CH711902A1

CH711902A1 - Method for producing a lens with an integrated foil.

Info

Publication number: CH711902A1
Application number: CH01822/15A
Authority: CH
Inventors: Arnet Roman; Koerner Lutz; Nicklaus Karl
Original assignee: Interglass Tech Ag
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Linse, bei dem ein Monomer in eine durch zwei Formschalen und ein Dichtungselement begrenzte Moldkavität gegossen wird, die eine im Abstand zu den beiden Formschalen angeordnete Folie enthält. Das Polymerisieren des Monomers erfolgt mittels einer UV-Bestrahlung, deren Intensitätsprofil wenigstens drei aufeinanderfolgende Phasen aufweist. In der ersten Phase wird ein erster UV-Strahlungspuls appliziert, der den Prozess des Polymerisierens startet und so kurz ist, dass die Temperatur des Monomers einen vorbestimmten Maximalwert nie überschreitet. In der zweiten Phase wird keine oder wenig UV-Strahlung appliziert, so dass die Temperatur des Monomers absinkt und sich die Haftfähigkeit des Monomers an der Folie verstärkt. Diese Phasen können wiederholt werden. In der letzten Phase wird ein weiterer UV-Strahlungspuls appliziert, um die Polymerisation weiterzuführen und abzuschliessen, ohne den Maximalwert der Temperatur zu überschreiten.The invention relates to a method for producing a lens, in which a monomer is poured into a limited by two mold shells and a sealing member Moldkavität containing a spaced apart from the two shell molds film. The polymerization of the monomer is carried out by means of a UV irradiation whose intensity profile has at least three successive phases. In the first phase, a first UV radiation pulse is applied, which starts the process of polymerization and is so short that the temperature of the monomer never exceeds a predetermined maximum value. In the second phase, little or no UV radiation is applied so that the temperature of the monomer decreases and the adhesion of the monomer to the film increases. These phases can be repeated. In the last phase, another UV radiation pulse is applied to continue and complete the polymerization without exceeding the maximum value of the temperature.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Linse mit einer integrierten Folie, bei dem die Linse durch Giessen und anschliessendes Aushärten hergestellt wird.Description: The invention relates to a method for producing a lens with an integrated film, in which the lens is produced by casting and subsequent curing.

[0002] Verfahren zur Herstellung einer Linse durch Giessen sind beispielsweise bekannt aus EP 15 202 und WO 02/ 087 861. Bei dieser Herstellungsmethode wird ein Monomer in eine durch zwei Formschalen und eine Dichtung begrenzte Kavität gegossen und beispielsweise mittels UV-Strahlung ausgehärtet. Bei der Aushärtung wird das Monomer polymerisiert, wobei die Linse entsteht. Die Dichtung wird dann entfernt und die Linse von den beiden Formschalen getrennt.Methods for producing a lens by casting are known for example from EP 15 202 and WO 02/087 861. In this production method, a monomer is poured into a limited by two shell molds and a seal cavity and cured, for example by means of UV radiation. Upon curing, the monomer is polymerized to form the lens. The gasket is then removed and the lens separated from the two shell molds.

[0003] Weiterentwicklungen dieser bekannten Verfahren haben dazu geführt, dass eine Folie in der Moldkavität platziert und beidseitig umgössen werden kann. Die Folie und allenfalls auf der Folie angebrachte Objekte sind dann vollständig innerhalb der Linse eingeschlossen. Derartige Verfahren sind beispielsweise bekannt aus WO 02/073 291 und EP 2 930013.Further developments of these known methods have led to a film can be placed in the Moldkavität and can be encapsulated on both sides. The film and any objects placed on the film are then completely enclosed within the lens. Such methods are known, for example, from WO 02/073 291 and EP 2 930013.

