JP4590311B2 - プラスチックレンズの製造方法、プラスチックレンズ成形用ガスケット、プラスチックレンズ成形用成形型、プラスチックレンズ原料液注入治具、プラスチックレンズ成形型保持具、およびプラスチックレンズ製造装置 - Google Patents
プラスチックレンズの製造方法、プラスチックレンズ成形用ガスケット、プラスチックレンズ成形用成形型、プラスチックレンズ原料液注入治具、プラスチックレンズ成形型保持具、およびプラスチックレンズ製造装置 Download PDFInfo
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Description
特許文献2に記載の方法では、ガスケットの排出口を頂上にして傾斜させた状態で注入口密閉部が設けられたノズルを用いて原料液を注入する。このとき、原料液はキャビティ下方から上方に向かって満たされる。このように下から注入する場合、上から注入する場合に比べ泡の混入を低減できるという効果を有する。
「眼鏡」、1986年5月22日発行、メディカル葵出版
特に、本発明の目的は、プラスチックレンズ原料液の成形型への注入方法を改善することにより、気泡や光学的欠損が低減された重合成形体を製造する方法を提供することである。また、本発明は、成形方法を改善することにより、成形後、ガスケットを容易に除去することができるプラスチックレンズの製造方法を提供することを目的とする。
更に、本発明は、前記方法への使用に適したプラスチックレンズ成形用ガスケット、成形型、プラスチックレンズ原料液注入治具、成形型保持具、およびプラスチックレンズ製造装置を提供することを目的とする。
[1] 注入治具開口から流出するプラスチックレンズ原料液を成形型に注入して、前記原料液を硬化させて成形体を得る、プラスチックレンズの製造方法であって、
前記成形型は、内部にキャビティを有し、前記原料液を前記キャビティ内に注入するための注入孔と、前記キャビティ内の気体または前記混合液を成形型外部に排出するための排出孔とを、直径方向に対向する位置に有しており、
前記注入孔は、前記混合液を注入するための開口(以下、「注入口開口」という)を有し、
前記原料液は、前記成形型を水平面に対して傾斜または垂直にした状態で、かつ前記排出孔が頂上になるようにして、前記注入孔を通して前記成形型へ注入され、
前記注入口開口と前記注入治具開口との連通開始から該連通が完了するまでの間に、前記注入治具開口から流出する原料液の一部が前記注入孔へ流入し、残りの一部が前記注入孔へ流入せずに流下する期間を含み、
前記期間中、前記注入治具開口と前記注入口開口との間に隙間が生じており、該隙間から、前記注入治具開口から流出する原料液の一部が流下していることを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
[2] 少なくとも前記原料液のキャビティ内への流入が開始するまでの間は、前記隙間が生じていることを特徴とする、[1]に記載のプラスチックレンズの製造方法。
[3] 前記隙間を徐々に狭めながら前記原料液の注入を行うことを特徴とする、[1]または[2]に記載のプラスチックレンズの製造方法。
[4] プラスチックレンズ原料液を保持具に保持された成形型に注入して、前記原料液を硬化させて成形体を得ることを含む、プラスチックレンズの製造方法であって、
前記成形型は、内部にキャビティを有し、前記原料液を前記キャビティ内に注入するための注入孔を含む注入口部と、前記キャビティ内の気体または前記混合液を成形型外部に排出するための排出孔を含む排出口部とを、直径方向に対向する位置に有しており、
前記保持具は、前記注入口部を保持するための注入口部保持部と、前記注入口部を挟持することにより、前記注入孔を封止するための注入孔封止部とを有し、
前記保持具による成形型の保持は、前記注入口部保持部によって前記注入口部を保持しつつ、前記成形型を水平面に対してほぼ垂直にした状態で、かつ前記排出孔が頂上になるようにした状態で行われ、かつ、
前記原料液の注入は、前記原料液を前記注入孔から注入することによって行われ、かつ、前記注入孔封止部によって前記注入孔を封止することによって終了することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
[5] 前記原料液は、下記成分(A)と成分(B)を含むことを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかに記載のプラスチックレンズの製造方法。
成分(A):分子中に環状構造を有する脂肪族ジイソシアネートと300〜2500の平均分子量を有するジオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマー
成分(B):一般式(I)で表される1種または2種以上の芳香族ジアミン(一般式(I)中、R1、R2およびR3はそれぞれ独立して、メチル基、エチル基、チオメチル基の何れかである)
[第一の態様(参考態様)]
