JP4728659B2 - プラスチック原料液注入装置およびプラスチックレンズの製造方法 - Google Patents
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Description
更に、本発明は、高粘度で初期重合速度の速い原料液から、泡の発生や光学的欠損が低減されたプラスチックレンズを製造することができる手段を提供することを目的とする。
[請求項1]プラスチックレンズを成形するための成形型にプラスチックレンズ原料液を注入するための注入装置において、
前記注入装置は、
複数のモノマーを含むプラスチックレンズ原料液を混合して吐出口より流出する原料液混合吐出部と、
前記原料液を一端から他端へ流すための貫通孔を有する複数の注入管と、
一端が前記吐出口に連結された注入管(以下、「吐出口連結注入管」という)を前記吐出口連結注入管と交換するための注入管(以下、「交換用注入管」という)に交換するための交換手段と
を含み、
前記交換手段は、
前記交換用注入管の端部を保持する待機保持部と、
前記吐出口連結注入管の端部を、前記吐出口と連結された状態で保持する連結保持部と、
前記待機保持部に保持された交換用注入管端部を移動させ前記吐出口に連結するとともに、吐出口に連結されていた吐出口連結注入管の吐出口との連結を解除する移動手段と
を備えることを特徴とするプラスチックレンズ原料液注入装置。
[請求項2]前記注入装置は、前記プラスチックレンズ原料液に対して溶解度が高い気体を気体供給口より流出する気体供給手段を備え、
前記交換手段は、前記待機保持部に保持されている交換用注入管端部と前記気体供給口とを連結し、前記交換用注入管に前記プラスチックレンズ原料液に対して溶解度が高い気体を供給する機能を有す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原料液注入装置。
[請求項3]前記注入装置は、加熱された気体を気体供給口より流出する気体供給手段を備え、
前記交換手段は、前記待機保持部に保持されている交換用注入管端部と前記気体供給口とを連結し、前記交換用注入管に前記加熱された気体を供給する機能を有す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原料液注入装置。
[請求項4]前記気体は、二酸化炭素であることを特徴とする、請求項2または3に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
[請求項5]前記移動手段は前記待機保持部に保持されている前記交換用注入管を連結保持部で保持される位置まで押し出す機能を有し、
前記吐出口連結注入管は、前記移動手段によって押し出された前記交換用注入管に押し出されることによって移動し、吐出口との連結を解除されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
[請求項6]前記吐出口と連結される注入管端部(以下、「吐出口側端部」という)は、前記吐出口に連結される貫通孔の開口の周囲に前記吐出口の周囲と接触する面を有する部材と、該部材に脱着可能に取り付けられる注入管端部保持具とを備え、
前記連結保持部は、前記注入管端部保持具を押圧することにより前記貫通孔の周囲と前記吐出口の周囲を密着させることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
[請求項7]前記吐出口側端部の前記吐出口の周囲と接触する面を有する部材は樹脂からなり、前記注入管端部保持具は金属からなることを特徴とする、請求項6に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
[請求項8]前記注入管は、前記吐出口側端部に接続される柔軟性を有するチューブと、前記チューブの先端に接続され、原料液が流出する注入ノズルとを備えることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
[請求項9]眼鏡用プラスチックレンズ原料液注入装置である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
[請求項10]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、
複数のモノマーを含むプラスチックレンズ原料液を混合して吐出口より流出する原料液混合吐出部にて、複数のモノマー成分の供給、混合、吐出口からの流出を連続して行う混合吐出工程と、
吐出口連結注入管に、前記混合された原料液を供給する注入工程と
前記混合吐出工程中に前記吐出口連結注入管の前記吐出口の連結の解除を行うと同時に交換用注入管を前記吐出口に連結する交換工程とを含むことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
