使用加热/冷却循环用于制造光学制品的高速注射成型制造技术

一种用于生产具有菲涅耳微结构的光学制品的方法以及一种用于生产这种制品的注射成型系统。所述方法包括在光学制品的注射成型期间加热和冷却模具并向热塑性材料施加压力以促进菲涅耳微结构的形成。

High speed injection molding for optical products using heating / cooling cycle

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用加热/冷却循环用于制造光学制品的高速注射成型
技术介绍
1.
本披露总体上涉及用于通过在注射成型期间使用加热和冷却循环并且施加压力来制造具有菲涅耳微结构的光学制品的方法；这种方法可以包括使用热塑性材料来形成具有菲涅耳微结构的光学制品。2.
技术介绍
为了获得具有适合其用途的光学质量的光学制品，在制造期间需要采取某些预防措施，特别是避免不规则的变形或残余内部张力的存在。这种变形或张力会引起不期望的光学像差，例如双折射。为了使用注射成型来生产光学制品，将模具闭合并将材料注射到模具的型腔中。在型腔已经填充有材料之后，将材料冷却，将模具打开，并且将制品脱模。然后可以重复该过程。整个过程在恒定的型腔温度下发生，型腔温度显著低于材料的软化温度。在所述过程的注射阶段，所注射的材料通过被称为流道和浇口的相对较小的通道被推动进入到型腔中。由于型腔温度低于软化温度，因此与模具型腔表面接触的所注射的材料立即凝固，形成冷表皮层。因此，光学制品的厚度要求在填充型腔体时存在困难，因为冷表皮层的形成使熔体流动通道大大变窄并且显著地增加流动阻力。而且，由于材料的流动路径增大，因此直径相对较大的光学制品在填充型腔时存在困难。也就是说，流动路径大加上流动阻力增加会导致熔体前沿趋于过早地凝固，从而导致不期望和不可用的光学制品。另外，当光学制品具有带有尖锐拐角的微结构时，在拐角处会产生明显的压力积聚，压力积聚阻止材料正确地形成微结构。这种积聚会被凝固效应放大，这导致最终产品和复制显微结构时有明显缺陷。专利技术内容本披露解决了对生产具有菲涅耳微结构和热塑性镜片材料的光学制品的高效且有成本效益的方法的需求。以这种方式，期望所得到的光学制品是柔性的、薄的、易于再现的，并且期望光学制品的菲涅耳微结构被精确地生产以确保光学制品具有最佳的光学质量。专利技术人已经发现，使用在注射成型期间利用加热和冷却循环并且施加压力的注射成型技术能够生产柔性的、薄的、易于再现的热塑性光学制品，所述热塑性光学制品具有有着精确几何和光学特性的菲涅耳微结构。在一些方面，一种用于生产光学制品的方法，所述方法包括以下步骤：将模具型腔的表面温度设定为比热塑性材料的软化温度低至少5°F的冷却温度；用所述热塑性材料注射所述模具型腔，所述模具型腔包括菲涅耳表面；向所述热塑性材料施加压实压力；将所述模具型腔的表面温度升高到比所述冷却温度高至少20°F的加热温度；以及将所述模具型腔的温度降低到所述冷却温度以形成光学制品。在一些方面，所述热塑性材料可以是热塑性聚氨酯(TPU)、聚氯乙烯(PVC)、或热塑性弹性体(TPE)。在一些方面，所述加热温度可以比所述冷却温度高大约30°F至100°F。在一些方面，向所述热塑性材料施加所述压实压力和升高所述模具型腔的表面温度可以同时开始。在一些方面，升高所述模具型腔的表面温度可以在向所述热塑性材料施加所述压实压力之前开始。在一些方面，所述菲涅耳表面可以被配置为形成菲涅耳微结构，所述菲涅耳微结构具有在大约10μm至500μm的范围内的台阶高度和在大约5mm至250μm的范围内的台阶宽度。在一些方面，所述压实压力和/或所述加热温度可以维持1、2、3、4或5秒。在一些方面，所述压实压力和/或所述加热温度可以维持至少5秒。在一些方面，所述压实压力和所述加热压力可以维持6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、60秒或其中的任何时间。在一些方面，一种用于生产注射成型的光学制品的注射成型系统，包括：模具，所述模具具有用于接收热塑性材料的模具型腔，所述模具型腔包括菲涅耳表面；与所述模具处于热连接的热源；以及处理器。