JP4267820B2 - 光学製品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
［技術分野］
本発明は、眼鏡用レンズのような光学製品の成形に関し、特に、ポリマー溶融物が押出機又は溶融装置から、連続処理の行われる一連の加圧モールドに投入され、レンズがそのモールドの加圧により形成され、レンズがそのモールドから分離され、モールドはこの工程の溶融物供給ステップに戻される、プラスチックレンズを製造するための連続的押出加圧成型方法を用いることに関する。
【０００２】
［背景技術］
レンズのようなプラスチック製光学製品の製造のために、熱可塑性及び熱硬化性ポリマーの直接加圧成形が長年行われてきた。基本的に、加圧成形工程では、充填された粉末状の、又は予備形成された材料を用い、その材料をモールドに入れ、モールドを閉じて加熱しながら圧力を加えることにより製品が形成される。モールドは、一般には、一対の鋳型又はモールドセットをなす上部モールドと下部モールドとからなる。熱可塑性レンズの成形工程では、材料を軟化させるために材料とモールドが所定の温度に加熱され、モールド内部が所定の大きさになるように、所定の時間、モールドに圧力が加えられ、余分な材料はモールドから押し出される。その後、モールドは冷却され、開けられ、製品がモールドから取り出される。しかし、この方法は商業的には好ましくない。一サイクルの時間が長く、エネルギー効率が悪く、射出成形と比較して経済的利点が少ないからである。直接射出成形法は、通常、熱可塑性材料を成形するには、より速くより効率的な方法である。
【０００３】
しかし、マイナス倍率のＲｘレンズのような光学製品を成形する場合、従来の射出成型方法には多くの重大な作業上の問題点がある。このようなレンズは、断面構造において、中心部が縁より薄くなっており、この特徴のために特に溶融物の粘度が高い場合に射出成形が著しく困難になる。一般的に、モールドに注入された溶融物は、モールド内部の厚みの大きい部分の方が抵抗が小さいために、モールドの縁部を先に満たす傾向があり、縁部が大部分満たされてから、モールド内部の中心部のより薄い領域に向かう。射出成形で用いられるモールドは、サイクル時間を短縮するために比較的低温でなければならず、溶融物が中心領域において出会うときに結合線が生じることがしばしばある。この現象は、より一層の軽量化のために、中心がより薄く、体積がより大きいレンズを成形するときに、特に深刻である。さらに、射出成形は、概して配向性歪みと複屈折を生じる。コールドランナー射出成形技術で用いられる圧力が十分でないときは、しばしば不均一な収縮によるレンズの型離れが生じたり、レンズ表面に線を生じたりする。これらの問題は、光学用途の製品では避けなければならない。
【０００４】
上記問題を解決するために、米国特許第４，００８，０３１号、第４，０９１，０５７号、第４，２５４，０６５号、第４，３６４，８７８号、第４，４０９，１６９号、第４，４４２，０６１号、第４，５１９，７６３号、第４，５４０，５３４号、第４，６２７，８０９号、第４，７０７，３２１号、第４，８２８，７６９号及びヨーロッパ特許０１３０７６９号に示されているように、射出−加圧成形技術が開発されている。これらの特許は、参照によりここに組み入れられる。通常、溶融物の１ショットは、射出成形機を用いて、分離されたモールドに射出される。次いで、モールドは閉じられ、溶融物に圧力が加えられ、モールド内部を油圧クランプかバネのような補助具によって密閉する。射出及び加圧のタイミング、溶融物ショットの量、モールドの温度制御は、全て重要な作業上の要素である。多くの場合、十分な圧力を得るためにはホットランナー技術を用いなければならない。
【０００５】
射出成形技術には様々な変形があるとしても、多かれ少なかれ似たようなもので、この技術はいくつかの欠点を有する。一つには、この方法では、しばしば、ある程度の歪みと複屈折のある製品ができるが、これはおそらくはモールドと溶融物の温度差が大きいためである。また、モールドの充填が遅いため、サイクル時間がしばしば非常に長く、いくつかの改良された方法では、サイクル毎にモールドの加熱と冷却が必要である。ホットランナー技術の使用により、材料が高温にさらされる時間が長くなり、熱に敏感な材料は悪影響を受けるおそれがある。モールドにかかる費用も非常に高く、射出と加圧を調整する制御システムが極めて重要で、しばしば非常に複雑かつ高価なものとなる。