[請求項11]前記交換工程前に、前記交換用注入管に、二酸化炭素を供給する工程を含む、請求項10に記載のプラスチックレンズの製造方法。
[請求項12]前記交換工程前に、前記交換用注入管に、加熱された気体を供給する工程を含む、請求項10に記載のプラスチックレンズの製造方法。
[請求項13]前記原料液の複数のモノマー成分は、混合後直ちに重合を開始し10分以内に硬化することを特徴とする、請求項10〜12のいずれか1項に記載のプラスチックレンズの製造方法。
[請求項14]前記原料液は、下記成分(A)と成分(B)とからなることを特徴とする、請求項10〜13のいずれか1項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)
[プラスチックレンズ原料液注入装置]
本発明のプラスチックレンズ原料液注入装置は、
プラスチックレンズを成形するための成形型にプラスチックレンズ原料液を注入するための注入装置において、
前記注入装置は、
複数のモノマーを含むプラスチックレンズ原料液を混合して吐出口より流出する原料液混合吐出部と、
前記原料液を一端から他端へ流すための貫通孔を有する複数の注入管と、
一端が前記吐出口に連結された注入管(以下、「吐出口連結注入管」という)を前記吐出口連結注入管と交換するための注入管(以下、「交換用注入管」という)に交換するための交換手段と
を含み、
前記交換手段は、
前記交換用注入管の端部を保持する待機保持部と、
前記吐出口連結注入管の端部を、前記吐出口と連結された状態で保持する連結保持部と、
前記待機保持部に保持された交換用注入管端部を移動させ前記吐出口に連結するとともに、吐出口に連結されていた吐出口連結注入管の吐出口との連結を解除する移動手段と
を備えることを特徴とするプラスチックレンズ原料液注入装置(以下、「注入装置」ともいう)である。
それに対し、本発明によれば、吐出口連結注入管を交換用注入管に交換する交換手段を有するプラスチック原料液注入装置において、前記交換手段に交換用の注入管を保持する部分(待機保持部)と、注入管を吐出口に連結した状態で保持する部分(連結保持部)とを設け、交換手段が有する移動手段により、交換用注入管の吐出口への連結と吐出口連結注入管の吐出口との連結の解除を行うことにより、注入管の交換を瞬時に行うことができる。これにより、原料液の混合、吐出を行う装置を長時間止めることなく注入管の交換が可能になり、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、光学的欠損の低減されたプラスチックレンズを製造することができる。
交換された注入管に原料液が注入され始めた直後は、泡が巻き込まれやすく、特に、高粘度の原料液を使用した場合には泡が発生しやすい。更に、注入管内で生じた泡が成形型に混入して泡不良を引き起こすおそれもあるが、原料液の粘度が高いほど、成形型内の泡の除去は困難となる。ここで、プラスチックレンズ原料液に対して溶解度の高い気体を交換前の注入管に充填すれば、原料液の注入時に注入管内に泡が発生した場合でも、その泡は前記の気体からなるものであるため、原料液への気体の溶解により、注入管内の泡を小さくしたり消滅させたりすることができる。特に、後述の成分(A)および成分(B)への二酸化炭素の溶解度は空気に比べて非常に高いため、特に、成分(A)および(B)を用いる場合には、前記気体として二酸化炭素を用いることが好ましい。
また、前記注入装置は、加熱された気体を気体供給口より排出する気体供給手段を備え、前記交換手段は、交換用注入管端部と前記気体供給口とを連結し、前記交換用注入管に加熱された気体を供給する機能を有することが好ましい。供給する気体としては空気や二酸化炭素などを用いることができる。このように注入管を吐出口に連結する前に、注入管に加熱した気体を通すことにより、注入管の貫通孔の内壁が温められ濡れ性が向上することから注入管に原料液が注入されるときに泡が巻きこまれにくくなり、注入管内で生じた泡が成形型に混入して泡不良を引き起こすおそれが低減する。
なお、本発明では、吐出口から排出された原料液を注入管内部へ導入し得る程度に、吐出口と注入管端部が当接していれば、原料液混合部の吐出口と吐出口注入管端部とは連結しているとみなすものとする。また、気体供給口から排出された気体により、交換用注入管内部を十分置換し得る程度に、気体供給口と交換用注入管端部が当接していれば、気体供給口と交換用注入管端部は連結しているとみなすものとする。
図1〜3に示す注入装置は、原料液を混合し吐出口4141より吐出する原料液混合吐出部415と、前記吐出口4141に連結された注入管を交換するための交換手段301を含む。なお、図1−1では、原料液注入に使用中の注入管(吐出口連結注入管)510が原料液混合吐出部415の吐出口4141と連結し、交換前の注入管(交換用注入管)520が気体供給口と連結した状態を示している。以下に、各部について、図面に基づいて説明する。
吐出部416の構造を、図4に基づいて説明する。
