JP4671735B2 - プラスチック原料注入装置 - Google Patents
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プラスチックレンズ成形鋳型内にプラスチック原料を注入するプラスチック原料注入装置であって、
前記プラスチック原料を貯蔵する原料タンクと、
前記プラスチックレンズ成形鋳型内に注入するためのプラスチック原料を、前記原料タンクから前記プラスチックレンズ成形鋳型に搬送するための原料搬送流路と、
前記原料流路のプラスチック原料を搬送する搬送力を発生させるためのポンプと、
前記原料タンクと前記ポンプとの間の流路に配置された第1フィルターと、
前記ローラーポンプと前記プラスチック成形鋳型との間の流路に配置された第2フィルターとを有し、
前記第1フィルター及び第2フィルターとして、前記第1フィルターの圧力損失が第2フィルターの圧力損失よりも大きいものを用いることを特徴とするプラスチック原料注入装置である。
第2の手段は、
前記原料タンクを加圧するための加圧装置が設けられ、前記原料タンクを加圧しながら前記ポンプによって前記プラスチック原料を搬送するようにしたことを特徴とする第1の手段にかかるプラスチック原料注入装置である。
第3の手段は、
前記ポンプが、管状弾性体の一部を回転するローラーで押しつぶしながらローラーを移動して押しつぶす位置を移動することによって、管状弾性体内の搬送物を搬送するローラーポンプであることを特徴とする第1又は第2の手段にかかるプラスチック原料注入装置である。
第4の手段は、
前記第2フィルターに対して原料タンク側に位置する流路に、前記プラスチック原料の搬送を制御する開閉バルブを設けたことを特徴とする第1〜第3のいずれかの手段にかかるプラスチック原料注入装置である。
第5の手段は、
前記プラスチックレンズ成形鋳型は、レンズ形成用光学面をそれぞれ有する一対のガラス成形型を、前記レンズ形成用光学面が所定の間隔をもって互いに対向するように配置し、これらガラス成形型によって囲まれる部分以外の部分のうち、注入口となる部分を除いて塞いだものであることを特徴とする第1〜第4のいずれかの手段にかかるプラスチック原料注入装置である。
第6の手段は、
前記一対のガラス成形型は、筒状をなしたガスケットの内部に収納配置されたものであることを特徴とする第5の手段にかかるプラスチック原料注入装置である。
第7の手段は、
前記管状弾性体は、シリコン系、ウレタン系、ナイロン系、ゴム系の何れかの材料で構成されているものであることを特徴とする第3〜第6の何れかの手段にかかるプラスチック原料の注入装置である。
第8の手段は、
前記管状弾性体は、その管を構成している材料の厚みが1〜3mmであることを特徴とする第3〜第7のいずれかの手段にかかるプラスチック原料の注入装置である。
第9の手段は、
前記プラスチックレンズ成形鋳型が複数設けられ、これらそれぞれのプラスチックレンズ成形鋳型内に注入するためのプラスチック原料を前記原料タンクから搬送するための複数の原料搬送流路が設けられるとともに、これらそれぞれの流路の途中にローラーポンプが設けられており、
前記加圧装置で原料タンク内を加圧状態にしながら前記各ローラーポンプによって前記複数のプラスチックレンズ成形鋳型内に注入するためのプラスチック原料を搬送するようにしたことを特徴とする第3〜第8のいずれかの手段にかかるプラスチック原料注入装置である。
第10の手段は、
プラスチック原料を成形鋳型に注入して成形することによってレンズ形状に形成されたプラスチックレンズであって、前記成形工程の際に第1〜第9のいずれかの手段にかかるプラスチック原料注入装置が用いられて製造されたものであることを特徴とするプラスチックレンズ。
原料タンク1は、攪拌装置と冷却装置とを備えた密閉式タンクである。攪拌装置は、磁性棒を外部磁場で回転させる周知のものを用いることができる。また、冷却装置としては、周囲をジャケットで包み、そのジャケットを冷却水で冷却するものを用いることができる。内部の圧力は、加圧装置2によって任意に変えられるようになっている。本実施の形態では、大気圧よりも大きく設定され、プラスチック原料の搬送流路内の圧力が大気圧に対して陽圧になるようにされ,それによる特有の効果を得ている。しかし、原料の種類,その他の条件しだいでは、必ずしも加圧しなくても良い場合がある。