【０００６】
ポリマー材料の多くは、ペレット状のポリマーと添加物を押出機に加えることにより、押出機中で配合される。チオウレタン及びウレタンポリマー及び／又はコポリマーのような特殊な光学用材料は、反応押出機にポリマー反応物を加えて反応押出機中で製造する。製品を成形する際、成形工程を容易にするためにペレットを成形機中で加熱して溶融又は軟化状態にすることもできる。しかし、一般にはプラスチック材料は、高温及び／又は長時間の加熱により分解しやすい。また、ポリマーレンズの光学的及び機械的特性と、ポリマーが何回及びどのくらいの時間溶融されたかとの間には直接的関係があって、これは熱に敏感な材料では特に顕著である。通常、光学製品用の材料は熱履歴をできるだけ短くする必要があり、さもないと、黄ばみの増加、ポリマーの酸化、機械的特性の悪化が生じる可能性がある。エネルギー効率の面から見れば、プラスチックペレットを再加熱して溶融状態にするのは、経済的にも環境面でも好ましくない。押出機からの溶融物を、成形機への供給源として直接利用することが困難なのは、一つには、押し出しが典型的な連続的工程であり、従来の射出成形、射出加圧成形及び加圧成形法が全て、バッチ式、又は断続的工程であるためである。連続的な押出機と断続的又はバッチ式の成形機を組み合わせるということは、非常な難問で、技術的にまだ解決されていない。
【０００７】
従来技術の問題点と欠点に鑑みて、本発明では、ポリマー、特に熱可塑性材料をＲｘレンズのような光学製品に成型する方法であって、押出機その他の装置を用いてポリマー溶融物を作り、その溶融物を加圧成形により、結合線、歪み、複屈折、型離れ跡のような商業的に好ましくない欠点のない光学製品に形成する成形方法を提供する。
【０００８】
本発明の別の目的は、エネルギー効率がよく、熱処理時間が短縮された方法であって、押し出された溶融物が反応押出工程から光学製品の成形に直接用いられ、ペレットを製造したり、製品を成形するためにペレットを溶融する、追加的な工程のない方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的においては、ペレット化された熱可塑性材料を光学製品の製造に使用する方法が提供される。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、押出機又は反応押出機と、少なくとも２つのモールド部材からなるモールドセットの加圧成形が、レンズのような光学製品の製造のために連続して用いられる方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、レンズのような光学製品を製造する装置を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的においては、本発明の方法及び装置を用いて製造された光学製品も提供される。
【００１３】
本発明のその他の目的及び利点は明細書からある程度明らかになるであろう。
【００１４】
［発明の開示］
本発明は、一面においては、次の一連の工程からなる押出−加圧（Ｅ−Ｃ）成形方法を目指すものである。すなわち、ポリマー材料の溶融物を作るための押出又は溶融工程を含み、この溶融物を連続処理されるモールドに供給し、充填されたモールドを加圧し、モールドから光学製品を取り出し、モールドをさらなる光学製品の製造に再利用するために循環することにより光学製品を製造する方法である。本発明は、別の面においては、熱に敏感な熱可塑性光学用材料と通常の熱可塑性光学用材料の成形の双方を含むものである。その材料は、（米国特許第５，６７９，７５６号に記載されたような）光学用熱可塑性チオウレタン−ウレタン共重合体、ポリスチレン、アクリルポリマー、ポリカーボネート、及びＳＡＮを含むが、これに限定されるものではない。当業者には理解できるであろうが、少量の架橋剤を押出物（溶融物）に使用してもよく、成形品が完全には再溶融できなくてもよい。ここで使用される熱可塑性という語は、このように少量の架橋剤を含むポリマーも包含するものである。
【００１５】
本発明の別の面においては、次の工程からなる光学製品の製造方法が提供される：
光学用ポリマー材料の溶融物を作り、