[0004] Eine solche Linse ist ein Halbfabrikat, aus dem später beispielsweise von einem Optiker ein Brillenglas herausgeschnitten und in ein Brillengestell eingepasst wird. Solche Linsen werden auch als ophthalmische Linsen bezeichnet.Such a lens is a semi-finished product, from which later, for example, an optician cut out a spectacle lens and fitted into a spectacle frame. Such lenses are also referred to as ophthalmic lenses.

[0005] Sogenannte funktionale Folien können optisch wirksame räumliche Strukturen, darunter Beugungsstrukturen verschiedenster Art wie beispielsweise holographische Strukturen, enthalten. Die Strukturen können z.B. durch mechanische und/oder photochemische Einwirkung hergestellt werden. Andere Beispiele für funktionale Folien sind polarisierende Folien oder auch Farbfolien.So-called functional films can contain optically effective spatial structures, including diffraction structures of various kinds, such as holographic structures. The structures may e.g. be produced by mechanical and / or photochemical action. Other examples of functional films are polarizing films or color films.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsprozess der Linse derart zu gestalten, dass das polymerisierte Monomer an der Folie haftet und dass die Folie und/oder deren Strukturen nicht beschädigt oder sogar zerstört werden.The invention has for its object to make the manufacturing process of the lens such that the polymerized monomer adheres to the film and that the film and / or their structures are not damaged or even destroyed.

[0007] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The above object is achieved by the features of claim 1. Further embodiments will become apparent from the dependent claims.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet.The invention will be explained in more detail by means of embodiments and with reference to the drawing. The figures are not drawn to scale.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Intensität der UV-Strahlung und der Temperatur des Monomers während des Aushärteprozesses gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, und1 shows a diagram of the intensity of the UV radiation and the temperature of the monomer during the curing process according to a first embodiment, and

Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Intensität der UV-Strahlung und der Temperatur des Monomers während des Aushärteprozesses gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel.2 shows a diagram of the intensity of the UV radiation and the temperature of the monomer during the curing process according to a second exemplary embodiment.

[0009] Das Herstellen einer Linse mit einer integrierten Folie umfasst im Wesentlichen drei Schritte, nämlich:The manufacture of a lens with an integrated film comprises essentially three steps, namely:

Bilden einer Moldkavität, die durch zwei Formschalen und ein Dichtungselement begrenzt ist und eine im Abstand zu den beiden Formschalen angeordnete Folie enthält,Forming a Moldkavität which is bounded by two shell molds and a sealing element and contains a spaced apart from the two shell molds film,

Giessen eines Monomers in die Moldkavität, undPouring a monomer into the mold cavity, and

Polymerisieren des Monomers mittels UV-Strahlung, wobei das Monomer aushärtet und so die Linse entsteht.Polymerizing the monomer by means of UV radiation, whereby the monomer hardens and so the lens is formed.

[0010] Erfindungsgemäss erfolgt die UV-Bestrahlung gemäss einem vorgegebenen Intensitätsprofil, das eine erste Phase, eine zweite Phase, fakultativ weitere Phasen, und eine letzte Phase aufweist. Das Intensitätsprofil der UV-Strahlung ist gemäss zwei wichtigen Kriterien ausgestaltet, nämlich: 1. Die Temperatur T des Monomers überschreitet einen vorbestimmten Maximalwert Tmax nicht. Das Einhalten dieser Bedingung gewährleistet, dass in der Folie enthaltene Strukturen nicht durch Überhitzung beschädigt oder zerstört werden. 2. Das Monomer nimmt während einer vorbestimmten Mindestzeitdauer Atmin einen Zustand ein, der von gelartiger Konsistenz ist und den man als teilvernetzt bezeichnen kann. Das Einhalten dieser Bedingung gewährleistet, dass das polymerisierte Monomer am Schluss «gut» an der Folie haftet.According to the invention, the UV irradiation according to a predetermined intensity profile, which has a first phase, a second phase, optionally further phases, and a final phase. The intensity profile of the UV radiation is designed according to two important criteria, namely: 1. The temperature T of the monomer does not exceed a predetermined maximum value Tmax. Compliance with this condition ensures that structures contained in the film will not be damaged or destroyed by overheating. 2. The monomer assumes a state of gelatinous consistency for a predetermined minimum period of time, Atmin, which may be termed partially crosslinked. Compliance with this condition ensures that the polymerized monomer will eventually adhere to the film "well".

