专利名称：：在眼镜片制造过程中的冷却注射成型的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于成形眼镜片的模具。更具体地，本发明涉及以降低的注射成型^Jt来制造塑性眼镜片模具的设备和方法。
背景技术：
：通常眼镜片^M31浇注成型来制造的，其中单体材料或预聚物材料被沉积在限定在相对模具部件的光学表面之间的空腔中。用于将7K繊鄉喊有用物品，如眼镜片的多部件模具，可包括，例如，具有与眼镜片的背部曲线相应的凸面部分的第一模具部件，和具有与镜片前曲线相应的凹面部分的第二模具部件。在这里，第一模具部件通常指前曲面模具部件，而第二模具部件通常指后曲面模具部件。为了用该模具部件生产镜片，将未固化的7JC鄉交镜片制剂或预聚物方燈于模具部分的凹面和凸面之间，随后固化。zK凝胶镜片制剂可以被固化，例如，通过暴露于热和光之一或这两者。经固化的7乂凝胶或预聚物根据模具部件的尺寸形成镜片。在固化后，传统操作指示分离模具部件，镜片仍附着于一个模具部件上。脱模工艺使镜片从保持的模具部件上分离。已知MM注射成型来形成用来审隨眼镜片的塑性模具部件。通常，已知经加热塑性树脂和通过热流道将熔融的树月旨提供至诉莫具设备来形成这样的塑性模具部件。接着使熔融树脂受压进入模具中形成塑性模具部件。已知的方法采用较高^^，大约3(TC到9(TC或更高的循环7K，来加热用来制造塑性模具部件的模具。然而，将模具提高到这样高的温度撒咸慢注射成型过程，同时也是高能量的。基于这样的自然mm，l顿较冷的模具的一靴点已经被注意。然而，低模具温度也增加材料冷应力的大小、取向和另外的不均匀性。典型地，这些变量不利地影响部件盼性质。几禾中负面的影响可能是部^M曲，这将降低聚合物模具在随后镜片中复制期望光学特性的能力。因此，提供这样的设备和方法是有利的，该设备和方法通过包括冷却用来形成模具部件的模具结构，同时也仍保持良好的模具部件性质和同时提供制造循环时间和能量保护的方法来有利于成型期望特性的模具部件。因而，与大约3(TC到6(TC之间的薄壁光学产业标准相比，本发明通过较低的熔融和模具温度提供了有利于眼镜片模具制造的方法和设备。特定的实施方式可以包括以较低的模具鹏制造眼镜片模具，该驢在从约一l(TC到约28°C或环境温度的上限模期显度的范围之间。在一些的实施方式中，目艮镜片的模具制造^M以劍氐的模压^^^完成的，该》鹏在/A^勺(TC到约l(TC的上限模具温度的范围之间。图1對列说明了现有技术的眼镜片模具柳艮镜片的图。图2剩列说明了育,被用来实施本发明的方法步骤的框图。图3举例说明了能够被用来实施本发明的设备的框图。图4举例说明了根据本发明的一些实施方案的模具结构图。图5举例说明了指示塑性模具部件的半径收縮的图表具体实施例方式本发明一般涉及一种用于在制造眼镜片过程中使用的塑性模具的改进成形的方法。特别地，对于通过^ffi处于薄壁光学产业标准低端的熔融和模压^it来实现接触镜片模具的制造，本发明包括提高的注射成型方法和设备来步骤这样的步骤。在一些实施方式中，热传递能量可以直接表示为，例如0=(每单位时间的重量)x(材料的比热)x(温度差)根据本发明的一些实施方式，较低的模具加工、驗导致在注射的熔融聚合物和模具装置之间增加的热传皿率。在一些实施方式中，模具温度可以被降低到这样的温度范围，从大约一l(TC到最优选范围为0'C到l(TC的环境温度。其它的实施方式也可以包括较低的模具温度。这增加的传M率对于周期时间的M^以及意外地导致合适或更好的尺寸稳定性和表面复制性是有益的。例如，本发明导致减少的模具收縮率，特别是对于半晶体材料，例如，在室温下将近约1%到在l(TC时将近约0.65%。