上部モールドと下部モールドからなるモールドセットの一部である下部モールドを、下部モールド供給装置から供給し、
下部モールドの上面に溶融物を加え、
上部モールド供給装置から上部モールドを供給し、上部モールドを溶融物を含む下部モールドの上に正しく置き、溶融物を含むモールドセットを形成し、
溶融物を含むモールドセットを加圧して光学製品を形成し、
モールドセットから光学製品を取り出し、
所望の数の光学製品が得られるまで上記工程を繰り返す。
【００１６】
本方法で用いられる押出機は、二軸インターメッシュ、ノンインターメッシュ、二軸及び一軸押出機の組合せ、一軸押出機、又はその他の適当な押出機のいずれでもよい。この方法において、押出機又は他の溶融装置で作られる溶融物は、モールドセットの下部モールドに供給され、この下部モールドは往復運搬台で運搬される。次にモールドセットの上部モールドが、下部モールドの上に正しく置かれ、往復運搬台内でポリマーを含むモールドセットを形成し、次いでプレス下に置かれる。ポリマーを含むモールドセットは、所定の圧力、好ましくは１０〜２０００ｐｓｉでプレスされる。形成された光学製品の厚さは、通常、上部モールドと下部モールドの間の予め決められた空隙幅によって決められる。モールドセットは、押出機と機械的に結合されず、好ましくは、往復運搬台及びプレスから分離可能とする。モールド表面は、離型剤で前処理してもよい。
【００１７】
モールドセットの上部及び下部モールドのそれぞれと往復運搬台は、熱するのが好ましく、より好ましくは、ポリマーのＴｇよりも高く、ポリマーの分解温度よりも低い温度に加熱される。モールドセット及び往復運搬台の温度は、好ましくは、Ｔｇよりも２０℃高い温度と、ポリマーの分解温度よりも１０℃低い温度の間とする。本方法においては、モールドセットを加熱し、好ましくは運搬台も加熱することが発明の重要な特徴であり、この点が溶融物がモールドに入れられる際にモールドが必然的に低温である射出成形及び射出加圧成形と対照的である。モールドセットの温度がより高いと、ポリマーはモールドの表面の特徴をより効率的に複写でき、商業的に好ましい光学製品が得られることが分かった。
【００１８】
モールドセットが所定の位置及び空隙幅まで加圧された後、加圧位置はポリマーが固化するのに有効な時間、すなわち２〜３０秒間保持される。その後、モールドセットはプレスから外され、次に往復運搬台から外される。往復運搬台は下部モールド供給ステップに戻され、下部モールドが運搬台に供給される。内部に成形物を有するモールドセットは、通常、後処理される。例えば、材料のＴｇより約２℃から８０℃高く、光学製品の分解温度より低い温度に保たれる。モールドセットは、後処理の間中、閉じられているのが好ましい。材料の特性に応じて、様々な後処理を行うことができる。モールドセットを閉じたまま、加熱によりモールドの温度を維持してアニーリングし、製品の形を歪めずに応力や複屈折を除去することができる。別の選択肢としては、温度を徐々にＴｇより低い温度、例えば室温に下げ、モールドセットを開いて成形品を取り出すことができる。
【００１９】
本発明の別の面においては、本方法は反応押出システムで用いるのに有用であり、中でもこのシステムで製造される熱に敏感なポリマーに対して特に有用である。例えば、モノマー及び／又はポリマーは、反応押出機で重合され、ポリマー溶融物は連続的に押し出される。押し出された溶融物は、ペレットにせずに直接成形される。ペレットは、射出成形機のような成形機に供給し、製品の成形のために再加熱しなければならない。本発明のＥ−Ｃ成形方法は、エネルギー効率がよく、光学特性がより優れた製品を産出する。
【００２０】
本発明の別の面においては、ポリスチレン、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ＳＡＮ等の、ペレット化されたポリマー材料を使用する。ポリマーは溶融され、溶融物は上記した本発明に従って、次の加圧成形工程のために押し出される。応力や複屈折を除去し、成形工程での歪みを防止する、上記と同様の工程は、本発明の成形方法でペレット化された材料を用いた場合でも行うことができる。
【００２１】
本発明のさらに別の面においては、下記のものからなる光学製品の製造装置が提供される：
光学用ポリマー材料の溶融物を作る溶融手段：
溶融物を受ける下部モールドを供給する下部モールド供給手段：
