专利名称：注射模塑模设计、用于透镜模内涂层的方法和涂膜透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及注射模塑模的设计、用于透镜模内涂层的方法和所获得的涂膜透镜。
背景技术：
用于原位(in situ)涂覆注射模塑制品的方法已经被广泛地公开并且通常被称为 “模内涂层”工艺。一般地，模内涂层涉及将涂覆溶液直接注入到密闭的模腔中或者打开模以将涂覆溶液施加在刚模制好的零件上。两种方法都具有涂覆溶液趋向于从模腔渗漏出的共同问题。该渗漏影响涂料在目标零件表面上的覆盖和厚度。当涂料沿分模线固化时，渗漏出的涂覆溶液可能损伤模。美国公开专利申请2003/0077425和美国公开专利申请2003/0082344两者都描述了一种密闭模直接涂覆工艺，其中薄的涂料约束凸缘围绕模塑制品的周边设置。所述凸缘防止涂料从模腔和从期望表面渗漏或渗出。凸缘的收缩性远小于零件其他部分，因为凸缘更薄。因此，抗涂料流动的阻力在凸缘处要高很多，从而将涂料渗漏减至最低。现有技术描述了模塑一种产品如饰板，其中为单一应用定制了中心浇口式模。在镜片制造中，注射模塑模是侧浇口式的并且需要频繁地改变镜片镶件。因此，现有技术的方案不适合于在各种镜片上均勻地提供薄涂层。因此，希望提供一种方法和设备以防止涂覆溶液从镜片模腔泄漏出，以便使模内镜片涂层工艺可实用。
发明内容
因此，本发明的一目的是提供一种适于透镜模内涂层的注射模塑模。本发明的再一目的是提出一种原位涂覆注射模塑透镜的方法。本发明的另一目的是控制在需涂覆的表面上的涂液(coating pool)量。本发明的再一目的还是提供一种能配合不同镶件和不同透镜厚度使用的方法和设备。本发明的另一目的仍然是为模内涂膜透镜提供均勻薄的光学性能涂层。本发明的再一目的仍是约束涂覆溶液和防止对注射模塑机造成污染。通过一种在注射模塑机中涂覆透镜的方法，来实现根据本发明的这些目的及其他相关的目的。注射模塑机设有凹面光学镶件，该凹面光学镶件具有周边边缘，所述周边边缘与接收器环在环形接触区域中相接合。最初，为模腔配设有在整个环形接触区域形成的槽道。在所述模腔内注射模塑一透镜，由此在透镜周边处通过所述槽道形成涂料约束唇缘。然后将涂覆溶液分配在透镜上，使得在涂料涂布期间所述唇缘约束住涂料。分配预定量的涂覆溶液以确保唇缘的约束，使得在整个透镜表面上提供均勻薄涂层。另一个优点是确保唇缘的约束，以便避免涂料流逸出而防止污染模。以开放的横剖面几何形状形成所述槽道，以便允许注射模塑机打开并且镶件和接收器干净利落地从透镜和唇缘脱离。槽道以成从大于O度到90度的角度形成唇缘内壁。唇缘高度在0. 25毫米到10毫米的范围内，并且优选在1. 0毫米到3. 0毫米之间。紧随注射模塑步骤后，注射模塑机打开并分配涂覆溶液，并且通过闭合注射模塑机来完成涂料涂布。槽道至少部分地形成在凹面光学镶件的周边边缘中。例如，通过对凹面光学镶件的周边边缘进行倒角来形成槽道。可选地或者作为补充，槽道至少部分地在接收器中形成。 槽道可在两个接收器环内形成并跨越分模线。可以通过对接收器环中的至少一个开凹槽或倒角来形成槽道。本发明的另一方面在于根据上述方法所制造的涂膜光学透镜。优选地，所获得的产品是由聚碳酸酯制成的涂膜光学双光透镜。本发明的再一方面在于一种用于光学透镜模内涂层的供注射模塑机使用的设备。 所述设备包括具有带周边边缘的零件成型表面的凹面光学镶件。接收器环围绕所述镶件并且在环形接触区域中与所述周边边缘相接合。槽道在整个所述环形接触区域形成，从而形成一闭环。在透镜已经固化到能打开模而在不使透镜变形的程度之后，分配器将涂覆溶液施加于所形成的透镜上。凹面光学镶件具有双焦点零件成型表面。凹面光学镶件是可拆卸的。在接收器环中形成槽道，以便可将标准的凹面光学镶件可拆卸地插入注射模塑机中以形成具有涂料约束唇缘的光学透镜。一般地，设置两个接收器环，其中一个用于活动的模侧而一个用于固定的模侧。侧浇口将熔融的热塑性材料通过接收器环之一输送至零件成型表面和槽道。所述槽道在接收器环之一中成形成V形槽或者倒角。分模线位于接收器环之间，其中槽道设置在零件成型表面和分模线之间。槽道具有呈开放几何形态的横截面形状，以便注射模塑机能在分模线处干净利落地打开。槽道以成大于ο度-90度的角度来定向。槽道具有介于0. 25毫米到10毫米的范围内的深度。本发明的另一方面是利用上述设备所制造的涂膜光学透镜。优选地，所获得的产品是由聚碳酸酯制成的涂膜光学双光透镜。