図4(a)は吐出部416の背面図(混合室側)、図4(b)は吐出部416のIII−III線断面図、図4(c)は吐出部416の正面図(注入管側)、図4(d)は吐出部416の平面図である。
吐出部416は、ステンレスなどの金属からなり、混合部417の前面を密閉する円形のキャップ部4120と、吐出口4141を有する吐出口プレート部4140と、前記キャップ部4120と前記吐出プレート部4140とを連結する連結部4130とからなり、それらが一体に形成されている。
吐出部416には、混合部417で混合された原料液を外部へ導き出す通路となる吐出孔4170が、キャップ部4120、連結部4130、吐出プレート部4140を、それぞれを直線方向に貫通しており、この吐出孔4170の一方は前記キャップ部4120の中央に開口し、他方が前記吐出口プレート部4140の前面に開口している。この吐出口プレート側の開口が吐出口4141となり、ここから原料液が吐出される。
吐出口プレート部4140の前面は、前記吐出孔4170の軸方向に対して略垂直な平面からなり、注入管をスライド可能に保持する際に注入管端部と接触する面である注入管接触面4144を有している。注入管接触面4144には、注入管端部と隙間なく接触し、また、移動手段302による注入管端部の摺動が滑らかに行われるように、例えば鏡面加工により表面平滑性を出すことが好ましい。
さらに注入時の吐出圧による液の漏洩を防止するために、注入管接触面4144上の吐出口4141の周囲にはOリング溝4143を設け、これに弾性樹脂からなるOリング4145を装着することにより、シール性を向上させることができる。
また、吐出口プレート部4140には、その前後に貫通する気体供給孔4147が形成されており、この気体供給孔4147の吐出口プレート部4140前面側の開口が気体供給口4146となり、後面側の開口には気体供給継手4148が取り付けられている。気体供給継手4148には二酸化炭素を供給する手段が接続され、供給された二酸化炭素は気体供給孔4147を通り、気体供給口4146より排気される。なお、図4では気体供給継手4148が原料液混合吐出部415と干渉しないように気体供給孔4147をクランク状に形成している。
なお、吐出口4141と気体供給口4146の内側間隔Bを吐出口の開口径未満になるようにし、注入管端部の移動方向幅もそれに合わせるようにしてもよい。この場合、注入管交換中に吐出口4141が注入管によって完全にふさがれることがないという点で好ましい。
この態様では注入管接触面4144上には、吐出口に連結されている注入管の他に交換用の注入管1本を装着することができるが、注入管接触面4144の大きさを変更することにより、任意数、任意形状の注入管の装着が可能である。
なお、前記吐出口プレート部4140の両側面に設けられている溝4151は、吐出部416を固定する際に吐出部固定ボルト4181(図1−2参照)が干渉せずかつその締め付け取り外しを容易にするためのものである。
移動手段302は、エアーシリンダー3021と、このエアーシリンダー3021によって直線方向に往復運動する押し出しピン3031と、エアーシリンダー3021を所定の位置に固定するためにガイド部306に接続する固定部材であるエアーシリンダー固定プレート3041とを有する。また、メンテナンス等でガイド部306との接続を解除しているときに移動手段302を支持するための移動手段支持具3051も有している。
また、エアーシリンダー3021の下端にはエアーシリンダー固定プレート3041が取り付けられており、このエアーシリンダー固定プレート3041と後述するガイド部306のジョイントプレート3065とがネジ3045によって接続される。後述するようにガイド部306が原料液混合吐出部415に固定されていると移動手段302は固定されることになる。
押し出しピン3031の移動距離は、エアーシリンダー3021により定距離移動するように制御されているが、押し出しピン3031のロッド部3032をスクリュー式にして伸縮調整可能にすることにより、スクリューの締め具合により押し出しヘッド部3033の到達位置の微調整を行うことができる。
このように移動手段支持具3051によって移動手段302を支持することにより、移動手段302とガイド部306の取り付け取り外しが容易になり、メンテナンス性が向上する。
図5(a)はガイド部306の背面図(混合室側)、図5(b)はガイド部306のIV−IV線断面図、図5(c)はガイド部306の正面図(注入管側)、図5(d)はV−V線断面図である。
ガイド部306は、側面案内部3061と、側面案内固定部3063と、圧接ピン固定部3075と、圧接ピン3071と、ジョイントプレート3065を有する。
注入管は、原料液が通る貫通孔を有する管であるチューブ501と、前記チューブ501の先端に取り付ける注入ノズル30(図17および後述参照)と、前記チューブ501の後端に取り付ける注入管連結具502と、この注入管連結具502に取り付ける注入管端部保持具503とからなる。