管体101、複数の分岐管103、複数の分岐管105、接続管107等の搬送流路は、管状弾性体で構成される。管状弾性体としては、プラスチック原料の特性と対薬品性、弾性機能、経済性、簡略配管性を考慮して選定される。この実施の形態では、汎用のシリコンチューブを使用している。シリコンチューブの内径は6mm,外径は8mm、シリコンチューブの管状部分を形成する厚みは1mmである。なお、内径、外径、厚み等は、プラスチック原料に応じて選定されるが、好ましい範囲は、内径が4〜8mm、外径が6〜14mm、厚みが1〜3mmである。他の材料としては、ポリオレフィン系チューブ、ナイロン系チューブ、ウレタン系チューブ、フッ素系チューブ、ゴム系チューブ等が考えられる。
第1フィルター3は、主として小さい粒子を含むプラスチック原料中の不純物、異物の濾過を目的とする。それゆえ、第1フィルター3として、ろ過面積が大きく、かつ所定の大きさの不純物を除去できる濾過機能の高いものが用いられる。一方、バルブ5の先に設けられる第2フィルター6は、この第1のフィルターに比較して、濾過性能が低く、目詰まりのしにくい、かつ圧力損失の少ない、目の粗いフィルターを配置する。すなわち、この実施の形態のフィルター配置は、常識的配置と全く逆の配置である。これは、本願発明者がはじめて提案したもので、プラスチック原料自体に含まれる不純物や異物等は、濾過性能の高い第1フィルターで十分に取り除き、第2フィルターでは、原料自体に含まれる不純物ではなく、ローラーポンプ等で発生する可能性のある比較的大きな異物等を取り除く役割と同時に、ローラーポンプの脈動を抑える役割を担わせるようにしたものである。これによって、異物が含まれないことは勿論、脈動が極めて少なく、極めて安定した注入を可能にしているものである。
ローラーポンプ4は、管状弾性体の一部を回転するローラーで押しつぶしながらローラーを移動して押しつぶす位置を移動することによって、管状弾性体内の搬送物を搬送するものである。換言すると、弾性を持つポンプ用管をローラーを回転させながらしごくことで、原料に一定方向の流れを与えるポンプである。ローラーポンプ4は、一般的にはローラーで圧閉された弾性管がその形状をもとの形に復元するときの陰圧により次に送る原料を吸引する。図4は実施の形態にかかるローラーポンプ4の断面図である。ローラーポンプ4は、間隙をおいて対向して設けられた2枚の円板体40,40の外周端部の周囲に等間隔で掛け渡されて固定された6本のローラー軸44aに、それぞれ6個のローラー44が回転可能に支持され、さらにこれら一体に固定された円板体40,40が、軸41によって回転可能に支持されたものである。また、6個のローラー44のうち、下側に配置される3個のローラーを包み込むように、略半円筒形形状のカバー部材43配置固定され、これら3個のローラー44とカバー部材43との間に管状弾性体42が挟み込まれるように介在される。
開閉バルブ5は、プラスチック原料が、第2フィルター6を通過する手前に配置されている。この開閉バルブ5は、プラスチック原料の注入の開始及び停止を行うためのものである。なお、バルブ5の開閉弁構造がプラスチック原料の固形化を促進し、不純物の発生源となることがあるが、この開閉バルブ5で発生した固形物は第2フィルター6で除去され、原料と共に成型鋳型に注入されることはない。
図5(a)は注入ノズル7の平面図であり図5(b)は図5(a)のa−a線断面図である。図に示されるように、注入ノズル7は、金属で形成されたノズル本体71と、このノズル本体71の大部分を覆うと共に、ノズル本体71の先端部712から所定距離はみ出た領域も覆うようにした樹脂被覆体72とで構成されたものである。ノズル本体71は、その基端部711は円管状をなし、先端部712にいくに従って段階的に平らにつぶれていく中空構造をなしている。すなわち、基端部711に続く領域713でやや急激に平らにつぶれていき、次の領域714では、緩やかに平らにつぶれていくようになっている。
図6はプラスチックレンズ成形鋳型を示す断面図である。図に示されるように、このプラスチックレンズ成形鋳型8は、プラスチック製の眼鏡レンズを、注型法と呼ばれる製法によって成形するための鋳型であり、物体側の光学面を形成する成形型81(以降上型モールドともいう)、眼球側の光学面を形成する成形型82(以降下型モールドともいう)及びガスケット83を有して構成される。上記上型モールド81及び下型モールド82はレンズ母型と総称される。