下部モールドの上部表面に溶融物を供給する溶融物供給手段：
上部モールドを供給し、溶融物を含む下部モールドの上に上部モールドを正しく置いて、溶融物を含むモールドセットを形成する、上部モールド供給手段：
溶融物を含むモールドセットを加圧して光学製品を形成する加圧手段：
上部モールド及び下部モールドから形成された光学製品を分離する分離手段：
下部モールド及び上部モールドをそれぞれの供給手段に運搬する循環手段。
【００２２】
本方法で作られる物の形状が比較的単純で幾何学的に対称であるために、レンズ用Ｅ−Ｃ工程の経済的利点は大きい。モールドセットを構成する下部モールドと上部モールドを構成するにはガラスモールドのような高価でないモールドが使用でき、また好ましい。本方法では、射出成形や射出加圧成形工程のような典型的な断続的工程におけるようにモールド一つだけではなく、複数のモールドセットが連続して使用されるため、これは重要な事である。本発明の方法では比較的高い温度と比較的低い成形圧を用いるので、ガラスモールドはこの方法で使用するのに適している。ガラスモールドの表面は、金属モールド表面よりも、光学級の平滑さに、より簡単に加工できるため、ガラスモールドが使用できることは本発明の重要な特徴である。
【００２３】
本方法ではどのようなプレスでも適宜使用でき、複数のモールドセットの連続操作ができるので生産効率が高い。
【００２４】
本発明の特徴には新規性があり、本発明に特徴的な要素は、添付の請求の範囲に入念に示されている。図は単に説明のためのものであって、縮尺して製図されたものではない。しかし本発明そのものは、構成、操作方法共に、添付の図面に関連してなされた以下の詳細な説明を参照することにより、最もよく理解できるであろう。
【００２５】
［発明の実施の形態］
本発明の好ましい態様の説明に際しては、図面中の図１〜２が参照される。図面中の同じ数字は、発明の同じ特徴に言及するものである。本発明の特徴は、図面では必ずしも縮尺表示されてはいない。
【００２６】
本発明で使用される押出機は、二軸インターメッシュ、ノン・インターメッシュ、あるいは二軸と一軸押出機の組合せ、あるいは一軸押出機のどのタイプでもよい。押出機は、その中でポリマーが加熱され可塑化されて、通常はその開口部よりその溶融物を押し出すことにより、溶融物の一部が、モールドを充填するのに用いられる装置と定義することができる。押出機の長さと直径の比（Ｌ／Ｄ）は、加工される材料によって１４０以下、又はそれ以上にすることができる。反応押出システムでは二軸押出機が好ましく、Ｌ／Ｄ比は３２から１４０が好ましいが、反応システムによっては３６から１００とするのがより好ましい。ポリマー材料の可塑化には、二軸と一軸押出機の双方が使用可能であり、Ｌ／Ｄ比は２０から８０が好ましく、２０から５６がより好ましい。溶融物を作るにはヒーターを使用してもよく、溶融物は押出機からの場合と同様にして従来の手段によりモールドに供給される。
【００２７】
押出機は１個から５個の供給部と１個から５個の吐出口を有することが好ましい。押出機の温度と回転速度は、材料によって通常１，０００〜３００，０００ｃｐｓの範囲またはそれ以上の粘度を持つ溶融物を製造するための材料押出工程用の標準的運転パラメータの範囲内に設定される。通常は、スクリーンチェンジャーが溶融物の濾過のために押出機に装備される。溶融物は、押し出された溶融物中の空気泡、空間、可視混入物が最小になるように押し出される。
【００２８】
本発明のＥ−Ｃ成形工程は、図１に全体が符号１０で示されている。包括的に符号２８で示されているモールド往復運搬台は、好ましくは、Ｔｇより２０℃高い温度と、加工されるポリマーの分解温度より１０℃低い温度の間の温度に加熱される。連続的に運転される往復運搬台２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ，２８ｅ，２８ｆ，２８ｈが、本方法で使用されることが示されている。すなわち、運搬台２８ｈが下部モールド供給手段１１から下部モールド１２を供給される一方、前に連なる運搬台２８ｇは溶融物ショット１９を受け取ることが示されている。モールド往復運搬台２８ｈは、下部モールド１２と上部モールド２１からなるモールドセットの下部モールド１２が下部モールド保持部１１から装填されることが示されている。