接触镜片的光学模具的一个关键要素是保持模具的任何子午线的设计半径的能力。降低材料的整体收縮率可提供模具偏离设计半径的^1>机会。在具有较决的周期时间和可接受的模具性能的接触镜片制鹏用中，根据本发明的冷模具温度加工和较冷的熔融材料温度加工也允许使用半晶体材料和无定形材料中的一种或多种。冷模具温度加工也提供了宽的模具材料的选择范围，对于眼镜片模具材料应用，该材料选择在以前被认为是不理想的或者不可接受的。在一些优选的实施方式中，模具材料可以包括作为底曲面的ExxonMobilPP9544MED⑧聚丙烯(9544)和作为前曲面的NOVA化学聚苯乙烯VEREX1300⑧与硬脂勝辛添加剂混合物。也可以使用替换的材料，例如由Zeon化学公司的Zeonor和ZeOnex和聚丙烯在各种混合比例下的混合物，也可以是聚j;希烃、环义希烃和环》希烃共聚物，包括，在一些实施方式中的聚烯烃和COCs与添加齐嗨合。在一些特定的实施方式中，例如可以包括但不限于PP9544和聚苯乙烯、55y。Zeonor和45。/。聚丙烯或聚苯乙烯、75%Zeonor和25%聚丙烯或^￡乙烯、25%Zeonor和75%聚丙烯或聚苯乙纟希、10。/。Zeonor和90。/o聚丙烯或聚苯乙烯、90%Zeonor和10%聚丙烯或聚苯乙烯、50%Zeonor和50%聚丙烯或聚苯乙烯，以及与上面相同比例的ExxonMobilPP1654E。可以使用不同的混合方法来获得这些混合树脂，包括手工、混合、单螺杆混合、双螺杆和域多螺杆混合。在一些实方te式中，使用最低有效熔融^it来降低注射进模具中的熔融聚合物的热量，该模具已经被冷却到低于环境M^。为此在一^im实施方式中，对于例如ExxonMobil聚丙烯9544MED的材料，使用在约225"C到26(TC之间的模具塑性树脂的熔融温度范围。为了达到模具^Jt低于环境^M，在一些实施方式中，^ffl令却水或其它液体或气体的冷却装置，该冷却装置使y轴卩7K循环贯穿于整个模具加工过程。术i吾的定义此处"镜片或'眼镜片'是指位于眼睛之中或之上的任何眼器械。这些器械可提供视力纠正或可以是美观性的。例如，术语镜片可以指接触镜片、人工晶状体、外罩镜片、目镜嵌入件、光学嵌入物或其它类似器械，通过它们可纠正或改善视力、或者Mil它们增强眼的生理美容(如虹月H页色)而不影响视力。此处，术语"镜片形成混合物"是指可固化形成眼镜片的单体材料或预聚物材料。各种实施方案可包括具有一种或多种添加齐啲混合物，所述添加剂比如UV阻挡剂、色料、光引发剂或催化剂、以及可能希望在眼镜片，如接触镜片或眼内镜片，中的其它添加剂。在下文中将充分描述镜片形成混合物。此处所用的术语"模具部件"是指塑性的、刚性或半刚性的制品，它可以用来由未固化的制剂形成镜片。此处所用的术语"未固化的"指反应混合物(有时指"镜片制剂")在最终固化形成镜片之前的物理状态。一些反应混合物包含仅仅一次固化的单体混合物。其它反应混合物包含单体、部分固化的单体、大好单体和其它组分。此处所用的术语"镜片形成表面"^^用于成型镜片的表面103—104。在一些实施方式中，樹可这样的表面103—104可具有光学性能的表面光洁度，■明它足够光滑且其被成型使得通过使与所述成型表面接触的形成镜片的材料聚合而形成的镜片表面是光学上可接受的。此外，在一些实施方案中，镜片形成表面103—104可具有使镜片表面具有所期望的光学特性所需的形状，所述光学特性包括但不限于，球面光焦度、非球面光焦度和柱形光焦度、波前像差校正、角膜形l^校正，及其任何组合。模具在形成可用来将未固化的制剂成形为镜片的塑性模具中，优选的模具包括两部分，其中在模具中形成前曲面部件或后曲面部件，该模具在注射用来制造塑性模具部件的熔融材料之前己被冷却到模具装置的环境温度或更低。