本発明の第一の態様のプラスチックレンズの製造方法は、複数の重合性成分を混合し、混合後直ちに混合液を成形型に注入し、重合して成形体を得る、プラスチックレンズの製造方法である。本発明の第一の態様のプラスチックレンズの製造方法は、高粘度で初期重合速度の速い原料液、例えば、混合後直ちに重合を開始し、10分以内に硬化するような原料液から、プラスチックレンズを製造するために好適に用いることができる。本発明において、重合性成分とは、重合性基を有する成分をいい、例えばモノマーまたはプレポリマーであることができる
成分(A): 分子中に環状構造を有する脂肪族ジイソシアネートと300〜2500の平均分子量を有するジオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマー
成分(B): 一般式(I)で表される1種または2種以上の芳香族ジアミン(一般式(I)中、R1、R2およびR3はそれぞれ独立して、メチル基、エチル基、チオメチル基の何れかである)
成分(A)は、分子中に環状構造を有する脂肪族ジイソシアネートと300〜2500の平均分子量を有するジオールとの反応生成物であるイソシアネート末端プレポリマーである。上記イソシアネート末端プレポリマーの一方の原料であるジイソシアネートが、分子中に環状構造を有する脂肪族ジイソシアネートであることで、プレポリマー製造時、または重合時の反応コントロールが容易になり、かつ最終的に得られる成形体に適度な弾性を付与することができる。さらに、得られる成形体に高耐熱性と良好な機械特性を与えることもできる。
ジオールの平均分子量が300より小さいと得られる成形体に靭性を付与することができず、2500より大きいと得られた成形体が柔らかくなり形状を保持できなくなる。上記平均分子量は、好ましくは、400〜1000である。
成分(B)は、前記一般式(I)で表される1種または2種以上の芳香族ジアミンである。一般式(I)中のR1、R2およびR3はそれぞれ独立して、メチル基、エチル基、チオメチル基の何れかである。R1、R2およびR3が上記置換基であることで、結晶性を抑制しかつ他成分との相溶性を高めることができる。また、これらの置換基がないか、あるいは数が少ないと結晶性が高く取り扱いにくくなり、他の置換基の場合には、他の成分との相溶性が悪くなり得られる材料の透明性が低下する恐れがある。
次に、第一の態様において使用される成形型について説明する。
第一の態様では、内部にキャビティを有し、前記混合液を前記キャビティ内に注入するための注入孔と、前記キャビティ内の気体または前記混合液を成形型外部に排出するための排出孔とを、直径方向に対向する位置に有する成形型を使用する。そのような成形型の具体例を、図面に基づいて説明する。但し、本発明は以下に示す態様に限定されるものではない。
第一の態様において使用される成形型は、レンズの一方の面を形成するためのモールドと他方の面を形成するためのモールドとが所定の間隔で対向して配置され、かつ前記2つのモールドの周囲に環状のガスケットが配置されて、前記モールドおよびガスケットによってキャビティが形成されているものであることができる。
プラスチックレンズの光学機能面を形成するための成形面をもつ第1モールドと第2モールドとをそれぞれ嵌挿するための開口を有する円筒体からなるプラスチックレンズ成形用ガスケットであって、
前記円筒体は、外壁面に、注入口部および排出口部を有し、
前記注入口部は、内部に貫通孔(注入孔)を有する注入管部と該注入管部の端部に設けられた注入口先端部とを有し、かつ、前記注入孔により、前記円筒体内部と外部とが連通され、
前記排出口部は、前記円筒体内部と外部とを連通する排出孔を有し、
前記ガスケットは、前記注入孔と排出孔とを、直径方向に対向する位置に有し、
前記注入口先端部は、前記注入孔の開口を有し、その開口周囲に傾斜した面を有することを特徴とするプラスチックレンズ成形用ガスケット
を挙げることができる。本発明において使用されるプラスチックレンズ成形型は、前記ガスケットの前記開口に、第1モールドの成形面および第2モールドの成形面が所定の間隔をおいて対向し、前記筒状体内部にレンズ形状に相当するキャビティが形成されるように、第1モールドおよび第2モールドがそれぞれ脱着可能に保持されてなるものであることができる。そのような成形型について、図面に基づいて説明する。
排出孔40の軸方向に垂直な断面形状は、長方形であることができるが、この形状に限定されるものではない。また、前記くびれ部43は、前記液溜め部42より細くなっているので、この部分を折り曲げることにより、排出孔40内で重合した樹脂を分断破壊しやすいようにすることもできる。くびれ部43の形状は、特に限定されない。但し、くびれ部43の断面形状が過度に大きいと、重合後の樹脂の分断作業が困難となるため、くびれ部43の形状は、この点を考慮して決定することが好ましい。
なお、排出孔40のキャビティ側開口がコバ面上端の厚さ方向全てに設けられていることが、泡が残りにくいという点でより好ましいが、そのようなガスケットを成型するには、それぞれの排出孔の大きさに合わせて多数の治具が必要になる。また、治具の交換により製造能力が低下することを考慮すると、上記方法は、コストをかけずに泡に対処できるという点でも好ましい。
次に、本発明において使用され得る注入治具について説明する。