次に、図7〜図10を参照しながら、上述のプラスチックレンズ原料注入装置を用いて眼鏡用のプラスチックレンズを製造する手順を説明する。まず、プラスチックレンズの原料を用意する。本実施例で原料は熱硬化樹脂であり、この樹脂に触媒と紫外線吸収剤などを加えて調合し、フィルタで濾過する。調合は、まず、攪拌装置と冷却装置を備えた密閉式タンクである原料タンク1で行う。原料タンク1のジャケットに5℃の冷水を通して原料タンク1を冷却する。
注入が完了したときには、成形鋳型内部は全てレンズ原料で充填されることが望ましい。しかし、注入を完了時でも微量の空気の泡はどうしても残留してしまい、しかも、この微小な泡が1mm程度であると、自らの表面張力と、原材料の粘性のため成型鋳型付近に付着して簡単には除去できない。注入後の重合工程は鋳型を密封して重合が行われる。そして泡が成型鋳型内部に残留すると重合後も成形品に存在することとなる。さらに泡は重合中に移動してレンズ光学面の重要な位置で固定され、光学的に欠陥となる事もある。
2 加圧装置
3 第1フィルター
4 ローラーポンプ
5 開閉バルブ
6 第2フィルター
7 注入ノズル
8 プラスチックレンズ成形鋳型
Claims (9)
- プラスチックレンズ成形鋳型内にプラスチック原料を注入するプラスチック原料注入装置であって、
前記プラスチック原料を貯蔵する原料タンクと、
前記プラスチックレンズ成形鋳型内に注入するためのプラスチック原料を、前記原料タンクから前記プラスチックレンズ成形鋳型に搬送するための原料搬送流路と、
前記原料流路のプラスチック原料を搬送する搬送力を発生させるためのポンプと、
前記原料タンクと前記ポンプとの間の流路に配置された第1フィルターと、
前記ポンプと前記プラスチック成形鋳型との間の流路に配置された第2フィルターとを有し、
前記第1フィルター及び第2フィルターとして、前記第1フィルターの圧力損失が第2フィルターの圧力損失よりも大きいものを用いることを特徴とするプラスチック原料注入装置。 - 前記原料タンクを加圧するための加圧装置が設けられ、前記原料タンクを加圧しながら前記ポンプによって前記プラスチック原料を搬送するようにしたことを特徴とする請求項1記載のプラスチック原料注入装置。
- 前記ポンプが、管状弾性体の一部を回転するローラーで押しつぶしながらローラーを移動して押しつぶす位置を移動することによって、管状弾性体内の搬送物を搬送するローラーポンプであることを特徴とする請求項1又は2記載のプラスチック原料注入装置。
- 前記第2フィルターに対して原料タンク側に位置する流路に、前記プラスチック原料の搬送を制御する開閉バルブを設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のプラスチック原料注入装置。
- 前記プラスチックレンズ成形鋳型は、レンズ形成用光学面をそれぞれ有する一対のガラス成形型を、前記レンズ形成用光学面が所定の間隔をもって互いに対向するように配置し、これらガラス成形型によって囲まれる部分以外の部分のうち、注入口となる部分を除いて塞いだものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のプラスチック原料注入装置。
- 前記一対のガラス成形型は、筒状をなしたガスケットの内部に収納配置されたものであることを特徴とする請求項5記載のプラスチック原料注入装置。
- 前記管状弾性体は、シリコン系、ウレタン系、ナイロン系、ゴム系の何れかの材料で構成されているものであることを特徴とする請求項3〜6の何れかに記載のプラスチック原料注入装置。
- 前記管状弾性体は、その管を構成している材料の厚みが1〜3mmであることを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載のプラスチック原料注入装置。
- 前記プラスチックレンズ成形鋳型が複数設けられ、これらそれぞれのプラスチックレンズ成形鋳型内に注入するためのプラスチック原料を前記原料タンクから搬送するための複数の原料搬送流路が設けられるとともに、これらそれぞれの流路の途中にローラーポンプが設けられており、
前記加圧装置で原料タンク内を加圧状態にしながら前記各ローラーポンプによって前記複数のプラスチックレンズ成形鋳型内に注入するためのプラスチック原料を搬送するようにしたことを特徴とする請求項3〜8のいずれかに記載のプラスチック原料注入装置。
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