下部モールド１２は、好ましくはＴｇより２０℃高い温度と、加工される材料の分解温度より１０℃低い温度との間の温度に加熱される。下部モールド１２が正しく置かれるように、垂直方向の機械的ガイド１４が往復運搬台２８のベース１３上に用いられ、また下部モールド１２はガイド１４に沿ってスライドされてベースの上面に置かれる。下部モールド１２を有する往復運搬台２８ｈは、コンベヤー１５で運ばれる。前の運搬台２８ｇは、押出物（柱状溶融物）１７から溶融物ショット１９を受けるために、押出機１６の開口部の下に置かれることが示されている。柱状溶融物（押出物）の所定量が計り取られれば、柱状溶融物（押出物）は自動切断装置１８で切断されて、設定量の溶融物ショット（成形用切断分）１９になる。押出機から下部モールドに溶融物を吐出する吐出時間は１〜２０秒間の範囲であり、好ましくは１〜１０秒間である。例えばポリマーの酸化の可能性を減らすといった、ポリマーの特性向上のためには、時間は短いほど好ましい。モールド往復運搬台２８ｇは、それからコンベヤー１５で次の位置に移動される。前の運搬台２８ｆは、上部モールド保持部２０から上部モールド２１が、溶融物ショット１９の上に機械的ガイド１４に沿ってスライドさせることにより置かれることが示されている。上部モールド２１も、Ｔｇより２０℃高い温度と、加工される材料の分解温度より１０℃低い温度との間であるのが好ましい。
【００２９】
溶融物ショット１９で充填された下部及び上部モールドを伴った往復運搬台２８ｆは、次にステーション２３に移される。前の運搬台２８ｅは、油圧プレス２２の下にあり、上部モールド２１に接することによりプレスヘッドから圧力が加えられることが示されている。圧力は１０から２，０００ｐｓｉの範囲か又はそれ以上でもよい。好ましい圧力は１０〜１，０００ｐｓｉである。最も好ましい圧力は１０〜５００ｐｓｉであり、モールドの片割れ同士の間の間隔が、製造される製品の厚みを決定する。その間隔はモールドの端で間隔幅を計測する機械的なスペーサか、あるいは上部モールド２１が所定の位置までプレスされると電気的にプレスを止める、レーザーマイクロメーターのような光学機器で制御される。システム２７を制御するために、センサー手段２８ｅ′が間隔やその他のデータの入力に用いられる。押出機の生産率や使用される往復運搬台及びモールドセットの数に合った複数のプレスが使用可能である。
【００３０】
モールドセットが所定の位置までプレスされ、約２〜３０秒間加圧位置に保持された後、この成形品モールドセットを含む往復運搬台２８ｅは第２コンベヤ２５に移される。前の運搬台２８ｄは、複合体３０として示されたポリマーを含むモールドセットが、この往復運搬台２８ｄから取り外されるところが示されている。それから往復運搬台２８ｄは、運搬台２８ｃ，２８ｂ，２８ａと共に、本方法の始めから再使用できるように第３コンベヤー２９で移される。
【００３１】
ポリマーを含むモールドセット３０は、ステップ２６の後処理中は、その材料のＴｇより２℃から８０℃高い温度で保持される。モールドセットは、後処理中は閉じたままであるのが好ましい。ポリマーの特性及び／又は製品の要求に従って、数多くの様々な後処理の方法がある。例えば、ポリマーを含むモールドセット３０は閉じたままにして、モールドセットを加熱することによってモールドの温度を維持し、中で形成された製品をアニーリングして、重合を完成させたり、製品の形状を歪ませることなく応力や複屈折を除去することができる。ポリマーを含むモールドセットはまた、徐々に冷却させた後開いて、形成された製品を取り出すこともできる。光学製品（レンズ）２４はモールドセットから取り外され、下部モールド１２及び上部モールド２１はそれぞれのモールド保持部１１，２０に移される。
【００３２】