[0011] Für funktionale Folien, die optisch wirksame räumliche Strukturen enthalten, darf die Temperatur einen vorgegebenen Maximalwert Tmax nicht überschreiten. Der Maximalwert Tmax kann von Folientyp zu Folientyp variieren.For functional films containing optically effective spatial structures, the temperature must not exceed a predetermined maximum value Tmax. The maximum value Tmax may vary from film type to film type.

[0012] Die Fig. 1 zeigt den Verlauf der Intensität I der UV-Strahlung in Funktion derzeit t sowie den Verlauf der Temperatur T des Monomers gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Intensitätsprofil drei Phasen hat. Die drei Phasen haben eine Dauer Ab, At2 bzw. At3, d.h. das Aushärten des Monomers erfolgt in der Gesamtzeitspanne At = At-i + At2 + At3. Die Intensität I der UV-Strahlung in jeder Phase und deren Dauer werden entsprechend den nachfolgend beschriebenen Vorgaben eingestellt:Fig. 1 shows the course of the intensity I of the UV radiation in function currently t as well as the course of the temperature T of the monomer according to a first embodiment, in which the intensity profile has three phases. The three phases have a duration Ab, At2 and At3, respectively. the curing of the monomer takes place in the total period At = At-i + At2 + At3. The intensity I of the UV radiation in each phase and its duration are set according to the following specifications:

Phase 1 [0013] In der ersten Phase wird ein erster UV-Strahlungspuls angelegt. Die Intensität des UV-Strahlungspulses erreicht oder überschreitet einen Wert I·,, der so vorbestimmt ist, dass der Prozess des Polymerisierens startet.Phase 1 In the first phase, a first UV radiation pulse is applied. The intensity of the UV radiation pulse reaches or exceeds a value I · ,, which is predetermined so that the process of polymerizing starts.

[0014] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste UV-Strahlungspuls rechteckförmig, er hat eine konstante Intensität I = h.In the illustrated embodiment, the first UV radiation pulse is rectangular, it has a constant intensity I = h.

Phase 2 [0015] In der zweiten Phase wird keine UV-Strahlung angelegt oder die Intensität der UV-Strahlung wird vergleichsweise gering gehalten. D.h. die Intensität I der UV-Strahlung liegt unterhalb eines Werts l2, bevorzugt ist jedoch I = 0.Phase 2 In the second phase no UV radiation is applied or the intensity of the UV radiation is kept comparatively low. That the intensity I of the UV radiation is below a value 12, but I = 0 is preferred.

[0016] Der in der ersten Phase applizierte UV-Strahlungspuls bringt den Prozess des Polymerisierens in Gang. Das Polymerisieren ist ein exothermer Prozess, bei dem Wärme entsteht. Die Wärme wird über die Formschalen, die die Moldkavität begrenzen, an die Umgebung abgegeben. Diese Wärmeübertragung erfolgt relativ langsam, ist aber notwendig, damit die integrierte Folie nicht überhitzt und beschädigt wird.The applied in the first phase UV radiation pulse brings the process of polymerization in motion. Polymerization is an exothermic process that generates heat. The heat is released through the shell molds, which limit the Moldkavität to the environment. This heat transfer is relatively slow, but is necessary so that the integrated film is not overheated and damaged.

