de troquel 19. El tamaño de la abertura 12 es
ligeramente mayor (por ejemplo, 3,2 mm a 6,4 mm [1/8'' a 1/4''] o
más) que el tamaño del troquel inferior 20, para dar lugar al
troquel y al movimiento del troquel, con el objeto de permitir que
el troquel se introduzca en la abertura y descienda por ella, y que
descanse en la superficie de la plataforma 19 en su posición boca
arriba para recibir una masa fundida de polímero. Se muestra un
cabezal compresor 13 colocado sobre la abertura 12, y va unido a un
pistón compresor 14 que va unido a un brazo 15 conectado a un
elemento compresor vertical de soporte estructural 16. El cabezal
compresor 13 se muestra colocado por encima de la superficie
superior del disco giratorio 11, de modo que el alimentador de
troqueles inferiores 26 pueda introducir el troquel 20 por la
abertura 12.
En la zona 2, mostrada en la Fig. 3B, se muestra
una masa fundida de polímero 21 sobre la superficie superior del
troquel inferior 20. Se activa un separador de troqueles 17 y se
extiende dentro de la abertura 12 para que sujete con firmeza en su
sitio el troquel inferior 20 sobre la plataforma de pistón 19 y para
proporcionar un espacio o cavidad 17a, que es el espesor deseado de
la lente. Se muestra el alimentador de polímero 22 proyectándose
por encima de la abertura 12 y que distribuye la masa fundida de
polímero 21 al disco giratorio 11 cuando la abertura 12 está en la
zona 2. Se muestra el cabezal compresor 13 aún en la posición no
activada por encima de la superficie superior del disco giratorio
11, lo que facilita la adición de la masa fundida de polímero 21 al
troquel 20.
Se prevé que la masa fundida de polímero fluya
preferentemente de forma continua del alimentador de polímero 22 a
modo de hilo 33. El polímero sobrante distribuido entre troqueles
adyacentes será interrumpido por el borde del troquel superior y
expulsado y eliminado, por ejemplo, por medio de una barra accionada
mediante un cilindro de aire colocado debajo de la pieza del
material polimérico sobrante.
En la Fig. 3C, el disco giratorio está en la
zona 3, y el alimentador de troqueles superiores 27 ha puesto un
troquel superior 23 encima de la masa fundida de polímero 21 y del
troquel inferior 20, formando un juego de troqueles 25 que contiene
una masa fundida.
En la zona 4, como se muestra en la Fig. 3D, es
activado el cabezal compresor 13, y el pistón compresor 14 desciende
para obligar al cabezal compresor a apretar contra la superficie
superior del troquel superior 23 y del juego de troqueles 25. Esto
comprime la masa fundida de polímero 21, mostrada ahora como un
artículo óptico 24. La presión en el juego de troqueles 25 se
mantiene a lo largo de las zonas 5-10, mostradas
también en la Fig. 3D. Obsérvese que el separador de troqueles 17
inhibe el movimiento descendente del troquel superior 23, de modo
que se forme el espacio (altura) adecuado 17a. El espacio 17a
determina el tamaño de la lente y puede controlarse, dependiendo de
la lente deseada.
Cuando el disco giratorio 11 alcanza la zona 11,
como se muestra en la Fig. 3E, el separador de troqueles 17 se
retrae al interior del cuerpo del disco giratorio, y el cabezal
compresor 13 se desactiva (se retira hacia arriba). Esto libera el
juego de troqueles 25 para la extracción del juego de troqueles del
aparato del disco giratorio, tal como se muestra en la Fig. 3F. Así,
en la Fig. 3F, el pistón de troquel 18 es accionado hacia arriba,
desplazando la plataforma del pistón de troquel 19 hacia la
superficie superior del disco giratorio 11, donde puede retirarse
(eyectarse) el juego de troqueles 25 que contiene el artículo
óptico, tal como se muestra mediante la fecha que apunta
apartándose del disco giratorio. Tras la extracción del juego de
troqueles 25, la abertura 12 queda ahora vacía de un troquel, y la
abertura 12 se desplazaría entonces (girando) a la zona 1, donde el
pistón de troquel 18 desciende para la recepción de otro troquel
inferior 20, tal como se muestra en la Fig. 3A. El proceso anterior
continúa según va dando la vuelta el disco giratorio 11 a través de
las diversas zonas, realizándose una operatoria diferente en cada
zona durante el funcionamiento continuo de estado estacionario,
como se ha indicado con anterioridad en el presente documento.