本発明では、前述のプラスチックレンズ成形用成形型に、プラスチックレンズ原料液を注入するためのノズルを備えた注入治具を用いることができる。ノズルの材質は特に限定されず、例えば金属や樹脂などであることができる。そのようなノズルの具体例を、図16に示す。図16(a)はノズルの側面図、図16(b)はノズルの正面図、図16(c)はノズルを上部から見た平面図、図16(d)は、そのII−II線断面図である。図16に示すノズルは、プラスチックレンズ原料液の混合が行われる混合室に設けられた吐出口に脱着可能に取り付けられたチューブの先端に取り付けて使用することができる。
次に、第一の態様の製造方法において使用可能な成形型固定用保持具とそれを装着したパレットの一例を、図面に基づいて説明する。図19(a)は保持具201の正面図、図19(b)はその平面図、図19(c)はその下面図、図19(d)はその右側面図、図19(e)はその左側面図、図19(f)は、その背面図である。図3は図19に示す保持具を備えたパレットを示す図である。この図3のパレットを、以下、搬送用パレットという。図4は図3に示す搬送用パレットに成形型を装着した状態を示す。
第一の態様においても、後述の第三の態様の製造方法において使用され得る保持具を使用することができる。
本発明の第一の態様の製造方法は、
前記成形型に前記混合液を注入する前に、前記成形型を加温する工程、および、前記キャビティに二酸化炭素を充填する工程を含み、かつ、
前記二酸化炭素が充填された成形型を水平面に対してほぼ垂直にした状態で、かつ前記排出孔が頂上になるようにした状態で、前記混合液を前記注入孔から注入する工程と、
前記成形型への混合液の注入終了後、前記注入孔を封止する工程と、
前記成形型を放置する工程とを有する。
上記の製造工程を図9および図10を参照して説明する。
図10は、第一の態様の製造方法の全体の流れ図であり、図9は本発明の製造方法におけるレンズ原料注入工程の流れの説明図である。図9(a)は、注入開始前の状態、図9(b)は、混合液を注入するために注入ノズルと成形型の注入口先端面部21とを接触させる途中の状態、図9(c)、(d)は、注入ノズルと成形型の注入口先端面部21との隙間が徐々に狭くなり、混合液の注入が開始された状態、図9(e)は、注入ノズルと成形型の注入口先端面部21とが完全に接合して、混合液の注入が行われている状態、図9(f)は、センサーが液面上昇を検知して、センサーと連動した注入孔封止部により注入孔が封止された状態、図9(g)は、成形型を排出孔を頂上にした状態で傾斜させて泡抜きを行っている状態、図9(h)は、泡抜き終了後に成形型を放置している状態を示す。
はじめにガスケット1に第1のモールド2Aと第2のモールド2Bを取り付け成形型3を組み立てる(図10のS1)。
第一の態様の製造方法において、成形型3は、混合液の注入前に予め加温される(図19のS2)。成分(A)および成分(B)の混合液を成形型3の注入口部7より注入する時、混合液の温度より成形型の温度がある一定の温度以上低いと、混合液がモールド表面を移動する際に、モールド表面に薄い空気膜が形成され、これが原因で泡不良となることがある。それに対し、混合液の注入前に成形型を加温すると、濡れ性が高くなり上記のような問題は改善される。混合液注入直前の成形型の温度は、混合液の注入時の温度と近い温度かそれ以上であることが、濡れ性の改善という点で好ましい。具体的には、成形型を電気炉や遠赤炉に入れ所定の温度に加温し、炉から取り出した成形型に混合液を注入することが適当である。
成形型3のキャビティ4への二酸化炭素の充填は、加温された二酸化炭素を充填することにより行うことができる。加温された二酸化炭素を充填すれば、加温された成形型を二酸化炭素注入時に冷やしてしまうことがないため好ましい。加温された二酸化炭素を充填する方法としては、例えば二酸化炭素の流路の途中にヒータを設けて加熱してもよいし、成形型を加温する炉内を二酸化炭素で置換しておいてもよい。また、二酸化炭素を充填した後に注入口部7と排出口部8を封止して成形型を加温してもよい。
上記のとおり、センサー100で排出口部8内の液面高さを検知することにより、排出口開口41に液面が達する前の所定の高さで液面上昇が終了し、注入が完了するため、排出口開口41から混合液がこぼれることがない。なお、後の工程で、成形型を傾けて泡抜きを行うため、傾けたときに混合液がこぼれないようにセンサーで検知する高さを調整することが、より好ましい。
また、注入孔20が封止されるため、注入ノズル30を注入口部7から離しても、成形型の外部に混合液がこぼれることはない。また、前述のように、注入管部24の一部に薄肉部を設け、その薄肉部を注入孔封止部により封止することもできる。本発明において使用される液面感知センサーとしては、接触式や非接触式のものが使用できる。但し、センサーに原料液が付着する問題がないため、非接触式センサーを用いることが好ましい。非接触式センサーとしては、例えば、超音波センサー、光センサー、差圧センサー、熱センサー、静電容量センサー、画像センサーを挙げることができる。