本発明の重要な特徴の一つにおいて、押出機１６は、連続して進行する複数の往復運搬台に、柱状溶融押出物１７の切断時以外は中断なしに溶融物ショット１９を供給するように制御される。溶融物は、目に見える空洞や泡が接触面に捕捉されないように、供給開始時には溶融物とモールドとの接触面ができるだけ小さく、次第にモールド面積上の溶融物面積が大きくなるよう、下部モールド表面に載せられることが好ましい。このような流れのパターンを作るため、押出物のノズルの外形と押出機モールドの開口部の形状は、好ましくは、円形の断面を有し、重力が働いて底面が丸く膨らんだ柱状溶融物１７が垂直に落ちるようにする。その柱状溶融物の温度と断面は、特にそのような形状の柱状溶融物を形成するように制御される。その溶融物の膨らんだ底面は、下部モールドの表面に最初に接触する。柱状溶融物が下部モールド表面を覆い出すと、柱状溶融物とモールド表面との接触面は、そのモールド表面を外側に向かって延展することにより大きくなるので、空洞や空気の泡が接触部の内側に捕捉されない。押出物（柱状溶融物）がモールド表面に接触するまでの移動距離は、通常約２〜約６インチで、好ましくは３〜５インチである。上部モールドは溶融物ショット１９の上に加えられ（置かれ）、そして圧力が上部モールドに加わるとき、溶融物とモールド表面との間の接触面積は、下部モールドと上部モールドの端部に向かって外方向に広がることにより、連続的に大きくなる。泡や空洞はこの方法を用いて防ぐことができる。加圧経路を大きくすることは成形品の質の向上に有用であり、柱状溶融物の断面を円形にし、その直径を、モールドに加えられる溶融物量が製品を作るに必要な量をわずかだけ上回るという条件の下で、できるだけ大きくすることは本発明の好ましい特徴である。溶融物の超過量は、その製品の重量の約１〜１０％であるが、使用するポリマー等によっては多くすることもできる。柱状溶融物の切断端部は、溶融物の他の部分より冷えている可能性がある。溶融物をモールドに供給する際、柱状溶融物の端部は、切れ端としてモールドの縁のできるだけ近くに置くことが好ましい。さもないと欠陥が生じる可能性がある。端部は、また、レンズに取っ手を形成するのに利用することができ、これは引き続き行われるコーティング工程の際に有用で、コーティング後に除去される。
【００３３】
酸素や水蒸気からポリマーを保護するために、必要に応じて、窒素環境ブランケットやその他の不活性ガスを工程中使用することができる。
【００３４】
コントロールシステム２７は、入出力データ１１ａ，１５ａ，１６ａ，１８ａ，２０ａ，２２ａ，２５ａ，２６ａ，２８ａ’〜２８ｈ’及び２９ａを得て、これらのデータを工程の制御に使用する。例えば、データ２８ｈ’は、下部モールド１２が往復運搬台２８ｈ内に正しく置かれていること、及び往復運搬台２８ｈと下部モールド１２の温度を通常示すものである。データ入力１１ａは、下部モールド１２が下部モールド保持具１１の中にあるかどうかを通常示す。
【００３５】
図２を参照して、連続的なモールドセットの処理を示す本発明の方法が示される。複数の下部モールドがステップ１００で集められ、複数の往復運搬台がステップ１０２で集められる。ステップ１０４で一つの下部モールドが往復運搬台に移される。ステップ１０６で往復運搬台に置かれた下部モールドの表面に溶融物ショットが押出機から供給される。ステップ１０８で、上部モールドは往復運搬台上の溶融物／下部モールドに移され、溶融物を中に含むモールドセットを形成する。溶融物を含むモールドセットはステップ１１２で加圧される。溶融物を含むモールドセットは次にステップ１１４で冷却され、ステップ１１６で溶融物（現在は凝固品）を含むモールドセットは往復運搬台から分離される。分離された往復運搬台は、ステップ１１６から、往復運搬台が将来の使用のために集められるステップ１０２に戻される。分離された製品を含むモールドセットは、次にステップ１１８で後処理される。後処理の後、下部モールドと上部モールドは形成されたレンズからステップ１２０で分離される。そのレンズ製品はステップ１２２でストックされる。分離された下部モールドはステップ１００に、分離された上部モールドはステップ１１０に戻される。本発明の方法では、ステップ１２４で予定された全レンズ製品が製造されるまで、工程中の連続モールドセットのそれぞれについてこの流れが繰り返される。全てのレンズが製造された場合には、工程はステップ１２６で中止される。さらにレンズを製造する場合には、工程はステップ１２８に続く。
【００３６】
本発明の種々の実施態様が、以下の特定の実施例を参照することにより説明される。しかし、これらの実施例は説明の目的のためだけに示されることが理解されるべきで、それによって本発明が限定されるとみなされることは決してないものとする。
【００３７】
［実施例１］