チューブ501は、樹脂などの柔軟性を有する材料(例えばシリコン等)から作製することができる。その長さは使用環境に合わせて任意に設定できる。
図6−1(a)は注入管連結具502の平面図、図6−1(b)は注入管連結具502の正面図、図6−1(c)は注入管連結具502の側面図、図6−1(d)は注入管連結具502の背面図、図6−1(e)は注入管連結具502の底面図である。
注入管連結具502は、前記チューブ501の貫通孔と連結する貫通孔5028を有する筒部5026と、この筒部の端部に設けられている連結端部5021とからなる。
筒部5026は、先端側にチューブ501に挿入して接続する部分(図では竹の子型の接続部分)であるチューブ接続部5027を有しており、そこにチューブ501の端部が接続される。貫通孔5028は、先に説明した吐出部416の吐出口4141(図3および図4参照)とほぼ同じ内径に形成されている。
図6−2(a)は注入管端部保持具503の平面図、図6−2(b)は注入管端部保持具503の正面図、図6−2(c)は注入管端部保持具503の側面図、図6−2(d)は注入管端部保持具503の背面図、図6−2(e)は注入管端部保持具503の底面図である。この図では、注入管端部保持具503が取り付けられた状態の注入管連結具502を点線で示している。
注入管端部保持具503の二股先端部分には斜めの切欠5037が設けられ、ガイド部への挿入、移動が容易になるようにしている。
また注入管連結具502の貫通孔5028や接触面5022には原料液が付着し硬化するが、注入管端部保持具503は注入管連結具502の前面側に取り付けられているので原料液が付着しにくく、注入管から取り外して再利用することが容易である。
図7(a)は交換手段301に、注入管の端部が吐出口4141と連結した状態で保持され、原料液が吐出口4141から注入管に注入されている状態(注入工程)である。そして、ガイド部306の上側から交換用の注入管が装着されようとしている。原料液混合吐出部415では、複数のモノマー成分の供給、混合、吐出口からの流出が連続して行われる(混合吐出工程)。
吐出口連結注入管510も上記交換用注入管520と同じ構成からなり、既に注入管端部保持具503が装着された状態で吐出口4141に連結されている。注入管端部保持具503が取り付けられた交換用注入管520の注入管端部は、側面案内部3061と圧接ピン固定部3075と吐出口プレート部4140によって形成された上下方向に延びる隙間の上側から挿入される。
この状態は、交換用注入管520の注入管端部保持具503の圧接ピン接触部5035が、圧接ピン3071の弱圧接部3073(図5参照)によって押圧され吐出口プレート部4140の注入管接触面4144に挟まれて保持されている状態であり、注入管連結具502の貫通孔5028の接触面5022側の開口(図6−1参照)と気体供給口4146とが合わさり、接触面5022と気体供給口4146の周囲の注入管接触面4144とが密着し、注入管の貫通孔と、気体供給孔4147が連結している。そして二酸化炭素が気体供給継手4148(以上の各部については図4参照)から供給され、注入管の貫通孔に流れ込み、注入管の貫通孔空気が二酸化炭素に置換される。
吐出口連結注入管510は圧接ピン3071の強圧接部3072に押圧されて保持され、交換済注入管530は圧接ピン3071の下側の弱圧接部3073に押圧されて保持されている。
注入管交換直後、交換済注入管530からは原料液が一部逆流したり、接触面502に付着した原料液が垂れたりする場合があるが、吐出口4141下側の注入管接触面4144は切り欠かれているので、それら原料液は下方に流下する。
新たな吐出口連結注入管510には、交換と同時に吐出口4141より注入が開始され注入管内の二酸化炭素を押し出しながら原料液が注入されていく。
次に、新たな交換用注入管を前述と同様に上部から付け(図7 (a)、(b))、同様の操作を繰り返す。このように、本発明によれば、例えばエアーシリンダーの瞬時の動きにより、成形機からの吐出を一旦停止することなく、注入管の交換を行うことができる。
なお、上記実施の形態では注入管は上から下に移動するように構成しているが、例えば、横方向に移動するようにしても良い。
また、気体供給口から加熱した二酸化炭素を供給するようにしても良い。この場合、チューブが加熱されて原料液のチューブ内壁面に対する濡れ性が向上しさらに泡の巻き込みを低減することができるという点で好ましい。また、交換用注入管を保持する本数は2本以上でも良い。また、2本以上の交換済注入管を保持しても良い。
図26に示す態様は、吐出部に二つの気体供給口を設け、圧接ピン固定部を延長して交換用注入管を2本、吐出口連結注入管を1本、交換済み注入管を1本保持するようにした例である。上から、加熱空気供給口4146、二酸化炭素供給口4156、吐出口4141の順に並んでいる。図26中、4157は二酸化炭素供給孔、4158は二酸化炭素供給継手、4167は加熱空気供給孔、4168は加熱空気供給継手である。