成形型の傾斜は片側だけ行ってもよいし、片側ずつ交互に行ってもよい。排出孔40のキャビティ側開口の位置に応じて、傾斜の方法は適宜設定するとよい。例えば、排出孔40のキャビティ側開口を上型または下型のどちら側かに寄せている場合は、その寄せている側が最も高くなるように傾斜させるとよい。具体的には、上型側に寄せている場合は、上型が上になるように傾斜させることが好ましい。下型側に寄せている場合は、下型側が上になるように傾斜させることが好ましい。また、排出孔40のキャビティ側開口が中間に位置している場合は、両側に傾斜させるとよい。なお、混合液は傾斜させている間も重合が進行し、粘度もしだいに高くなり、また、重合途中に成形型を動かすことにより、重合中の樹脂が流動することで光学的欠損を生じさせる可能性もあることから、片側だけに傾斜させて所定時間保持することが好ましい。
図2に示すガスケットでは、前述の理由から下型側に排出孔のキャビティ側開口を寄せているので、下型側が上になるように傾斜させ、例えば、10〜15秒程度保持することにより、泡抜きを行うことができる。
複数の重合性成分を混合し、混合後直ちに混合液を成形型に注入するプラスチックレンズ製造装置であって、
前記成形型は、内部にキャビティを有し、
前記成形型のキャビティに二酸化炭素を供給する二酸化炭素注入部と、
前記二酸化炭素が供給された成形型に前記原料液を注入する原料液注入部と、
前記原料液が注入された成形型を傾斜させて前記キャビティ内の泡抜きを行う泡抜き部と、
前記成形型を保持し、前記各部に成形型を搬送する搬送手段とを備えることを特徴とするプラスチックレンズ製造装置
を用いることができる。以下に、そのような装置の一例を、図面に基づいて説明する。但し、本発明はこの態様に限定されるものではない。
図5は自動注入機の全体図面、図6は図5に示す自動注入機の充填部82の詳細図面、図7は成形型への混合液の注入時におけるノズルの動作状態を示す図面である。
図6の充填部82では、図7に示すように、第一に、二酸化炭素注入工程91、第二に、一端が反応射出成形機の混合室に設けられた吐出口と繋がれ、他端に注入ノズル30を装着した注入治具を用いて混合液を注入する混合液注入工程92、第三に、成形型を所定の角度に傾斜して所定時間保持することにより、泡の浮力で泡をキャビティ内から除去する泡抜き工程93が行われる。
その後、搬送用パレットはユータン排出エリア89を経て、成形型取り付け部81へ移送され、新たな成形型が取り付けられ、混合液の注入が行われる。以上説明した工程では、混合液を充填した成形型は、混合液の流動を防ぐために静かに搬送することが好ましい。
本発明の第二の態様の製造方法は、
注入治具開口から流出するプラスチックレンズ原料液を成形型に注入して、前記原料液を硬化させて成形体を得る、プラスチックレンズの製造方法であって、
前記成形型は、内部にキャビティを有し、前記原料液を前記キャビティ内に注入するための注入孔と、前記キャビティ内の気体または前記混合液を成形型外部に排出するための排出孔とを、直径方向に対向する位置に有しており、
前記注入孔は、前記混合液を注入するための開口(以下、「注入口開口」という)を有し、
前記原料液は、前記成形型を水平面に対して傾斜または垂直にした状態で、かつ前記排出孔が頂上になるようにして、前記注入孔を通して前記成形型へ注入され、
前記注入口開口と前記注入治具開口との連通開始から該連通が完了するまでの間に、前記注入治具開口から流出する原料液の一部が前記注入孔へ流入し、残りの一部が前記注入孔へ流入せずに流下する期間を含み、
前記期間中、前記注入治具開口と前記注入口開口との間に隙間が生じており、該隙間から、前記注入治具開口から流出する原料液の一部が流下していることを特徴とする。第二の態様の製造方法において使用され得る成形型、ガスケット、および注入治具等の詳細は、先に第一の態様について述べた通りである。
まず、図9(a)に示すように、注入ノズル30のノズル先端開口32からプラスチックレンズ原料液を流出させる。特に、重合速度が速い原料液を用いる場合には、一度流出を停止すると、重合が急速に進行してチューブや注入ノズルが詰まったり、チューブや注入ノズル内で既に重合した成分が成形型へ混入するおそれがある。そのため、本発明では、製造工程中、注入ノズルから原料液を流出させ続けることが好ましい。複数の成形型を使用してレンズを連続的に製造する場合、原料液の注入に使用されるチューブは、所定時間経過後に交換することもできる。
キャビティがレンズ原料で満たされた後の工程(図18(f)〜(h))は、図9の場合(図9(f)〜(h))と同じなので説明は省略する。
本発明の第三の態様のプラスチックレンズの製造方法は、
プラスチックレンズ原料液を保持具に保持された成形型に注入して、前記原料液を硬化させて成形体を得ることを含む、プラスチックレンズの製造方法であって、
前記成形型は、内部にキャビティを有し、前記原料液を前記キャビティ内に注入するための注入孔を含む注入口部と、前記キャビティ内の気体または前記混合液を成形型外部に排出するための排出孔を含む排出口部とを、直径方向に対向する位置に有しており、
前記保持具は、前記注入口部を保持するための注入口部保持部と、前記注入口部を挟持することにより、前記注入孔を封止するための注入孔封止部とを有し、
前記保持具による成形型の保持は、前記注入口部保持部によって前記注入口部を保持しつつ、前記成形型を水平面に対してほぼ垂直にした状態で、かつ前記排出孔が頂上になるようにした状態で行われ、かつ、
前記原料液の注入は、前記原料液を前記注入孔から注入することによって行われ、かつ、前記注入孔封止部によって前記注入孔を封止することによって終了することを特徴とする。