现在参考图1，對列说明了用于眼镜片的示树性模具。此处，术语"模具"和'模具组件"是指具有腔室105的型100，形成镜片混合物可被分配在所述腔室105中，使得在镜片形成混合物反应或固化时形成具有所希望的形状柳艮镜片108。本发明的模具和模具组件100由两个或更多个的"模具部件"或膽具件"IOI—102构成。至少一^Ni具部f牛101—102被设计为使其表面103—104的至少一个部分与镜片形成混合物接触，从而在镜片形成混合物反应或固化时，表面103—104为它所接触的镜片部分提供所希望的形状和形式。对于至少一个其它的模具部件101—102，这是同样适用的。与反应混合物接触的凹面104的部分具有将在模具组件100中生产咖艮镜片的前曲面的曲率，其足够光滑并且被成型使得由与凹面104接触的反应混合物聚合形成咖艮镜片的表面是光学上可接受的。类似地，后曲面模具部件101具有相接触的凸面103，其接触镜片形成混合物并具有将在模具组^牛100中制备的眼镜片的后曲面的曲率。凸面103是足够光滑的并且其被成型，使得由镜片形成混合物反应或固化形成的表面是光学上可接受的，其中镜片形成混合物与背面103相接触。因而，前曲面模具部件102的内部凹面104限定了眼镜片的夕卜表面，而后模具件101的外部凸面103限定了眼镜片的内表面。可将模具部件101—102置于一起，或结合，从而通过模具部件101—102的组合形成腔室，并且可在腔室105中形成镜片108。模具部件101—102的组合雌为临时性的。在形成镜片时，模具部件101—102可再次被分离，以取出制成的镜片。图1举例说明了从前曲面模具部件102中分离出来的后曲面模具部件IOI。根据本发明，用来制造模具部件101—102的模具装置(有时称'模具结构")被冷却到低于模具结构的环境温度以及有利于加速用来成形镜片的材料的冷却。一些优选的实施方式中包括一种或多种下列材料作为主要的模具部件材料COC、月旨环族共聚物和聚丙烯。另外，在一些实施方案中，本发明的模具可包含有利于镜片形成表面的分离、减少固化的镜片与成形表面之间的粘附或这两者的添加剂。例如，添加齐咖硬脂酸的金属或铵盐、酰胺蜡、聚乙烯或聚丙烯蜡、有机磷酸酯、甘油酯或醇酯，可在固化戶万述聚合物以形成模具之前被加入到脂环共聚物中。这些添加剂的例子可包括但不限于DowSiloxaneMB50—001或DowSiloxaneMB50-321(聚硅氧烷分散体)、Nurcrel535&932(乙烯一甲基丙烯酸共聚物树脂，注册号25053—53—6)、Erucamide(脂肪酸翻安，注册号112—84—5)、Oleamide(月旨肪酸酉划安，注册号301—02—0)、Mca(注册号12001—26—2)、Atmerl63(脂肪烷基二乙醇胺，注册号107043—84—5)、Pluronic(聚氧乙烯一聚氧乙烯嵌段共聚物，注册号106392—12—5)、Te加nic(烷氧基化胺110617—70—4)、Flura(注册号7681—49—4)、硬脂酸4丐、硬脂酸锌、Super一Floss防结块剂(润滑齐0/防结i央剂，注册号61790—53—2)、Zeospheres防结±央剂(润滑靴防结i央剂)；Ampacet40604(脂肪酸酉划安)、Kemamide(脂肪酸酰胺)、Licowax脂肪酸酉划安、HypemierB246SF、XNAP、聚乙二醇单月桂酸酯(抗静电剂)、环氧化的大豆油、滑石(7jC合硅酸镁)、碳酸钙、山嵛酸、季戊四醇四硬脂酸脂、琥珀酸、epoleneE43-Wax、甲基纤维素、椰油醐安(防结i央剂，注册号61789—19—3)、聚乙烯基妣咯烷酮(360，000MW)和专利号为5，690，865的美国专利申请中披露的添加剂，该专利文献被整体通过弓间结合进来。