マイナス度数のポリスチレンレンズが、本発明のＥ−Ｃ成形加工法を用いて成形された。押出溶融物を作るのにシェブロンポリスチレンＭＣ３７００ペレットが使用された。押出機は、ライシュトリッツＺＳＥ−２７二軸インターメッシュ逆回転押出機で、Ｌ／Ｄ比は４０：１であった。バレル８が揮発分除去領域であった。押出機バレル温度は次のように設定された。
【００３８】
【表１】

【００３９】
吐出ダイは、１／２″円形ストランドダイであった。柱状押出物の温度は２４５℃に調整された。スクリュー速度はトルク２５％で１５０ｒｐｍであった。溶融物温度は２４５〜２５０℃であった。往復運搬台とモールドの温度は１６０℃であった。押出機からの溶融物の流出率は、１４ポンド／時であった。往復運搬台中の下部モールド表面上に溶融物の１ショットを受け入れるのに要する時間は約８秒であった。垂直に落ちる溶融押出物の端部と下部モールドの上面との間の距離は約３インチであった。直径８０ｍｍのガラス製の上部及び下部モールドが用いられた。モールドは蒸留水で洗い、炉の中で１００℃で３時間乾燥した。プレスの圧力は約２５ｐｓｉであった。レンズの厚みは、スペーサーが所定の位置に達した時にプレスヘッドの下方への動きを止める機械的なスペーサーで制御された。最終加圧位置でのモールド保持時間は６秒間であった。成形済みレンズを含むモールドセットは、往復運搬台から分離されて冷却のため室温で放置された。約１０分後、レンズはガラスモールドセットから外された。ガラスモールドの表面の特徴は、成形されたレンズ表面上に非常によく写し取られた。偏光機にかけたところ、応力によって生じた複屈折はなかった。レンズの表面は、結合線やフローラインのない、光学的に非常に良好な品質を有していた。そのレンズは、商業的に好ましいものであった。
【００４０】
［実施例２］
マイナス度数のアクリルレンズが、本発明のＥ−Ｃ成形加工法を用いて成形された。押出溶融物を作るのにアトハスノースプレキシグラスＤＲ−１０１（ＰＭＭＡ）ペレットが用いられた。押出機は、ライシュトリッツＺＳＥ−２７二軸インターメッシュ逆回転押出機で、Ｌ／Ｄ比は４０：１であった。バレル８が揮発分除去領域であった。押出機バレル温度は次のように設定された。
【００４１】
【表２】

【００４２】
押出機の吐出ダイは、直径１／２″の円形ストランドダイであった。溶融物押出温度は２６０℃に調整された。スクリュー速度はトルク４７％で１５０ｒｐｍであった。溶融物温度は２５８℃であった。往復運搬台とモールドの温度は２３０℃であった。押出機の流量率は１４ポンド／時であった。往復運搬台中の下部モールド表面上に溶融物の１ショットを受け入れるのに要する時間は約８秒間であった。垂直に落ちる溶融押出物の端部と下部モールドの上面との間の距離は約４インチであった。直径８０ｍｍのガラス製の上部及び下部モールドが用いられた。プレスの圧力は約３０ｐｓｉであった。加圧位置でのモールド保持時間は６秒間であった。成形済みレンズを含むモールドセットは往復運搬台から取り外されて冷却のため室温で放置された。約１０分後、レンズはガラスモールドから外された。ガラスモールドの表面の特徴は、成形されたレンズ表面上に非常によく写し取られた。偏光機にかけたところ、応力によって生じた複屈折は無かった。レンズの表面は、結合線やフローラインの無い光学的に非常に良好な品質を有していた。そのレンズは、商業的に好ましいものであった。
【００４３】
［実施例３］
マイナス度数を持つチオウレタン−ウレタン共重合体レンズが、本発明のＥ−Ｃ成形加工法を用いて成形された。上記米国特許第５，６７９，７５６号に示された反応押出機が共重合体形成のために用いられた。押出機は、ライシュトリッツＺＳＥ−２７二軸インターメッシュ逆回転押出機で、Ｌ／Ｄ比は４０：１であった。バレル８が揮発分除去領域であった。押出機バレル温度は次のように設定された。
【００４４】
【表３】

【００４５】