また、注入口部が樹脂等の変形しやすい材質からなる場合には、封止手段と注入口部とが接触したときや、注入口部先端に注入ノズルを押し当てたときに、注入口部が変形して原料液の注入や注入孔の封止に支障が出ることが懸念される。
図19(a)は保持具201の正面図、図19(b)はその平面図、図19(c)はその下面図、図19(d)はその右側面図、図19(e)はその左側面図、図19(f)は、その背面図である。図20(a)は図19(e)に示した注入口部固定部にある注入口部保持プレートの拡大図、図20(b)は図20(a)に成形型を装着した図、図21は図19(e)に示した注入口部固定部にある注入孔封止プレートの拡大図、図22(a)、(b)、(c)は注入孔封止プレートの動きを示す図、図23(a)は図19(b)に示した第2モールド側肉厚保持部の詳細図、図23(b)はそのV-V線断面図、図24は図19(b)に示した第1モールド側肉厚保持部の詳細図、 図25は成形型の脱着方法を示す図、図26(1)および図26(2)は、注入装置に設置されているガスケット位置決め治具の図、図3は図19の保持具を搬送用パレットに装着した図、図5は、自動注入機の全体図である。
注入口部保持プレート2023は、前記保持具固定用ブリッヂ部2028に、成形型注入口部の導入部である注入口部固定部開口2027を有しており、前記注入口部上部固定部2025および前記注入口部下部固定部2026には、前記注入口部固定部開口2027より導入された注入口部を挟持するための溝部2041、2042がそれぞれ形成されている。
注入孔封止プレート2021は、プレート用直動案内2022に沿って摺動させることにより直線前後運動させることができ、この直線前後運動の際に、ボールフランジャー2024(図19(e)参照)が位置決め穴2031、2032、2033に嵌ることにより停止位置が制御されている。但し、プレートの位置制御ができる機構であれば、前記機構でなくてもよく、これに限定されるわけではない。
なお、図22に示す態様では、位置決め穴2031の状態から位置決め穴2032の状態へは手動により行っているが、上記同様駆動手段により駆動させてもよい。
また、注入口部保持プレート2023および注入孔封止プレート2021は、上記の機能を有するものであれば、全体形状および制御方法が違っても構わない。このように、注入孔封止部の駆動手段を保持具外に設け、外部から力を加えることにより注入孔封止部を移動させる構成とすることにより、保持具の構造を簡易にできるという利点がある。
以下に、第1モールドが、プラスチックレンズの後面(凹面)を形成すべく凸面側に成形面を有する凸面型(以下、下型とも記す)であり、第2モールドが、プラスチックレンズの前面(凸面)を形成すべく凹面側に成形面を有する凹面型(以下、上型とも記す)である場合を例に取り、保持具が有する肉厚保持機構による成形型の肉厚保持について説明する。但し、本発明はこの態様に限定されるものではない。
第2モールド側肉厚保持部2051は、2つのモールドを所定の間隔で対向して配置して得られる成形体の肉厚制御のために、例えばバネ機構を持たせて、図2に示す成形型3に組み込まれた第2モールド2Bを、その外側から内側へ押圧することを目的に設けられた部位である。図23(a)に示すように、第2モールド側肉厚保持部2051は、第2モールド保持パッド支持シャフト2059と、この第2モールド保持パッド支持シャフト2059に設けられた保持具案内キー2060と、前記第2モールド保持パッド支持シャフト2059および前記保持具案内キーに沿って可動するパッド支持具2061と、これに内蔵された保持具リターンスプリング2058と、モールドの外面と接触して押圧する部分を有する第2モールド保持パッド2053と、前記パッド支持具2061と前記第2モールド保持パッド2053とを連結する第2モールド保持パッド用プレート2054と、前記パッド支持具2061の前記第2モールド保持パッド支持シャフト2059上の位置を固定するブレーキ部2070と、前記第2モールド保持パッド支持シャフト2059の端部に設けられ前記パッド支持具2061の可動範囲を制限するストッパー2055とからなる。
図24に示す第1モールド側肉厚保持部2052は例えばバネ機能を持たせて、2つのモールドを所定の間隔で対向して配置して得られる成形体の肉厚制御のために、下型側から上型側へテンションをかけることを目的とした部位である。図5に示すように、第1モールド側肉厚保持部2052は、ガスケット基準プレート2062と、第1モールド保持具案内ブロック2063と、第1モールド保持用スプリング2064と、第1モールド保持パット2065とからなる。
第1モールド保持具案内ブロック2063は、円筒形状をしており、一方の開口は前記第1モールド保持パッドの外形より若干大きく、前記フランジ部分よりは小さい孔を有している。そしてこの第1モールド保持具案内ブロック2063の孔に前記第1モールド保持パッドを挿入し、内部に第1モールド保持用スプリングを入れた状態で前記下型モールド保持具案内ブロックをガスケット基準プレートに取り付ける。このように構成することにより、第1モールド保持パッドは第1モールド保持具案内ブロックに対してその軸方向に移動が可能であるとともに、内蔵された第1モールド保持用スプリング2064の力により、成形型3の上型側方向に常にテンションがかかった状態にすることができる。第1モールド保持パッド2065も、第1モールド保持パット2053と同様、ポリアセタール製であることができる。この材質は、例えばポリプロピレンのような他の樹脂であってもよい。また、例えば金属製であってもよい。柔軟性を有する樹脂を用いた場合、モールドが傷つきにくい、位置がずれにくい、均等に力が加わりやすいなどの点で有利なため好ましい。また、第1モールド保持パッド2053の形状は、下型側から上型側へテンションをかけ、かつ、第1モールドを固定できるものであれば、特に限定されない。