优选的添加剂是聚乙烯吡咯烷酮、硬脂醱辩B单硬脂酸甘油酯，其中基于聚合物的总龍，添加齐啲重量百分比是大约0.05-大约10.0龍百分比，雌大约0.05-大约3.0重量百分比，最大约2.0重量百分比。在一些具体的实施方案中，除添加剂外，从形成镜片的表面分离镜片可以通过在形成镜片的表面上施用表面活性剂来便于进行。合适的表面活性剂的例賴括吐温表面活性剂，特另提吐温80，如专利号为5，837，314的美国专利申请所描述，该文献被整体通过弓间结織来，和斯班80。表面活性剂的其它例子被披露于专利号为5，264，161的美国专利申请中，此处被整体通过引用而结，来。魏一步地，在一些实施方式中，本发明的模具可包含其它聚合物，如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、在主链上含有脂肪部分的改性聚烯烃和环烯烃，例如，比如Atofina公司的Zeonor和EODOO-ll。例如可以^ffi脂环共聚物和聚丙烯(有成核现象的茂金属催化剂方法，例如ATOFINAEOD00-11)的掺混物，其中脂环共聚物与聚丙烯的按照重量百分数的比例范围为大约99:1—大约20:80。该掺混物可用于模具半体的一个或全部上，然而，在一些实施方式中，其中4雄该掺混物用于后曲面，而前曲面由脂环共聚物组成。在一些实驗式中，第一模具部件102禾口第二模具部件101中的一个或两个也可以包含多层，并且每一层可以具有不同的化学构成。例如，前曲面模具部件102可以包含一表面层和一芯层，(未示出)，使得芯层包括第一材料和第二材料，且主要被第一层材料所覆盖，在任何给定的横截面，呈现在表面层的第一材料的浓度大于呈现在芯层的第一材料的浓度。接着，根据本发明，通过将模具结构保持在低于环境温度的条件下彩賴暖面层和芯层。方法步骤现参考图2，流程图举例说明了可在本发明的一些方案中应用的示例性步骤。应当理解下述步骤的部分或全部可在本发明的各种实施方案中被实施。在200处，具有限定了光学性能弯曲表面的凸弯曲表面的第一结构和相应的具有布置在相对于所述凸弯曲表面的近端位置的凹弯曲表面的第二结构限定了一个空腔。在201处，从热流道系统将熔融材料传送到限定的空腔中。在202处，第一结构和第二结构中的至少一个被^4卩到低于第一结构和第二结构的环境皿的温度。在一靴选的实施方式中，熔融材料可以包括齐格勒-纳塔催化等级的聚合物例如，9544MED、EXXONMOBIL的9494E1聚丙烯或Basell的HP370P。添加剂预制件也可以包括下列物质中的一种或多种一种主要和次要的抗氧化齐y、一种酸中禾喊嘛一种成核剂。一些实施方式可能还f柳注射成型机和热流道，比如，对于SE50D电气注射模型成形机的例子。在成形循环中，冷却时间和保持时间可能是重要的参数。典型地，它们由发生在聚合物和模具装置之间的热交换而决定。^4卩能量可以被典型地如下量QK过程的热传递系数)x面积x(log介质间的平均温度差)1，6'8(1)以前已知以最低物料温度和冷模具成型塑料，在一些特定的实施方式中为成型聚丙烯塑料，由于高的内应力将在塑料模具部件中产生翘曲。根据本发明，以前已知的不利影响已被克月艮。现参考图5，作为不起限定作用的例子，通过检测在聚丙烯上的热传递结果可以更好地理解本发明所示范的改进。图5示出了聚丙烯、聚苯乙烯和55/45Zeonor/PP混合物的收縮率对时间的后退曲线，当在5(TC模塑下，聚丙烯塑性部件展示出将近1%的收縮率，对于这种半晶体材料而言可被认为是典型的。像聚苯乙烯或其混合物这样的无定形材料具有低得多的总收縮率。