现在通过考虑将结合附图加以详细描述的说明性实施方式，本发明的优点、特点和各种附加的特征将更加全面地体现出来。其中在全部视图中相似的参考标记表示类似的部件，在这些附图中图1是光学透镜的俯视图。图2是图1的沿线II-II所取的横剖面视图。图3是显示根据本发明的约束唇缘的一实施方式的类似横剖面视图。图4是注射模塑机的示意图。图5A、5B和5C是表示槽道定位的一系列视图。图6A、6B和6C是表示约束唇缘构造的一系列视图。
具体实施例方式现在详细地参照附图，并且特别是图1和2，示出光学透镜10、例如镜片的俯视图。 透镜的朝图页外的表面是上部的凸的透镜表面12。凸的透镜表面12的外周边14形成拐角，透镜侧表面16在该拐角之外。可以通过注射模塑一种合适的热塑性透镜材料来形成透镜。这类热塑性塑料的示例表包括聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚乙二醇对苯二甲酸酯与聚碳酸酯的共聚物、聚烯烃、烯丙基二甘醇二碳酸酯(diethylene glycol bis (allylcarbonate))的均聚物与共聚物、(甲基)丙烯酸单体的均聚物与共聚物、含硫的(甲基)丙烯酸单体的均聚物与共聚物、氨基甲酸乙酯的均聚物与共聚物、硫代氨基甲酸乙酯的均聚物与共聚物、环氧树脂的均聚物与共聚物、和环硫树脂(episulfure)的均聚物与共聚物。在一优选实施方式中， 透镜材料是聚碳酸酯。合适的透镜类型选自于可以为无焦、单光、半成品、太阳镜、平光护目镜(piano)、 单焦、多焦、双光、双光直顶、三焦、三焦直顶、渐变镜片(PAL)、或者渐进镜的镜片。优选的透镜类型是双光透镜。光学透镜以各种光焦度制造并具有可选的结构，例如，直顶双焦点结构 (feature) IS0所制造的透镜已知为达到标准直径例如76毫米的透镜毛坯。沿线20给透镜毛坯磨边以便装配到特定框架上。透镜毛坯和磨边工艺被构造成沿外周边14提供一窄的废料区30。例如，废料区可以包括靠近外周边14的大约5毫米。图2以横剖面视图示出废料区30。还示出透镜周沿32，该周沿包括完全在废料区30内的区域。外周边14包含在透镜周沿32内。侧表面16的一部分也包含在透镜周沿32内。图3示出利用本发明的方法和设备所获得的透镜。约束唇缘210形成在废料区30内以便于原位涂覆，而不妨碍移除废料区的传统透镜加工步骤如磨边。如可在图4中看到的，注射模塑机100包括相应于透镜构造的各个构件，如下提供透镜模腔110用以形成光学透镜10。可拆卸的凹面镶件102包括形成凸的透镜表面12的零件成型表面112。还提供另一可拆卸的凸面镶件104。接收器环116a和116b围绕所述镶件并形成透镜的侧表面16。接收器环沿分模线 106相接合。零件成型表面112和接收器环在对应外周边14的周边边缘114处相接合。周沿的环形接触区域132对应于透镜周沿32。根据本发明方法，通过提供已通过增加在整个周沿的环形接触区域132形成的槽道而改变了的模腔110，在注射模塑机100内涂覆光学透镜。该槽道是连续的并形成闭环， 类似于环围零件成型表面112的沟槽。可以通过包括倒角和V形开槽的各种方法来形成所述槽道。在一个实施方式中，通过对周边边缘114进行倒角来形成槽道。在第二实施方式中，在跨越分模线的部位处在一个接收器环、或者在两个接收器环中开V形槽和/或倒角而形成槽道。在周期开始时，关闭模并在模腔内注射模塑透镜，由此涂料约束唇缘通过所述槽道形成。唇缘也是连续的并形成闭环。打开模并将涂覆溶液在唇缘内分配在凸的透镜表面上。