なお、この態様では、第1モールドを固定するため、第1モールド保持パッドの先端は平面に形成しているが、第2モールドを固定する場合には、前記第2モールド保持パッドのように、先端側を管状に形成するなどして、中央にくぼみを形成しても良い。
このように、保持具の肉厚保持機構により、第1モールドと第2モールドの両外側から挟んで成形型を保持することにより、モールドの間隔を一定に保ち、得られるプラスチックレンズの肉厚を正確に制御することができる。また、上記肉厚保持機構は、成形型の保持の機能をかねることもできる。
なお、ガスケットだけでモールドを十分に保持できるような場合には、この肉厚保持機構は省略しても良い。また、成形型保持具から肉厚保持機構を省略するかわりに別途従来からあるようなバネ部材で挟んでも良い。肉厚保持機構を省略する場合は、別途成形型を保持する機構を成形型保持具に設けても良い。
保持具201は、図19(e)に示す搬送用パレット接続部204を、図27に示すパレット60'の保持具接続部62に接続させて、図3に示すように搬送用パレット60に取り付けることができる。また、接続時には、例えば搬送用パレット接続部204(図19参照)によって、保持具の搬送用パレットに対する前後、左右、上下の位置を調整できるように構成しても良い。パレット60'は、保持具201を一つまたは複数固定する部分を有し、また、後述する自動注入システムの搬送手段に接続する部分(搬送手段接続部61)も有する。そして、搬送用パレット60は、図4に示すように成形型を保持具に装着した後に(搬送用パレット70)、前記自動注入システムの搬送手段により、各製造工程を行う装置に搬送される。図5の成形型取り付け待機エリア80では、上型側肉厚保持部2051が図25(a)、注入孔封止プレート2021が図22(a)のような状態で待機している。
まず、第2モールド側肉厚保持部2051を、−90°回転させ図25(a)の状態とした後、成形型3の注入口部7の左右位置決め部27と上下位置決め部26を、保持具201の注入口部保持プレート2023のガスケット固定部開口2027から挿入し、図20(b)の状態になるように固定する。続いて、第2モールド側肉厚保持部2051を、−90°回転させ図25(b)の状態とした後、第2モールド側肉厚保持部2051の第1モールド保持パッド2053を押し込み、成形型3に配置された下型と上型それぞれにテンションがかかった状態にする。
次に、前後の位置決めを行うため、注入孔封止プレート2021を、プレート用直動案内2022を用いて動かし、位置決め穴2032の位置に固定する。すなわち図22(a)の状態から図22(b)の状態にする。以上の操作により、保持具201に成形型3を装着することができる。
以下に、図26(1)に基づき、注入孔固定用サポート治具921および保持具固定用ストッパー922の構造について説明する。
図26(1)(a)は、注入孔固定用サポート治具921の平面図であり、図26(1)(b)は、注入孔固定用サポート治具921の先端部を示す図であり、図26(1)(c)は、保持具固定用ストッパー922を装着した注入孔固定用サポート治具921の平面図であり、図26(1)(d)は、注入孔固定用サポート治具921によって固定された成形型の部分拡大図である。なお、図26(1)(d)において、注入孔固定用サポート治具921(斜線部)は、図26(1)(c)のVI−VI線断面図として示してある。
注入孔固定用サポート治具921は、その先端が、ガスケット注入口部と嵌まり合う略半円状の溝を有するとともに、注入口先端面部21(図2参照)を背面から支えることができるように下向きの斜面が形成されている。また、図26(1)(b)に示す保持具固定用サポート治具921の先端部上端は、図20(a)に示す注入口部下部固定部2026の溝部2042と当接することにより、注入口部保持プレート2023を位置決め固定することができる。
また、保持具固定用ストッパー922は、注入口部保持プレート2023の保持具固定用ブリッヂ部2028(図20(a)参照)を左右から挟んで保持、位置決めするための一対の部材からなり、それぞれの先端には保持具固定用ブリッヂ部2028と係りあう溝を有している。
保持具固定用ストッパー922は、エアチャック923に接続され、左右の間隔を変えることができる。このエアチャック923はエアシリンダー924に接続され、前後方向に移動可能である。注入孔固定用サポート治具921は、前記エアチャック923に接続されている。
以上のように構成することにより、保持具固定用ストッパー922と注入孔固定用サポート治具921が前後方向に移動するとともに保持具固定用ストッパー922は左右の間隔を換えることができる。