主供給ポートはスタティックミキサー予備反応機であった。予備反応機は、５．７ポンド／時でチオウレタンプレポリマーを製造し、プレポリマーはバレル１で、主供給ポート中に連続供給された。モノマー液状ＭＤＩがエルデックス製計量ポンプを用いてバレル３で射出機を通して押出機中に１．８４ポンド／時の割合で供給された。ジオールモノマー(シクロヘキサンジメタノール)が０．９４ポンド／時の割合で、バレル４でコールパーマー計量ギアポンプを用いて射出機を通して押出機の中に供給された。モノマーとプレポリマーは押出機の中で反応させられた。押出機の吐出ダイは、１／２″円形ストランドダイであった。温度は１６０℃に調整された。スクリュー速度はトルク３３％で１９０ｒｐｍであった。溶融温度は１８０℃であった。往復運搬台とモールドの温度は１６０℃であった。押出機の総流出率は、８．５ポンド／時であった。往復運搬台中の底部モールド表面に溶融物ショットを受け入れるのに要する時間は１０秒間であった。垂直に落ちる溶融押出物と下部モールドの上面との間の距離は約３インチであった。直径８０ｍｍのガラス製の上部及び下部モールドが用いられ、ガラスモールドの表面はジクロロジメチルシラン界面活性剤で前処理された。ガラスモールドはまず洗浄され、乾燥された。プレスの圧力は約２０ｐｓｉであった。最終加圧位置でのモールド保持時間は６秒間であった。
【００４６】
レンズを含むモールドセットは往復運搬台から取り外され、窒素環境下、炉の中に１２５℃で置かれて、２４時間アニーリングされた。レンズを含むモールドセットは、次いで室温で約１０分間冷却された。レンズはガラスモールドセットから取り出された。ガラスモールドの表面の特徴は、成形されたレンズ表面上に非常によく写し取られた。偏光機にかけたところ、応力によって生じた複屈折は無かった。レンズの表面は、結合線やフローラインのない、光学的に非常に良好な品質を有していた。そのレンズの衝撃強度は、アニーリング後、大きく向上した。本発明の方法を用いて製造された中心厚み１．０ｍｍのレンズは、ＡＮＳＩ８７．１−１９８９，１５．５．２の工業基準衝撃試験と、ストリートウェア衝撃試験基準ＦＤＡ２１ＣＦＲ８０１．４１０に合格した。そのレンズは商業的に好ましいものであった。
【００４７】
本発明は特定の好ましい態様に関連させて詳細に記述されているが、多くの代替、変更、変形があるのは、当業者には明らかであろう。したがって、添付の請求の範囲は、このようないかなる代替、変更、変形も、本発明の真正な範囲と真意の内にあるものとして含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光学レンズの製造に使用される本発明の方法の概略図である。
【図２】 光学レンズの製造に使用される本発明の方法のフローシートである。

Claims (5)

1. 光学用ポリマーを成形してレンズを製造する方法であって、
   光学用ポリマーをガラス転移点以上に加熱して溶融状態にし、
   連続して進行する複数の往復運搬台に下部モールドをそれぞれ載置し、
   前記往復運搬台に載置されて進行している下部モールドの表面に前記溶融状態にされた光学用ポリマーを柱状の形態で連続的に供給し、
   該柱状溶融物が供給された下部モールドの上に上部モールドを載置し、
   前記柱状溶融物をこれら下部モールドと上部モールドとの間に挟んで加圧し、該モールド内で延展することにより所望の形状に成形することを特徴とするレンズの製造方法。
2. 前記光学用ポリマーが、断面円形であることを特徴とする、請求項１に記載のレンズの製造方法。
3. 前記光学用ポリマーと接するときに、前記一対のモールドが前記光学用ポリマーのガラス転移点以上に加熱されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のレンズの製造方法。
4. 前記モールドがガラス製であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズの製造方法。
5. 光学用ポリマーを成形してレンズを製造する装置であって、
   光学用ポリマーをガラス転移点以上に加熱して溶融状態にし、柱状の形態で連続的に供給する供給手段と、
   前記光学用ポリマーの柱状溶融物が載置される下部モールドを供給する下部モールド供給手段と、
   前記下部モールドを運搬する往復運搬台と、
   前記柱状溶融物が載置された下部モールドの上に、前記柱状溶融物を挟持するように上部モールドを供給して一対のモールドとなす上部モールド供給手段と、
   前記一対のモールドを加圧して、該モールド内に挟持された前記光学用ポリマーを延展する加圧手段と、
   前記一対のモールドを開いて製品を取り出す離型手段と
   からなるレンズの製造装置。

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