当在l(TC的模具中模塑聚丙烯部件展示出收縮率降低到0.65%。这陶氐的数值和混合材料类似。根据本发明，该改进由于进入到已被冷却的模制结构中的塑料快速被冷冻而实现。被冷却的模制结构限定了聚丙烯分子必须晶体化的时间以及相对于在5(TC模塑的部件，部件产物将包括更多的无定形区域。采用△来表示在球面设计模具的任何子午线上的最大和最小模具半径之间的线+瞎值。它关系至蝶具流动和横向流动方向的收縮差别。当塑性部件的总收縮率减少，具有高线性A的机会也会降低。球面产品线性A的降低对性能而言是一个重要的因素以及是模具中设计好了的半径复制性的一个量度。通过更加接近于设计好了的半径，期望本发明同样改进了非球面产品的复制性，而几乎不被流动和横向流动方向收縮所影响。装置现在参考图3，框图示出了本发明的实施方式中利用的加工站301—304中所包括的装置。在一對纖的实施方案中，^f顿^l寸成型机301提供熔融材料，例如将熔融的聚丙烯提供至抱括热流道的机械化的成型结构302中，冷却注塑成型的装置303用来将成型结构302的》鹏斷氐到低于室温或其它环境^g。在一^f寺定的实施方式中，根据现阶段制造环境的最优化参数，鹏结构302的^Jt将被降低到一icrc到io°c。然而，包括成型结构的纟鹏低于-i(rc的更冷的温度，也在本发明的范围中。舰可执行的软f鞭作计^m控制器304来控制注射成型机和热流道301、机械化的成型结构302和7賴卩装置303的功能。现在参考图4，展示了用来实施本发明的示例性成型结构400。成型结构400可包括一热流道401，该热流道提供熔融材料例如，比如熔融的聚丙烯至帳具结构中。成型结构可包括，例如，至少一种具有限定光学性能弯曲表面的凸弯曲表面402的第一结构和至少一种具有布置在相对于凸弯曲表面403的ifi端位置的凹弯曲表面403的相应第二结构。i^的第一和第二结构在其间限定一空腔，在该空腔405中成形塑料模具部件。模具结构还包括冷却M404，y賴口的液体或气体3M;该M循环，来保持模具结构400温度以及特别地将具有凸弯曲表面402的第一结构和相应的具有凹弯曲表面403的第二结构的中一个或多个7賴P到低于环衞鹏并且最好在—1(TC到1(TC之间。实施例如下面的表l、表2和表3所示，实验显示了当使用聚丙烯材料或Zeonor1060R/聚丙烯混合物中的一种，降低模具温度导致部件l^子的尺寸稳定性。在一些实施方式中，改进的尺寸稳定性归因于提供所期望的尺寸恒定的聚丙烯形态结构的变化。相对较高模具》，1CTC或更低M^的水^A口的的模具与同时使用9544MED将在循环时间减少盼清况下产生具有良好模具性质的模具。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>尽管以上本发明已被详细描述并图示，但是本领域技术人员应当理解，在形式和细节方面可以进行上述的和其它改变，而不背离本发明地精神和范围，所述精神和范围应该仅由所附权利要求的范围限定。权利要求1.一种用来生产至少一个半模的成型设备，该半模用于之后模制软接触镜片，该设备包括至少一个第一结构，该结构具有限定光学性能弯曲表面的凸弯曲表面；至少一个具有凹弯曲表面的相应的第二结构，该凹弯曲表面被布置在相对于所述凸弯曲表面的近端位置，在所述第一和第二结构之间限定了一个空腔，在该空腔中形成半模；与所述第一和第二结构之间的空腔连接的流道系统，用来传送一定量的将要形成半模的熔融材料；冷却装置，用来将冷却剂液体冷却到低于成型设备的环境温度；和流体传送装置，用于将来自所述的冷却装置的已被冷却到低于环境温度的冷却剂传送到所述第一和第二结构中的至少一个中，其中所述已被冷却的冷却剂为在光学性能表面处形成半模的熔融材料提供了快速冷却，同时提供了较快的模循环时间。