まず、搬送用パレット70(図4参照)によって成形型が充填部82に運ばれてくると、注入孔固定用サポート治具921と保持具固定用ストッパー922は、前記エアシリンダー924により注入孔固定用サポート治具921の先端が、注入口先端面部21の背面を支持するための所定位置に来るまで前方に移動する。このとき、保持具固定用ストッパー922は、注入口部保持プレート2023に接触しないように、前記エアチャック923により左右の間隔を拡げた状態になっている(図26(2)(a)、(b))。その後、保持具固定用ストッパー922はエアチャック923により、左右の間隔を狭めて保持具固定用ブリッヂ部2028(図20(a)参照)を、前記溝部2041、2042で左右から挟んで保持する。図20(a)に示すように、これら溝部にはテーパーが形成されているため、保持具固定用ストッパー922の間隔を狭めるにしたがって、保持具固定用ブリッヂ部2028を所定の位置に移動させるため、注入口部保持プレート2023は所定の位置に位置決め固定される(図26(2)(c))。この状態では、注入孔固定用サポート治具921の前記下向き斜面は注入口先端面部21の背面に接触した状態になる。このように注入口部保持プレート2023が固定された状態で、後述するように注入ノズルを注入口に近づけ注入を行うことができる。
このように、注入孔固定用サポート治具921が、例えば弾性樹脂からなる注入口先端面部21を背面から支えることにより、注入時の注入治具の接触圧により注入口先端面部21が変形することを防止することができる。
また、保持具固定用ストッパー922で、注入口部保持プレート2023を挟持することにより、注入口部を位置決めして保持することができる。また、図21に示す注入孔封止プレート2021により注入孔を封止する際に、注入口部にかかる力により注入口部の位置がずれることを防止することができる。
注入孔封止プレート2021の位置を、図22(c)の状態から図22(a)の状態に戻して、成形型3の注入口部7を開放する。続いて、上型側肉厚保持部2051のブレーキレバー2057を押し上げ、テンションを開放し、図25(b)から図25(a)の状態にして、成形型3を保持具201から取り外す。成形型の取り外しは、手動で行うこともでき、自動で行うこともできる。
その後、搬送用パレットは、ユータン排出エリア89を経て、成形型取り付け部81へ搬送され、新たな成形型が取り付けられ、混合液の注入が行われる。この一連の流れを繰り返すことにより、プラスチックレンズを連続的に製造することができる。なお、以上説明した工程では、混合液を充填した成形型は、混合液の流動を防ぐために静かに搬送することが好ましい。
第三の態様のプラスチックレンズの製造方法は、原料液注入時の泡の発生を抑えて光学欠損を低減することができるため、特に、注入時に生じた気泡を除去しにくい高粘度で初期重合速度の速いプラスチックレンズ原料液からプラスチックレンズを製造するために好適である。そのようなプラスチックレンズ原料液としては、複数の重合性成分を含み、該複数の重合性成分が、混合後直ちに重合を開始し10分以内に硬化するものを挙げることができる。
[評価方法]
(1)成形型の温度
混合液を成形型に注入する直前のモールド中心部の温度を指す。
(2)混合時、充填完了時の液温
混合液の混合中の液温は、混合直前の成分(B)の温度が成分(A)に比べ低いため、混合すると一瞬温度が下がるが混合液の重合反応熱により温度が上昇する。本実施例の場合、室温(25℃)の成分Bと加温した成分AをRIM機で混合した直後吐出口から出てきた時の混合液の温度を測定したところ、混合直前の成分(A)の温度が約50℃の場合で約55℃であった。
吐出口から出て成形型に注入され充填される間の液温も、反応熱により上昇を続ける。吐出口を出てからの液温の推移を測定したところ、20秒後に約20℃上昇し、約2分後に最大ピーク(約100℃)に達し、その後、徐々に温度は低下し、5分後に約70〜80℃であった。
(3)泡の発生状況
作製したプラスチックレンズの外観製品検査を行い、泡不良の発生数を確認する。良品が95%以上得られる状態をA、良品が90%以上得られる状態をB、良品が80%以上得られる場合をC、それ以下をDとする。ここで、良品とは、作製したプラスチックレンズに全く泡が見られない状態、または泡が見られるが目視レベルでは判断できない状態をいう。
(4)光学的欠損
作製したプラスチックレンズをジルコン投影にて面ダレ、脈理の有無を確認する。ジルコン投影製品検査により良品が98%以上得られる場合をA、良品が95%以上得られる場合をB、それ以下をCとする。ここで良品とは、レンズの幾何中心から半径30mm以内の面ダレ、脈理が発生していないものをいう。
(5)面ダレ
面ダレとは成形型に前記成分(A)および前記成分(B)の混合液を注入したときの流れ痕のような模様がレンズ表面に発生した状態を指す。
(6)脈理
脈理とは成形型に成分(A)および成分(B)の混合液を注入したときに温度ムラ、重合ムラ等から生じる痕のことを差す。脈理に関しては一般に注入時のみならず、重合時の熱履歴によっても起こることが知られている。
RIM機吐出量:200〜400g/Min
成分(A)平均分子量:約600〜700
成分(A)と(B)の混合比:4:1
各成分の混合前の液温:成分(A) 約50℃、成分(B) 室温約25℃