[0017] Die Dauer At-i des ersten UV-Strahlungspulses (bzw. der ersten Phase) muss deshalb relativ kurz sein, nämlich so kurz, dass die beim Polymerisieren entstehende, jedoch noch nicht abgeführte Wärme die Folie nicht beschädigt. Die erzeugte Wärmemenge ist massgeblich bestimmt durch das Integral jl(t)dt bzw. bei dem in der Fig. 1 gezeigten Rechteckpuls durch das Produkt I·,* At|. Sobald also diese Wärmemenge erzeugt ist, muss die UV-Strahlung für eine bestimmte Zeitdauer ausgeschaltet oder zumindest stark reduziert werden. Dies führt dazu, dass die Temperatur des Monomers wieder absinkt, weil die Wärme über die Formschalen an die Umgebung abgegeben wird. Dies geschieht während der Phase 2.The duration At-i of the first UV radiation pulse (or the first phase) must therefore be relatively short, namely so short that the resulting during polymerization, but not yet dissipated heat does not damage the film. The amount of heat generated is essentially determined by the integral jl (t) dt or, in the case of the square pulse shown in FIG. 1, by the product I ·, * At |. As soon as this amount of heat is generated, the UV radiation must be switched off for a certain period of time or at least greatly reduced. This causes the temperature of the monomer to drop again because the heat is released to the environment via the shell molds. This happens during phase 2.

[0018] Die Dauer At2 der zweiten Phase ist so lang festgelegt, dass die Temperatur T des Monomers am Ende der zweiten Phase auf oder unter einen vorbestimmten Wert T2 abgesunken ist. Dies darum, weil in der dritten Phase wieder UV-Strahlung appliziert wird, die das Polymerisieren zu Ende führt. Dabei entsteht wiederum Wärme, die nicht zu einer Überhitzung der Folie führen darf.The duration At2 of the second phase is set so long that the temperature T of the monomer at the end of the second phase has dropped to or below a predetermined value T2. This is because in the third phase, UV radiation is applied again, which completes the polymerization. This in turn creates heat that must not lead to overheating of the film.

[0019] Die in der Phase 1 zugeführte UV-Strahlung bewirkt, dass das Monomer zu polymerisieren beginnt. Dies bedeutet, dass es von dem ursprünglich flüssigen Zustand in einen Zustand von gelartiger Konsistenz übergeht. Der Zustand von gelartiger Konsistenz wird in der Regel sehr schnell, d.h. schon während der ersten Phase erreicht. Es hat sich gezeigt, dass sich die Flaftung des Monomers an der Folie verstärkt, wenn die Folie länger als eine vorbestimmte Mindestzeitdauer Atmin in Kontakt mit dem erst teilweise vernetzten Monomer ist, d.h. solange das Monomer von gelartiger Konsistenz ist. Die Mindestzeitdauer Atmin kann länger als die für die Abkühlung auf die Temperatur T2 nötige Mindestdauer sein. Mit Vorteil ist deshalb At2 > Atmin.The UV radiation supplied in phase 1 causes the monomer to begin to polymerize. This means that it goes from the originally liquid state to a state of gelatinous consistency. The condition of gel-like consistency usually becomes very fast, i. already achieved during the first phase. It has been found that the adhesion of the monomer to the film increases when the film is in contact with the first partially crosslinked monomer for longer than a predetermined minimum period of time, ie. as long as the monomer is of gelatinous consistency. The minimum period of time Atmin may be longer than the minimum duration necessary for cooling to the temperature T2. For this reason At2 is advantageous.

Phase 3 [0020] In der dritten Phase wird ein zweiter UV-Strahlungspuls angelegt. Die Intensität I des zweiten UV-Strahlungspulses muss zwei Bedingungen erfüllen: 1. Die Intensität I muss zu Beginn der dritten Phase einen Wert l3A erreichen, der so vorbestimmt ist, dass das Monomer bis am Ende der dritten Phase, d.h. während der Dauer At3, einen vorbestimmten Polymerisationsgrad erreichen kann. 2. Die Intensität I darf einen vorbestimmten Wert l3B nicht überschreiten, damit die Temperatur T des Monomers den vorbestimmten Maximalwert Tmax nicht überschreitet.Phase 3 In the third phase, a second UV radiation pulse is applied. The intensity I of the second UV radiation pulse must satisfy two conditions: 1. The intensity I must reach, at the beginning of the third phase, a value I3A which is predetermined so that the monomer will remain until the end of the third phase, i. during the period At3, can reach a predetermined degree of polymerization. 2. The intensity I must not exceed a predetermined value l3B, so that the temperature T of the monomer does not exceed the predetermined maximum value Tmax.