再次关闭模以使涂料涂布在凸的透镜表面上。将唇缘的尺寸确定成如池子般约束住涂料，直到能使涂料以均勻的薄层涂展在整个透镜表面上。可以在美国公开专利申请 2007/0138667和美国公开专利申请2007/0138665中找到涂覆溶液的配制以及用于其固化的参数。结合唇缘尺寸，按预定量分配涂覆溶液。因此，提供足够的涂料以均勻地覆盖透镜，而同时，确保涂料不会从约束唇缘流逸出，这种流逸可能导致模污染。沿分模线固化的涂料可能损坏模。使用配有带两模腔和侧入口的模的Engel ES700H 150美吨的竖直注射模塑机，来进行后注射模内涂层实验。使用丙烯酸盐基涂料(以上引用的公开专利申请中所描述的涂层的子集)来涂覆驻留在模腔中的透镜。实例I使用两个在顶边上具有1. 5毫米X45 °倒角的6. 50基、2. 00加 (6. 50-base2. 00-add)的双焦凹面镶件，以便以如下工艺参数来模制直径为76毫米且中心厚度为9毫米的半成品双焦点聚碳酸酯(PC)透镜熔融温度510° F模塑温度260° F注射容量3. 00英寸注射速度0. 1英寸/秒保压800磅/平方英寸保持时间100秒冷却时间4分钟主锁模力15O吨在冷却结束时，打开模以露出刚模制好的透镜的凸表面。然后使用注射器将一滴 0. 15克重的丙烯酸盐基涂料分配到每个透镜的中心上。随后，施加150吨的副锁模力(在该情况下和主锁模力相同)来再闭合模以使涂料均勻地涂布在透镜表面上。在1分钟后， 重新打开模以顶出透镜。所获得透镜的前(凸)表面完全被涂覆。并且，没有涂料从模腔中渗漏出。实例II使用两个在顶边上没有倒角的6. 50基、2. 00加(6. 50-base 2. 00-add)的双焦凹面镶件来重复进行在实例I中所描述的实验。使用和实例I中相同的涂料量，所模制成的透镜的凸表面未被完全涂覆。观察到了粘附于分模线的白色涂料薄层。这些涂料薄层是从模腔中渗漏出的已固化的涂料。实例III使用两个在顶边上具有2. 0毫米X45 °倒角的5. 50基、2. 00加 (5. 50-base2. 00-add)的双焦凹面镶件，以便在除注射容量为2. 60英寸的参数外的以和实例I中所列工艺参数相同的工艺参数，来模制直径为76毫米且中心厚度为8毫米的半成品双焦点PC透镜。类似于实例I，双光透镜的前表面被完全涂覆。并且没有涂料渗漏的迹象。以对于2. 25基(2. 25base)和8. 50基(8. 50base)的透镜调整了的注射容量，利用类似于实例1的条件来进行一系列进一步的实验。前表面被一致地涂覆有具有光学性能的均勻薄层。没有涂料渗漏的痕迹。根据本发明的再一实施方式，提供一种用于光学透镜模内涂层的供注射模塑机使用的设备。如可以在图4中看到的，可拆卸的凹面镶件102具有由周边边缘114所界限的零件成型表面112。接收器环围绕所述镶件并且在环形接触区域132中接合所述周边边缘。 槽道在整个环形接触区域形成。所述槽道是连续的并且形成闭环。槽道可以是呈倒角、凹口、V形槽或者凹痕的形式。槽道的特定的结构或横截面形状不是关键的，然而横截面形状必须具有开放的几何形态并且必须位于环形接触区域132内。槽道的目的是在模制透镜上形成唇缘，该唇缘沿透镜侧表面16延伸超过凸的透镜表面12。图3是类似于图2的横剖面视图，示出所述唇缘的示意性表示，该唇缘通常被表示为唇缘210。为充分地涂覆透镜，规定预定量的涂覆溶液。根据该预定量，可以估算出可能蓄积在透镜外周边14处的涂料数量。然后构造并确定约束唇缘的尺寸以约束这样的涂液量。约束唇缘的高度210h应在大约0.25毫米到大约10毫米之间。优选的高度是在 1.0毫米到3.0毫米的范围内。该唇缘的高度还对应于槽道的深度。唇缘的朝向凸的透镜表面12的内壁210w具有在以下范围内的倒角θ (theta)大于0度-90度。优选的倒角 θ (theta)是在大约5度到大约85度的范围内。所述倒角也对应于槽道的角度。图5A、5B和5C示出用以形成将产生模塑唇缘的槽道的构件改变的三个实例。图 5A示出在镶件102的周边边缘114中的倒角200a。