加熱空気供給口4146からは加熱された空気が流出し、二酸化炭素供給口4156からは二酸化炭素が流出する。交換用注入管をセットすると、加熱された空気が供給される。この状態で、押し出しピンによって下方に押し出されると二酸化炭素供給口4156と連結する位置に移動し、交換用注入管は二酸化炭素供給口4156に連結され、二酸化炭素が供給される(ここで、二酸化炭素供給口4156に連結されていた交換用注入管は、加熱空気供給口4146に連結された交換用注入管の端部によって押されて吐出口連結保持部に移動し、吐出口連結注入管は、二酸化炭素供給口4156に連結されていた交換用注入管の端部に押されて交換済注入管保持部に移動する)。
次に押し出しピンによって下方に押し出されると、二酸化炭素供給口4156に連結された注入管は吐出口4141に連結される。
続いて押し出しピン3031によって押し出されると、吐出口連結管は吐出口4141との連結が解除され交換済注入管保持部に移動する。
この実施の形態では、最初に加熱空気を供給することによりチューブの温度が高くなり濡れ性が向上した後、二酸化炭素が注入され、その後、原料液が注入されるため、濡れ性が向上するとともに二酸化炭素が注入されているために泡が生じにくい。
本発明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、
複数のモノマーを含むプラスチックレンズ原料液を混合して吐出口より流出する原料液混合吐出部にて、複数のモノマー成分の供給、混合、吐出口からの流出を連続して行う混合吐出工程と、
吐出口連結注入管に、前記混合された原料液を供給する注入工程と
前記混合吐出工程中に前記吐出口連結注入管の前記吐出口の連結の解除を行うと同時に交換用注入管を前記吐出口に連結する交換工程とを含むことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法である。前記方法を実施するためには、先に説明した本発明の注入装置を使用することができ、好ましい態様については、先に記載した通りである。なお、本発明のプラスチックレンズの製造方法の具体的態様については後述する。
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、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、複数のモノマー成分を含み、該複数のモノマー成分が、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。
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)
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。
RIM成形機は、成分(A)を保管する材料タンク11Aと、成分(B)を保管する材料タンク11Bと、成分(A)と成分(B)混合し吐出する原料液混合部15と、前記材料タンク11Aと前記混合吐出部15をつなぐ材料流路13Aと、前記材料タンク11Bと前記混合吐出部15をつなぐ材料流路13Bとからなる。材料流路13A、13Bのそれぞれの途中には、成分中の異物をろ過するためのフィルター14A、14Bが設けられている。原料液混合部15には材料流路13A、13Bを通って送られてきた成分(A)、(B)を混合するための高速で回転する回転軸もしくはスタティックミキサーが設けられている。
本発明において使用される成形型は、例えば、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。但し、本発明はこの態様に限定されるものではない。
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る注入管について説明する。
前述のように、本発明で使用される注入管の原料液混合部の吐出口と連結される側の端部には、好ましくはノズル先端具が備えられており、その他方の端部には、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が備えられ得る。前記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23に示す。図23(a)はノズルの側面図、図23(b)はノズルの正面図、図23(c)はノズルを上部から見た平面図、図23(d)は、そのII−II線断面図である。図23に示すノズルは、注入管の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、本発明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11(a)は、保持具を上方から見た図、図11(b)は、保持具を横方向から見た図、図11(c)は、保持具を下方から見た図である。図14は、保持具装着前のパレットを示す。パレットは、保持具接続部62を有し、図12のように保持具が接続される。図13は図12に示す搬送用パレットに成形型を装着した状態を示す。