La Fig. 4 muestra una vista en perspectiva de un
aparato de disco giratorio similar al mostrado en la Fig. 1. Sin
embargo, el aparato de la Fig. 4 tiene más de 12 zonas, y se muestra
con 24 zonas. Según gira el aparato 11, un alimentador de troqueles
inferiores 26 pone troqueles inferiores en una abertura 12
convenientemente colocada. Se muestra el extrusor 22 formando una
masa fundida de polímero y echando la masa fundida por una abertura
12 que contendría un troquel inferior. Se muestra un alimentador de
troqueles superiores 27 poniendo un troquel superior en una abertura
12, con lo que tendría en su interior un troquel inferior, y una
cantidad de polímero puesto encima del troquel. Dependiendo de la
posición del disco giratorio, el cabezal compresor 13, que va
conectado al pistón compresor 14 y a los elementos estructurales 13
y 16, estará o bien en una posición elevada desactivada o en una
posición baja activada comprimiendo los troqueles. Se muestra un
juego de troqueles 25, que contiene un artículo óptico formado,
listo para su eyección del sistema. Normalmente, la zona de eyección
estaría más cercana a la zona de alimentación en el alimentador de
troqueles inferiores 26, pero se muestra así aquí en aras de la
claridad.
La Fig. 5 muestra un disco giratorio de rotación
vertical 11 que está fuera del ámbito de la invención, en el que un
extrusor 22 proporciona una alimentación de polímero fundido 21. Se
muestran troqueles inferiores 20 y troqueles superiores 23 siendo
colocados procedentes del suministro de troqueles inferiores 34 y
del suministro de troqueles superiores 35 en el sistema vertical
rotatorio por los pistones 26 y 27, respectivamente. Refiriéndonos
a las Figuras 1 y 4, cada abertura 12 tendría asociados consigo sus
propios pistones 26 y 27, pistones que se usarían también para
comprimir el juego de troqueles que contienen la masa fundida.
Cuando el juego de troqueles es eyectado sobre la cinta
transportadora 32, se retraería el pistón 27, y el pistón 26 sería
activado para empujar el juego de troqueles hacia la cinta
transportadora. En aras de la claridad, no se muestran otros
pistones 26 y 27. Los juegos de troqueles eyectados 35 se mueven
sobre una cinta transportadora 32 para recibir un tratamiento
posterior.
Independientemente de la configuración de moldeo
empleada, el juego de troqueles 25 que contiene el polímero se
mantiene preferentemente a una temperatura unos 20ºC por debajo de
la Tg hasta 80ºC por encima de la Tg del material durante el
tratamiento posterior. Preferentemente, el juego de troqueles se
mantiene cerrado durante el tratamiento posterior. Pueden emplearse
varios tratamientos posteriores, dependiendo de las propiedades del
polímero y/o de los requerimientos del artículo. Por ejemplo, el
juego de troqueles 25 que contiene el polímero puede mantenerse
cerrado, y mantenerse la temperatura de los troqueles mediante el
calentamiento de los troqueles para dar lugar al templado del
artículo formado en su interior para completar la polimerización o
para eliminar toda tensión y refracción doble sin alterar la forma
del artículo. También puede permitirse que el juego de troqueles
que contiene el polímero se enfríe gradualmente y abrirse a
continuación para que se desprenda el artículo formado. El artículo
óptico (lente) se retira del juego de troqueles, y el troquel
inferior y el troquel superior se transfieren a sus respectivos
alimentadores de troqueles.