图6A显示当应用于凸的透镜表面12时将约束涂覆溶液220的相应唇缘210a的一区段。图5B示出接收器环116中的倒角200b， 例如在接收器环116a中的一个倒角和在接收器环116b中的第二倒角。图6B中示出的所获得的唇缘210b跨越分模线106。内壁210w沿镶件102的外边缘竖直地取向。将其称为外侧唇缘，即，该唇缘是在透镜侧表面16外。对于倒角200b的角度不是关键的，只要这些角度满足上述的总准则即可。图5C示出接收器环116a中的V形槽和接收器环116b中的倒角。图6C中示出的所获得的唇缘210c跨越分模线106。可以成在上面提到的θ (theta) 范围内的任何角度地设置内壁210w，只要唇缘高度在1毫米到3毫米的优选高度范围内即可。对于倒角200c的角度不是关键的，只要其满足上述的总准则即可。图5B和5C的实施方式旨在说明在该接收器环或这些接收器环中提供槽道而不需要对凹面镶件102进行任何改变的总原则。因而，可以将许多不同的标准凹面镶件安装在经过改变的接收器环中，以形成具有约束唇缘的透镜。然后，这些镶件可以被换到其他未改变过的接收器环中以模制标准透镜，例如，不需要模内涂层的透镜。根据本发明的方法描述一种原位涂覆工艺，可通过在沿着透镜模腔边缘的环形接触区域内提供槽道来有效地实施该工艺。可以通过以各种尺寸和形状倒角、V形开槽或机械加工来形成所述槽道。通过唇缘高度要求和朝模开口方向的开放的几何形态来决定槽道成型。按预定量分配涂覆溶液以在具有光学性能的整个透镜表面上提供均勻薄涂层，同时避免流逸。一个实施方式允许将传统的镶件自由地替换到改变过的接收器中，以注射模塑带外侧约束唇缘的透镜。根据本发明的设备提供被改变以在环形接触区域内形成槽道的注射模塑构件。在一优选实施方式中，零件成型表面是双光透镜零件成型表面。所述设备结合涂料分配器使用，该涂料分配器在模打开之后将涂料施加于透镜。环形接触区域位于零件成型表面和分模线之间。根据本发明的原位涂膜透镜包括热塑性塑料透镜并且可以选自于各种基弧和各种透镜类型。在一优选实施方式中，透镜是由聚碳酸酯制成并且包括双光透镜。透镜包括完全环围凸的透镜表面的约束唇缘。该约束唇缘是径向对称的，并被布置在被涂覆表面和透镜侧表面之间。约束唇缘被设计用于高效的模内涂层，并且被构造成通过传统磨边被完全移除，这种移除是将透镜装配到一选定的框架上所需要的。
已经描述了用于透镜制造工艺、其中用于模塑及涂覆的设备和所获得的涂膜透镜的一些优选实施方式(这些实施方式旨在说明性而是非限制的)，可注意到，本领域技术人员可以根据以上的教导来进行改变和变化。因此，应理解的是，可以在所公开的本发明的特别实施方式中进行改变，这些变化是在所附权利要求所描述的本发明的范围和精神内。因此，已经以专利法所要求的细节和特征对本发明加以描述，而专利特许证所要求和期望保护的专利权在所附权利要求中阐明。
权利要求
1.一种在注射模塑机中涂覆透镜的方法，所述注射模塑机具有带周边边缘的凹面光学镶件，所述周边边缘在环形接触区域中与接收器环接合，所述方法包括以下的步骤提供带有在整个所述环形接触区域形成的槽道的模腔；在所述模腔中注射模塑透镜，由此在所述透镜的周沿通过所述槽道形成涂料约束唇缘；以及将涂覆溶液分配到所述透镜上，使得在涂料涂布期间所述唇缘约束涂料。
2.如权利要求1所述的方法，其中，分配步骤包括分配预定量的涂覆溶液以确保唇缘的约束，以便在整个透镜表面上设置均勻薄涂层。
3.如权利要求1所述的方法，其中，分配步骤包括分配预定量的涂覆溶液以确保唇缘的约束，以便避免涂料流逸出而防止模受污染。
4.如权利要求1所述的方法，其中，以开放的横剖面几何形状形成所述槽道，以允许打开所述注射模塑机并且使所述镶件和接收器干净利落地脱离所述透镜和所述唇缘。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述槽道以成大于0度到90度的角度形成唇缘内壁。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述唇缘具有在0.25毫米到10毫米的范围内的高度。