[0021] Die Dauer At3 ist so zu bemessen, dass das Monomer am Ende der dritten Phase den vorbestimmten Polymerisationsgrad erreicht hat. Der zu erreichende Polymerisationsgrad soll in der Regel grösser als 90% sein. Bevorzugt wird ein Polymerisationsgrad von 94% oder mehr.The duration At3 is to be dimensioned so that the monomer has reached the predetermined degree of polymerization at the end of the third phase. The degree of polymerization to be achieved should generally be greater than 90%. Preferred is a degree of polymerization of 94% or more.

[0022] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der dritte UV-Strahlungspuls ebenfalls rechteckförmig, er hat eine konstante Intensität l3 mit l3A < l3 < l3B. Andere Formen der UV-Strahlungspulse sind aber auch möglich.In the illustrated embodiment, the third UV radiation pulse is also rectangular, it has a constant intensity l3 with l3A <l3 <l3B. Other forms of UV radiation pulses are also possible.

[0023] Bei einem Beispiel betrugen die Dauern der drei Phasen At-i = 1 Sek., At2 = 59 Sek. und At3 = 30 Sek. und ergaben eine Gesamtaushärtezeit von 90 Sek. Andere Zeiten sind möglich, solange die oben angegebenen Bedingungen eingehalten werden.In one example, the durations of the three phases were At-i = 1 sec, At2 = 59 sec, and At3 = 30 sec, giving a total cure time of 90 sec. Other times are possible as long as the above conditions are met become.

[0024] Die Fig. 2 zeigt den Verlauf der Intensität I der UV-Strahlung in Funktion derzeit t sowie den Verlauf der Temperatur T des Monomers gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Intensitätsprofil fünf Phasen hat. Die fünf Phasen haben eine Dauer At-|At2, At3, At4, bzw. At5, d.h. das Aushärten des Monomers erfolgt in der Gesamtzeitspanne At = At-i + At2 + At3 + At4 + At5. Die Intensität I der UV-Strahlung in jeder Phase und deren Dauer werden entsprechend den nachfolgend beschriebenen Vorgaben eingestellt: [0025] Der in der ersten Phase applizierte UV-Strahlungspuls bringt den Prozess des Polymerisierens in Gang. Die Intensität h und die Dauer At-ι des ersten UV-Strahlungspulses (bzw. der ersten Phase) sind so gewählt, dass die erzeugteFig. 2 shows the course of the intensity I of the UV radiation in function currently t and the course of the temperature T of the monomer according to a second embodiment, in which the intensity profile has five phases. The five phases have a duration At- | At2, At3, At4, and At5, respectively. the curing of the monomer takes place in the total time period At = At-i + At2 + At3 + At4 + At5. The intensity I of the UV radiation in each phase and its duration are set in accordance with the specifications described below: The UV radiation pulse applied in the first phase initiates the process of polymerisation. The intensity h and the duration At-ι of the first UV radiation pulse (or the first phase) are chosen so that the generated