En una característica importante, se controla el
alimentador (extrusor) de polímero para que suministre un hilo de
masa fundida continuamente a varios troqueles inferiores que van
pasando por el proceso de forma secuencial sin interrupción. La
masa fundida extrudida es cortada o interrumpida por el borde del
troquel superior y el separador de troqueles. Preferentemente, la
masa fundida se recoge sobre la superficie del troquel inferior,
para que el área de contacto de la masa fundida y del troquel sea lo
más pequeña posible al comienzo de la alimentación, y el área de la
masa fundida vaya aumentando gradualmente sobre la zona del troquel
sin que se formen vacíos o burbujas apreciables que queden
atrapadas en el área de contacto. Para lograr tal patrón de flujo,
es preferible que el contorno de la boquilla de extrusión y que la
forma de la abertura del troquel del extrusor formen un hilo de
masa fundida de caída vertical dotado de una sección transversal
circular con un lado inferior acabado en una punta redondeada
formado por la gravedad incidente en el hilo de masa fundida. La
temperatura y la sección transversal del hilo de masa fundida son
controladas minuciosamente para lograr esa forma del hilo de masa
fundida. El extremo de la parte inferior de la masa fundida será lo
primero que entre en contacto con la superficie del troquel
inferior. Cuando el hilo de masa fundida se vaya asentando y
cubriendo la superficie del troquel inferior, el área de contacto
entre el hilo de masa fundida y la superficie del troquel aumenta
al extenderse hacia afuera por la superficie del troquel, y no se
forman vacíos ni burbujas de aire que queden atrapadas en el
interior del área de contacto. La distancia que el material
extrudido (hilo de masa fundida) se desplaza antes de entrar en
contacto con la superficie del troquel es generalmente de 5 a 15 cm,
preferentemente de 8 a 13 cm (de 2 a 6 pulgadas, preferentemente de
3 a 5 pulgadas). Se añade (coloca) el troquel superior encima del
chorro de masa fundida, y, cuando se aplica la fuerza compresora en
el troquel superior, el área de contacto entre la masa fundida y la
superficie del troquel aumenta continuamente, extendiéndose hacia
afuera hacia los bordes del troquel inferior y del troquel superior.
Usando esta técnica, se evitan las burbujas y los espacios vacíos.
Aumentar la carrera de la compresión resulta útil para mejorar la
calidad del artículo moldeado, y es un rasgo preferido que la
sección transversal del hilo de masa fundida sea circular, y que el
diámetro del círculo sea tan grande como resulte posible, con la
condición de que la cantidad de masa fundida añadida al troquel sea
solo ligeramente mayor que la cantidad necesaria para hacer el
artículo. La cantidad sobrante de la masa fundida está
aproximadamente entre el 1 y el 10% en peso del artículo, pero
puede ser mayor, dependiendo del polímero empleado, etc. Otra opción
es depositar una cantidad exacta de la masa fundida, y que cada
unidad carezca de puerta de escape para la masa fundida. Cuando se
aplique presión en el juego de troqueles que contiene la masa
fundida, únicamente se expulsa el aire, y todo el material se
mantiene dentro del juego de troqueles.
Si es necesario, en el proceso puede emplearse
una cubierta atmosférica de nitrógeno u otro gas inerte para
proteger al polímero del oxígeno y de la humedad.
El sistema de control 29 obtiene datos de
entrada/salida para cada zona (zonas 1-12) y utiliza
los datos para controlar el proceso. Por ejemplo, los datos de la
zona 1 son normalmente que el troquel inferior 12 está debidamente
colocado sobre el soporte para troqueles 19, y la temperatura del
soporte 19 y del troquel inferior 20.
A continuación se ilustrarán diversos ejemplos
de realización de la presente invención haciendo referencia a los
siguientes ejemplos específicos. Debe entenderse, sin embargo, que
tales ejemplos se presentan únicamente con fines de ilustración, y
que la presente invención no se considera limitada con ello en modo
alguno.
Se hizo un artículo en forma de lente empleando
un aparato a base de un disco giratorio de rotación horizontal
similar al mostrado en la Fig. 1. El extrusor es un extrusor
monotornillo fabricado por Merritt David Corp., con
L/D = 24, y diámetro de tornillo de 1,5'', tres zonas térmicas en barril y una zona térmica en abrazadera y dos secciones de zonas térmicas de troqueles de descarga. Los ajustes de temperatura para las zonas son las siguientes:
L/D = 24, y diámetro de tornillo de 1,5'', tres zonas térmicas en barril y una zona térmica en abrazadera y dos secciones de zonas térmicas de troqueles de descarga. Los ajustes de temperatura para las zonas son las siguientes:
El material de policarbonato (PC) usado en el
proceso fue el Macronlon 2658 vendido por Bayer. La abertura para el
troquel de descarga del extrusor tiene una forma circular de 2,2 cm
(7/8'') de diámetro. El hilo de masa fundida de PC extrudido del
extrusor tiene una superficie lisa. El hilo de masa fundida fue
depositado de forma continua sobre los troqueles inferiores, y se
pusieron troqueles superiores encima de la masa fundida. Los
troqueles inferiores y superiores se calentaron todos a 230ºC antes
del contacto con la masa fundida. Los juegos de troqueles fueron
sometidos a presión con un cabezal compresor accionado por un
cilindro de aire con una presión de 3,1 \times 10^{5} Pa
(45 psi) durante 1,5 minutos. A continuación, los juegos de troqueles con lentes fueron eyectados y se mantuvieron en un horno calentado a 145ºC durante 20 minutos antes de ponerse a temperatura ambiente. Las lentes desprendidas de policarbonato tienen una calidad óptica excelente y tienen poca refracción doble cuando se comprueban bajo un par de películas de polarizador.