本発明のプラスチックレンズの製造方法では、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、プラスチックレンズ原料液を成形型へ注入することが好ましい。このように、成形型の下側から原料液の注入を行うと、原料液は、すでに注ぎ込まれた原料液の液面の下側から注入されるため、注入中に成形型内の空気を巻き込みにくく、気泡が発生しにくいという利点がある。
まず、図18(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25(f)〜(h))は、図10の場合(図10(f)〜(h))と同じなので説明は省略する。
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19のS1)。
本発明において、成形型3は、原料液の注入前に予め加温することが好ましい(図19のS2)。プラスチックレンズ原料液を成形型3の注入口部7より注入する時、原料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、原料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、原料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。原料液注入直前の成形型の温度は、原料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原料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。
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、原料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10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。
図15は自動注入機の全体図面、図16は図15に示す自動注入機の充填部82の詳細図面、図17は成形型への原料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15の充填部82では、図16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を装着した注入管を用いて原料液を注入する原料液注入工程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、原料液の注入が行われる。以上説明した工程では、原料液を充填した成形型は、原料液の流動を防ぐために静かに搬送することが好ましい。
302:移動手段
306:ガイド部
415:原料液混合吐出部
416:吐出部
417:混合部
502:注入管連結具
501:チューブ
502:注入管連結具
503:注入管端部保持具
510:吐出口連結注入管
520:交換用注入管
3021:エアーシリンダー
3026:空気圧注入排出継手
3027:空気圧注入排出継手
3031:押し出しピン
3032:ロッド部
3033:押し出しヘッド部
3041:エアーシリンダー固定プレート
3045:ネジ
3051:移動手段支持具
3052:フリージョイント
3053:固定バー
3061:側面案内部
3062:取付孔
3063:側面案内固定部
3065:ジョイントプレート
3071:圧接ピン
3072:強圧接部
3073:弱圧接部
3075:圧接ピン固定部
3077:取付ネジ
4120:キャップ部
4130:接続部
4140:吐出口プレート部
4141:吐出口
4142:切欠
4143:Oリング溝
4144:注入管接触面
4145:Oリング
4146:加熱空気供給口
4147:気体供給孔
4148:気体供給継手
4149:ネジ穴
4151:溝
4157:二酸化炭素供給孔
4158:二酸化炭素供給継手
4167:加熱空気供給孔
4168:加熱空気供給継手
4170:吐出孔
4180:吐出部固定具
4181:吐出部固定ボルト
4182:吐出部固定ナット
5021:連結端部
5022:接触面
5023:中央突条部
5024:外側突条部
5026:筒部
5027:チューブ接続部
5028:貫通孔
5031:係合突条部
5032:中央溝部
5033:外側溝部
5034:案内突部
5035:圧接ピン接触部
5036:筒部導入溝
5037:切欠
Claims (15)
- プラスチックレンズを成形するための成形型にプラスチックレンズ原料液を注入するための注入装置において、