2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一结构的所述光学性能弯曲表面被布置成比所述的至少一个第二结构的所述凹弯曲表面更加远离所述热流道系统，使得之后模制的半模包括用于形成凹光学性能镜片的表面。3.如丰又利要求1所述的成型设备，其中所述7轴卩，包括冷却剂循环器，该循环器运转而产生湍流模式穿过成型结构。4.如权利要求1所述的成型设备，其中冷却剂被冷却到大约5。C到约20°C之间的温度。5.如权利要求1所述的成型设备，其中冷却剂被冷去瞎'伏约8'C到约12°C之间的温度。6.如权利要求1所述的成型设备，其中冷却剂被冷却到大约一l(TC到约1CTC之间的、S^。7.如权利要求1所述的成型设备，其中将7籽蹄J冷去瞎U低于大约(TC的温度。8.如权利要求6所述的成型设备，其中所述的成型设备包括多个第一和第二结构，用于同时生产多个半模。9.如权利要求8所述的成型设备，其中在大约185。C到260。C之间的温度下，所述的热流道系统将熔融塑料传送到所述第一和第二结构中。10.—种生产至少一个半模的方法，该半模用于之后模制软数虫镜片，该方飽括在具有限定光学性能弯曲表面的凸弯曲表面的第一结构和具有布置在相对于所述凸弯曲表面的近端位置的凹弯曲表面的相应第二结构之间限定一个空腔；从一个流道系统将熔融材糾专超,限定的空腔中；禾口在传送所述的熔融材料之前，将所述第一结构和第二结构中的至少一个冷却至IJ低于所述第一结构和第二结构的环境温度。11.如权利要求10所述的方法，其中舰使被7賴瞎(服于第一结构和第二结构周围温度的冷却剂液体与所述第一结构和第二结构中的至少一个进碎亍热交换，来粉令却至1J低于环境鹏的所述第一结构和第二结构中的至少一个进行至少部分抓12.如权利要求11所述的方法，其中所述的熔融材料包括聚丙烯以及被冷却的^4卩液提供了对聚丙烯盼决速7賴卩，因此防止聚丙烯完全结晶化。13.如权利要求10所述的方法，其中所述的流道系统包括热流道系统。14.如权利要求10所述的方法，其中所述的流道系统包括冷流道系统。15.如权利要求10所述的方法，其中在大约185。C到26CTC的温度时，流道系统将熔融塑料传送到所述的第一和第二结构中。16.如权利要求ll所述的方法，其中^賴卩剂被7转卩到大约一icrc到约10°C之间的温度。17.如权利要求11所述的方法，其中将冷却剂冷却到低于大约0°C的温度。18.—种制造镜片的方法，该方fe^括下列步骤在具有限定光学性能弯曲表面的凸弯曲表面的第一结构和具有布置在相对于所述凸弯曲表面的近端位置的凹弯曲表面的相应第二结构之间限定一个空腔；从一个流道系统将熔融材糾专送到所限定的空腔中；禾口在传送所述的熔S虫材料之前，将所述第一结构和第二结构中的至少一个冷却至IJ低于第一结构和第二结构的环境^驢；形成至少一个具有镜片形面的模具部件；在至少一个模具部件上将镜片形成混合物与镜片形成表面接触来浇注成型镜片。19.如权利要求18所述的方法，其中戶腿的镜片形成混合物包括硅織。20.如丰又利要求18所述的方法，其中所述的镜片形成混合物包括聚硅全文摘要本发明包括用于形成眼镜片如接触镜片的模具。特别地，本发明涉及用于制造用来成型眼镜片的模具部件的设备、模具和方法，包括在将熔融材料沉积在模具结构中之前冷却用来制造模具部件的模具结构。文档编号B29C35/00GK101516611SQ200780035946公开日2009年8月26日申请日期2007年9月26日优先权日2006年9月27日发明者G·L·伯克米勒,J·M·托卡斯基,S·F·安塞尔,T·P·弗里曼,V·H·巴尔,殷长虹申请人:庄臣及庄臣视力保护公司