(45 psi) durante 1,5 minutos. A continuación, los juegos de troqueles con lentes fueron eyectados y se mantuvieron en un horno calentado a 145ºC durante 20 minutos antes de ponerse a temperatura ambiente. Las lentes desprendidas de policarbonato tienen una calidad óptica excelente y tienen poca refracción doble cuando se comprueban bajo un par de películas de polarizador.
Aunque la presente invención se ha descrito de
forma particular, en conjunto con un ejemplo de realización
preferido específico, es evidente que a las personas versadas en la
especialidad les resultarán obvias muchas alternativas,
modificaciones y variaciones, en vista de la descripción precedente.
Por lo tanto, se contempla que las reivindicaciones adjuntas
abarquen cualquier alternativa, modificaciones y variaciones
semejantes al caer dentro del ámbito de la presente invención.
Claims (25)
1. Un método de formar un artículo óptico que
comprende:
mover un disco giratorio o una cinta
transportadora dotados de una pluralidad de soportes separados para
troqueles (19) para un troquel inferior (20) y un troquel superior
(23) que constituyen un juego de troqueles para la formación de un
artículo óptico;
suministrar un troquel inferior (20), procedente
de un dispositivo de almacenamiento de troqueles inferiores, a uno
de los soportes para troqueles (19);
suministrar una porción predefinida (21) de
material polimérico óptico no presurizado a una superficie del
troquel inferior;
suministrar un troquel superior (23), procedente
de un dispositivo de almacenamiento de troqueles superiores, y
colocar el troquel superior contra el material polimérico óptico no
presurizado formando un juego de troqueles que comprende, en
secuencia, el troquel inferior, material polimérico y el troquel
superior;
comprimir el juego de troqueles (25) usando una
prensa asociada con el soporte del troquel para formar un artículo
óptico;
liberar la prensa cuando esté formado el
artículo óptico;
retirar el juego de troqueles (25) del disco
giratorio o de la cinta transportadora;
retirar el artículo óptico del juego de
troqueles;
reciclar el troquel inferior y el troquel
superior del juego de troqueles a sus respectivos dispositivos de
almacenamiento; y
repetir los pasos anteriores hasta que se haga
el número deseado de artículos ópticos;
caracterizado porque el material
polimérico óptico es suministrado como un hilo de masa fundida que
cae verticalmente y que se extiende por la superficie del troquel
inferior (20), aumentando su área de contacto con el troquel
inferior por gravedad.
2. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 1, en el que el hilo de masa fundida tiene una
sección transversal circular, con un lado inferior acabado en una
punta redondeada.
3. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 1 o con la 2, en el que el hilo de masa fundida es
suministrado de forma continua a troqueles inferiores (20)
sucesivos en el disco giratorio o en la cinta transportadora.
4. Un método, en conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que el hilo de masa fundida
se desplaza entre 5 cm y 15 cm (de 2 a 6 pulgadas) entre el
alimentador de polímero y el troquel inferior (20).
5. Un método, en conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que el artículo óptico es
una lente óptica.
6. Un método, en conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones de la 1 a la 4, en el que el artículo óptico es
un sustrato para un disco compacto.
7. Un método, en conformidad con cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que los soportes de los
troqueles (19) estén dispuestos en aberturas (12) en un disco
giratorio (11) y en el que los pasos del método sean repetidos por
el disco giratorio en rotación.
8. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 7, en el que los troqueles y el disco giratorio
están calefactados.
9. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 7 o con la 8, en el que la masa fundida sea formada
en un extrusor.
10. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 7, la 8 o la 9, en el que los troqueles sean
calentados hasta una temperatura por encima de la Tg del polímero y
por debajo de la temperatura de descomposición del polímero.
11. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 10, en el que la temperatura de los troqueles esté
en el intervalo que va de 20ºC por encima de la Tg hasta 10ºC por
debajo de la temperatura de descomposición del polímero.
12. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 11, en el que el juego de troqueles, tras su
extracción del disco giratorio, reciba un tratamiento posterior
consistente en enfriar el juego de troqueles desde una temperatura
inicial de unos 20ºC por encima de la Tg hasta 15ºC por debajo de
la Tg a un ritmo de 0,1 a 5ºC/minuto.
13. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 12, en el que la temperatura inicial es
aproximadamente de 10ºC por encima de la Tg.
14. Un método, en conformidad con la
Reivindicación 12, en el que el ritmo de enfriamiento es de
aproximadamente 2ºC/minuto.
15. Un aparato para hacer artículos ópticos que
comprende:
una cinta transportadora o un disco giratorio
para soportar una pluralidad de troqueles inferiores (20) y de
troqueles superiores (23), formando los troqueles inferior y
superior un juego de troqueles (25);
medios térmicos para calentar los troqueles y/o
la cinta transportadora o el disco giratorio;
una pluralidad de medios de soporte (19)
asociados con la cinta transportadora o el disco giratorio para
soportar cada uno de los juegos de troqueles;
una pluralidad de medios de compresión
(13-16) asociados con cada uno de los medios de
soporte (19) para comprimir un juego de troqueles que contenga masa
fundida para formar un artículo óptico;
medios de eyección para retirar de la cinta
transportadora o del disco giratorio el juego de troqueles que
contiene el artículo óptico;
medios para suministrar una porción predefinida
de material polimérico óptico no presurizado a una superficie del
troquel inferior (20);
medios de suministro de troqueles inferiores
para suministrar un troquel inferior (20) a un medio de soporte
(19) para recibir la porción del material polimérico óptico;
medios de suministro de troqueles superiores
(23) para suministrar un troquel superior (23) al troquel inferior,
que contiene material polimérico óptico no presurizado, formando un
juego de troqueles (25), que contiene una masa fundida y que
comprende, en secuencia, un troquel inferior, masa polimérica
fundida y un troquel superior;
siendo tal la distribución que, según se
comprime el juego de troqueles que contiene la masa fundida usando
los medios de compresión para formar el artículo óptico, el juego de
troqueles se mueve sobre la cinta transportadora o el disco
giratorio durante un tiempo deseado, se desactiva el medio de
compresión y el juego de troqueles es eyectado a continuación de la
cinta transportadora o del disco giratorio usando los medios de
eyección;
caracterizado porque el medio de
suministro del material polimérico óptico está formado de tal manera
y colocado por encima del disco giratorio o de la cinta
transportadora para suministrar el material como un hilo de masa
fundida que cae verticalmente y que se extiende por la superficie
del troquel inferior (20), aumentando su área de contacto con el
troquel inferior por gravedad.
16. Un aparato, en conformidad con la
Reivindicación 15, que comprende un disco giratorio susceptible de
rotación (11) dotado de medios de soporte (19) para soportar una
pluralidad de troqueles inferiores (20) y de troqueles superiores
(23).
17. Un aparato, en conformidad con la
Reivindicación 16, en el que el disco giratorio tiene aberturas
(12) para recibir los medios de soporte (19).
18. Un aparato, en conformidad con la
Reivindicación 16 o con la 17, dispuesto para su uso con la
horizontal del disco de giro.
19. Un aparato, en conformidad con la
Reivindicación 17 o con la 18, en el que los medios de soporte (19)
son susceptibles de movimiento dentro de las aberturas (12) en el
disco giratorio.
20. Un aparato, en conformidad con cualquiera de
la reivindicaciones de la 15 a la 19, en el que el medio de
suministro comprende un extrusor.
21. Un aparato, en conformidad con cualquiera
de la reivindicaciones de la 15 a la 20, en el que los troqueles son
de vidrio.
22. Un aparato, en conformidad con cualquiera
de la reivindicaciones de la 15 a la 20, en el que los troqueles son
de metal.
23. Un aparato, en conformidad con cualquiera de
la reivindicaciones de la 15 a la 22, que comprenda además medios
para un tratamiento posterior para enfriar el juego de troqueles
(25) y formar el artículo óptico.
24. Un aparato, en conformidad con la
Reivindicación 23, en el que el medio para el tratamiento posterior
esté dispuesto para enfriar el juego de troqueles (25) desde una
temperatura inicial de unos 20ºC por encima de la Tg hasta
aproximadamente 15ºC por debajo de la Tg a un ritmo de 0,1 a
5ºC/minuto.
25. Un aparato, en conformidad con la
Reivindicación 23, en el que el ritmo de enfriamiento del medio de
tratamiento posterior es superior a 2ºC/minuto.
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