前記注入装置は、
複数のモノマーを含むプラスチックレンズ原料液を混合して吐出口より流出する原料液混合吐出部と、
前記原料液を一端から他端へ流すための貫通孔を有する複数の注入管と、
一端が前記吐出口に連結された注入管(以下、「吐出口連結注入管」という)を前記吐出口連結注入管と交換するための注入管(以下、「交換用注入管」という)に交換するための交換手段と
を含み、
前記交換手段は、
前記交換用注入管の端部を保持する待機保持部と、
前記吐出口連結注入管の端部を、前記吐出口と連結された状態で保持する連結保持部と、
前記待機保持部に保持された交換用注入管端部を移動させ前記吐出口に連結するとともに、吐出口に連結されていた吐出口連結注入管の吐出口との連結を解除する移動手段と
を備えることを特徴とするプラスチックレンズ原料液注入装置。 - 前記注入装置は、前記プラスチックレンズ原料液に対して溶解度が高い気体を気体供給口より流出する気体供給手段を備え、
前記交換手段は、前記待機保持部に保持されている交換用注入管端部と前記気体供給口とを連結し、前記交換用注入管に前記プラスチックレンズ原料液に対して溶解度が高い気体を供給する機能を有す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原料液注入装置。 - 前記注入装置は、加熱された気体を気体供給口より流出する気体供給手段を備え、
前記交換手段は、前記待機保持部に保持されている交換用注入管端部と前記気体供給口とを連結し、前記交換用注入管に前記加熱された気体を供給する機能を有す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原料液注入装置。 - 前記気体は、二酸化炭素であることを特徴とする、請求項2または3に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
- 前記移動手段は前記待機保持部に保持されている前記交換用注入管を連結保持部で保持される位置まで押し出す機能を有し、
前記吐出口連結注入管は、前記移動手段によって押し出された前記交換用注入管に押し出されることによって移動し、吐出口との連結を解除されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。 - 前記吐出口と連結される注入管端部(以下、「吐出口側端部」という)は、前記吐出口に連結される貫通孔の開口の周囲に前記吐出口の周囲と接触する面を有する部材と、該部材に脱着可能に取り付けられる注入管端部保持具とを備え、
前記連結保持部は、前記注入管端部保持具を押圧することにより前記貫通孔の周囲と前記吐出口の周囲を密着させることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。 - 前記吐出口側端部の前記吐出口の周囲と接触する面を有する部材は樹脂からなり、前記注入管端部保持具は金属からなることを特徴とする、請求項6に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
- 前記注入管は、前記吐出口側端部に接続される柔軟性を有するチューブと、前記チューブの先端に接続され、原料液が流出する注入ノズルとを備えることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
- 眼鏡用プラスチックレンズ原料液注入装置である、請求項1〜8のいずれか1項に記載のプラスチックレンズ原料液注入装置。
- 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、
複数のモノマーを含むプラスチックレンズ原料液を混合して吐出口より流出する原料液混合吐出部にて、複数のモノマー成分の供給、混合、吐出口からの流出を連続して行う混合吐出工程と、
吐出口連結注入管に、前記混合された原料液を供給する注入工程と
前記混合吐出工程中に前記吐出口連結注入管の前記吐出口の連結の解除を行うと同時に交換用注入管を前記吐出口に連結する交換工程とを含むことを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。 - 前記交換工程前に、前記交換用注入管に、二酸化炭素を供給する工程を含む、請求項10に記載のプラスチックレンズの製造方法。
- 前記交換工程前に、前記交換用注入管に、加熱された気体を供給する工程を含む、請求項10に記載のプラスチックレンズの製造方法。
- 前記原料液の複数のモノマー成分は、混合後直ちに重合を開始し10分以内に硬化することを特徴とする、請求項10〜12のいずれか1項に記載のプラスチックレンズの製造方法。
- 眼鏡用プラスチックレンズの製造方法である、請求項10〜14のいずれか1項に記載のプラスチックレンズの製造方法。
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