Claims

Amount of heat is insufficient to raise the temperature of the monomer above the maximum temperature Tmax. The second phase serves to dissipate at least a portion of the heat generated via the shell molds, so that the temperature of the monomer decreases again. The duration At2 of the second phase is set so long that the temperature T of the monomer at the end of the second phase has dropped to or below a predetermined value T2. In order to achieve a "reinforced" adhesion of the cured monomer to the film, At2> Atmin is also advantageously determined here. The applied in the third phase UV radiation pulse continues the process of polymerizing and generates heat again. The intensity l3 and the duration At3 of this UV radiation pulse (or the third phase) are chosen so that the amount of heat generated is again not sufficient to increase the temperature of the monomer above the maximum temperature Tmax. The subsequent fourth phase serves to release at least part of the heat generated, so that the temperature of the monomer decreases again. The duration At4 of the fourth phase is set so long that the temperature T of the monomer at the end of the second phase has dropped to or below a predetermined value T4. The value T4 can be equal to the value T2 or, as in the example shown, also have a value higher than T2. Although it is also possible to supply UV radiation during the second phase and the fourth phase, as shown, it is advantageous to supply no UV radiation during the second and the fourth phase. The second embodiment differs from the first embodiment in that the applied in the third phase UV radiation pulse is not sufficient to achieve the required degree of polymerization, because this would cause overheating of the film. In order to complete the polymerization, therefore, another UV radiation pulse and thus the fifth phase are necessary. The intensity l5 and the duration At5 of the UV radiation pulse (or the fifth phase) is so dimensioned that the monomer has reached the predetermined degree of polymerization at the end of the fifth phase. If there is a risk that the required in the fifth phase to achieve the required degree of polymerization UV radiation pulse could increase the temperature of the monomer above the maximum value Tmax, then the UV intensity profile can easily by two further phases (or a multiple of two further phases). The odd-numbered phases serve to initiate the process of polymerization until, with the odd-numbered final phase, the predetermined degree of polymerization is achieved, while the even-numbered phases serve to control the temperature of the monomer let fall again so that the film is heated in any case above the maximum temperature Tmax. Advantageously, LED UV lamps are used, as they are easy to control. The curing according to the invention, subdivided in at least three phases intensity profile of the UV radiation, leads to the following results: good adhesion of the cured lens material to the film, preservation of the optical properties of the film, i. no damage to the film, and - all at an economically reasonable cost. claims

A method of manufacturing a lens with an integrated film, comprising the steps of: forming a mold cavity bounded by two shell molds and a sealing element and containing a film spaced apart from the two shell molds, pouring a monomer into the mold cavity, and Polymerizing the monomer by means of UV radiation, characterized in that the UV irradiation takes place according to a predetermined intensity profile, which has a first phase, a second phase, optionally further phases, and a last phase, wherein in the first phase a first UV radiation Radiation pulse is applied, the intensity of which reaches or exceeds a predetermined value so that the process of polymerization starts, and whose duration is predetermined so that the temperature of the monomer during the first and the second phase does not exceed a predetermined maximum value the second phase no UV radiation is applied or the Intensity of the UV radiation is comparatively low, so that the temperature of the monomer decreases again, and the duration of the second phase is at least so long that the temperature of the monomer at the end of the second phase has dropped to or below a predetermined value, in the last phase, another UV radiation pulse is applied whose intensity at the beginning of the last phase reaches a value which is so predetermined that the monomer can reach a predetermined degree of polymerization until the end of the last phase and without the temperature exceeding the predetermined maximum value, and whose duration is such that the monomer has reached the predetermined degree of polymerization at the end of the last phase.

A method according to claim 1, characterized in that the duration of the second phase is longer than that required for cooling to the predetermined value in order for the monomer to be in a gel-like consistency state for a predetermined minimum period of time.

3. The method of claim 1 or 2, characterized in that after the second phase and before the last phase, two or more times two phases follow, namely a phase in which a further UV radiation pulse is applied, the intensity reaches a value or which is so predetermined that the process of polymerization proceeds and the duration thereof is predetermined so that the temperature of the monomer during this and the subsequent phase does not exceed the predetermined maximum value, and then a phase in which no UV radiation is applied or the intensity of the UV radiation is comparatively low, so that the temperature of the monomer decreases again, and the duration of this phase is at least so long that the temperature of the monomer at the end of this phase has dropped to or below another predetermined value , wherein the further UV radiation pulse is not sufficient to achieve the predetermined degree of polymerization chen.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the predetermined degree of polymerization is at least 90%.