キャビティを満たすまでの所要時間:約20秒
作製レンズ:中心肉厚=7mm程度、直径=76mm、作製レンズ質量=約40g
チューブ交換サイクル:8分
注入方法:自動注入機による注入
平均分子量400のポリテトラメチレングリコールと4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)からなるイソシアネート基含有率が13%であるイソシアネート末端プレポリマー100質量部に、あらかじめモノブトキシエチルアシッドホスフェート0.024質量部およびジ(ブトキシエチル)アシッドホスフェート0.036質量部を添加し、均一に溶解させ、脱泡した[成分(A)]。3,5−ジエチル−2,4−トルエンジアミンと3,5−ジエチル−2,6−トルエンジアミンの混合物25.5質量部を成分(B)として用いた。
参考例1と同様の成分(A)と成分(B)を用い、成形型の注入直前の温度が65℃になるように加温した以外は参考例1と同様の操作を行った。これにより得られたプラスチックレンズの泡の発生状況、光学的欠損についての評価結果を表1に示す。
参考例1と同様の成分(A)と成分(B)を用い、二酸化炭素の吐出量を15L/min.した以外は参考例1と同様の操作を行った。これにより得られたプラスチックレンズの泡の発生状況、光学的欠損についての評価結果を表1に示す。
参考例1と同様の成分(A)と成分(B)を用い、二酸化炭素の吐出時間を10秒にした以外は参考例1と同様の操作を行った。これにより得られたプラスチックレンズの泡の発生状況、光学的欠損についての評価結果を表1に示す。
参考例1と同様の成分(A)および成分(B)を用い、注入直前に二酸化炭素を注入しない以外は参考例1と同様の操作を行った。これにより得られたプラスチックレンズの泡の発生状況、光学的欠損の評価結果について表1に示す。
平均分子量400のポリテトラメチレングリコールと4,4'-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)からなるイソシアネート基含有率が13%であるイソシアネート末端プレポリマー100質量部に、あらかじめモノブトキシエチルアシッドホスフェート0.024質量部およびジ(ブトキシエチル)アシッドホスフェート0.036質量部を添加し、均一に溶解させ、脱泡した[成分(A)]。3,5-ジエチル-2,4-トルエンジアミンと3,5-ジエチル-2,6-トルエンジアミンの混合物25.5質量部を成分(B)として用いた。
Claims (5)
- 注入治具開口から流出するプラスチックレンズ原料液を成形型に注入して、前記原料液を硬化させて成形体を得る、プラスチックレンズの製造方法であって、
前記成形型は、内部にキャビティを有し、前記原料液を前記キャビティ内に注入するための注入孔と、前記キャビティ内の気体または前記混合液を成形型外部に排出するための排出孔とを、直径方向に対向する位置に有しており、
前記注入孔は、前記混合液を注入するための開口(以下、「注入口開口」という)を有し、
前記原料液は、前記成形型を水平面に対して傾斜または垂直にした状態で、かつ前記排出孔が頂上になるようにして、前記注入孔を通して前記成形型へ注入され、
前記注入口開口と前記注入治具開口との連通開始から該連通が完了するまでの間に、前記注入治具開口から流出する原料液の一部が前記注入孔へ流入し、残りの一部が前記注入孔へ流入せずに流下する期間を含み、
前記期間中、前記注入治具開口と前記注入口開口との間に隙間が生じており、該隙間から、前記注入治具開口から流出する原料液の一部が流下していることを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。 - 少なくとも前記原料液のキャビティ内への流入が開始するまでの間は、前記隙間が生じていることを特徴とする、請求項1に記載のプラスチックレンズの製造方法。
- 前記隙間を徐々に狭めながら前記原料液の注入を行うことを特徴とする、請求項1または2に記載のプラスチックレンズの製造方法。
- プラスチックレンズ原料液を保持具に保持された成形型に注入して、前記原料液を硬化させて成形体を得ることを含む、プラスチックレンズの製造方法であって、
前記成形型は、内部にキャビティを有し、前記原料液を前記キャビティ内に注入するための注入孔を含む注入口部と、前記キャビティ内の気体または前記混合液を成形型外部に排出するための排出孔を含む排出口部とを、直径方向に対向する位置に有しており、
前記保持具は、前記注入口部を保持するための注入口部保持部と、前記注入口部を挟持することにより、前記注入孔を封止するための注入孔封止部とを有し、
前記保持具による成形型の保持は、前記注入口部保持部によって前記注入口部を保持しつつ、前記成形型を水平面に対してほぼ垂直にした状態で、かつ前記排出孔が頂上になるようにした状態で行われ、かつ、
前記原料液の注入は、前記原料液を前記注入孔から注入することによって行われ、かつ、前記注入孔封止部によって前記注入孔を封止することによって終了することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
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