7.如权利要求4所述的方法，其中，紧随注射模塑步骤后，所述注射模塑机打开并分配所述涂覆溶液；并且，通过关闭所述注射模塑机来实现涂料涂布。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述槽道至少局部地形成在所述凹面光学镶件的周边边缘中。
9.如权利要求8所述的方法，其中，通过对所述凹面光学镶件的周边边缘进行倒角来形成所述槽道。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述槽道至少局部地形成在所述接收器中。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述槽道至少局部地形成在所述接收器中。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述槽道形成在两个接收器环内并跨越分模线。
13.如权利要求12所述的方法，其中，通过对所述接收器环中的至少一个开凹槽来形成所述槽道。
14.如权利要求12所述的方法，其中，通过对所述接收器环中的至少一个进行倒角来形成所述槽道。
15.一种根据权利要求1所述的方法所制造的涂膜光学透镜。
16.一种根据权利要求1所述的方法由聚碳酸酯制成的涂膜光学双光透镜。
17.一种用于光学透镜模内涂层的供注射模塑机使用的设备，包括 凹面光学镶件，其具有带周边边缘的零件成型表面；接收器环，其环绕所述凹面光学镶件并在环形接触区域中与所述周边边缘接合；以及槽道，其在整个所述环形接触区域形成，从而形成闭环。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述凹面光学镶件具有双焦点零件成型表面。
19.如权利要求17所述的设备，还包括用于施加涂覆溶液的分配器。
20.如权利要求17所述的设备，其中，所述凹面光学镶件是可拆卸的。
21.如权利要求20所述的设备，其中，所述槽道形成在所述接收器环中，使得标准的凹面光学镶件能可拆卸地被插入所述注射模塑机中以形成具有涂料约束唇缘的光学透镜。
22.如权利要求17所述的设备，还包括第二接收器环和用以将熔融的热塑性材料通过所述接收器环中的一个输送至所述零件成型表面和所述槽道的侧浇口。
23.如权利要求22所述的设备，其中，所述槽道包括形成在所述接收器环之一中的V形槽。
24.如权利要求22所述的设备，其中，所述槽道包括形成在所述接收器环之一中的倒
25.如权利要求22所述的设备，还包括位于所述接收器环之间的分模线，其中，所述槽道位于所述零件成型表面和所述分模线之间。
26.如权利要求22所述的设备，其中，所述槽道具有呈开放几何形态的横截面形状，以便所述注射模塑机能在所述分模线处干净利落地打开。
27.如权利要求沈所述的设备，其中，所述槽道以成从大于0度到90度的角度取向。
28.如权利要求沈所述的设备，其中，所述槽道具有在0.25毫米到10毫米的范围内的深度。
29.一种利用如权利要求17所述的设备所制造的涂膜光学透镜。
30.一种根据权利要求17所述的方法由聚碳酸酯制成的涂膜光学双光透镜。
全文摘要
一种用于在注射模塑机内涂覆透镜的方法和设备，该注射模塑机具有带周边边缘的凹面光学镶件，该周边边缘在环形接触区域中与接收器环相接合。贯穿所述环形接触区域形成槽道。当利用所述设备并且根据所述方法模制透镜时，通过所述槽道形成呈闭环的涂料的约束唇缘。在透镜已经固化并且模被打开之后，施加预定量的涂覆溶液并且重新紧合模。通过避免涂料流逸并防止模受污染而使均匀的薄涂层在凸的透镜表面上固化。
文档编号B29C37/00GK102209618SQ200980144792
公开日2011年10月5日 申请日期2009年12月4日 优先权日2008年12月5日
发明者M·J·洛克伍德, W·豪勒, 邱浩文 申请人:埃西勒国际通用光学公司