所述处理器可以被配置为：控制所述热源以将所述模具型腔的表面温度设定为比所述热塑性材料的软化温度低至少5°F的冷却温度；控制所述热源以将所述模具型腔的表面温度升高到比所述冷却温度高至少20°F的加热温度；以及控制所述热源以将所述模具型腔的温度降低到所述冷却温度。在一些方面，所述注射成型系统包括热塑性塑料注射器，所述热塑性塑料注射器被配置为：将所述热塑性材料注射到所述模具的模具型腔中；以及向所述热塑性材料施加至多20,000psi的压实压力。在一些方面，向所述热塑性材料施加所述压实压力和升高所述模具型腔的表面温度同时开始。在一些方面，升高所述模具型腔的表面温度可以在向所述热塑性材料施加所述压实压力之前开始。在一些方面，所述菲涅耳表面可以被配置为形成菲涅耳微结构。在一些方面，所述菲涅耳微结构具有在大约10μm至500μm的范围内的台阶高度和在大约5mm至250μm的范围内的台阶宽度。在一些方面，所述处理器可以被配置为：将所述加热温度维持一段时间，并且所述注射器可以被配置为将所述压实压力维持一段时间。在一些方面，所述模具可以包括具有至少一个凸表面的凸嵌件和具有至少一个凹表面的凹嵌件，其中，所述菲涅耳表面可以被形成在所述至少一个凸表面上。根据本披露，“光学制品”被定义为透明或半透明的物体，在所述光学制品的一侧的人可以透过所述光学制品在视觉上感知相反侧的物体。光学制品的示例包括太阳镜、时尚镜片、非处方和处方镜片或补片、运动眼罩和护目镜。任何所披露的组合物和/或方法的任何实施例可以由任何所描述的要素和/或特征和/或步骤组成或基本上由其组成-而不是包含/包括/含有/具有任何所描述的要素和/或特征和/或步骤。因此，在任何权利要求中，术语“由…组成”或“基本上由…组成”可以代替以上所述的任何开放式连系动词，以便从否则使用开放式连系动词将是的范围改变给定权利要求的范围。术语“实质上”及其变型被定义为在很大程度上但不一定完全是如本领域普通技术人员所理解的指定的内容，并且在一个非限制性实施例中实质上是指在10％以内、在5％以内、在1％以内、或在0.5％以内的范围。术语“约”或“近似”或“基本上不变”定义为接近于本领域普通技术人员所理解的，并且在一个非限制性实施例中，这些术语被定义为在10％以内、优选在5％以内、更优选在1％以内、并且最优选在0.5％以内。当与权利要求和/或说明书中的术语“包含”结合使用时，使用词语“一(a或an)”可以是指“一个”，但也符合“一个或多个”、“至少一个”以及“一个或多于一个”的含义。如本说明书和一个或多个权利要求中所用，词语“包含(comprising)”(以及包含的任何形式，如“包含(comprise)”和“包含(comprises)”)、“具有(having)”(以及具有的任何形式，如“具有(have)”和“具有(has)”)、“包括(including)”(以及包括的任何形式，如“包括(includes)”和“包括(include)”)或“含有(containing)”(以及含有的任何形式，如“含有(contains)”和“含有(contain)”)是包含性的或开放式的并且不排除额外的、未被描述的要素或方法步骤。本专利技术的其他目的、特征和优点将从下面的详细描述中变得清楚。然而，应当理解，详细描述和示例，虽然指明本专利技术的具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产光学制品的方法，所述方法包括：/n(a)将模具型腔的表面温度设定为比热塑性材料的软化温度低至少5°F的冷却温度；/n(b)用所述热塑性材料注射所述模具型腔，所述模具型腔包括菲涅耳表面；/n(c)向所述热塑性材料施加压实压力；/n(d)将所述模具型腔的表面温度升高到比所述冷却温度高至少20°F的加热温度；以及/n(e)将所述模具型腔的温度降低到所述冷却温度以形成光学制品。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171012 EP 17306380.11.一种用于生产光学制品的方法，所述方法包括：
(a)将模具型腔的表面温度设定为比热塑性材料的软化温度低至少5°F的冷却温度；
(b)用所述热塑性材料注射所述模具型腔，所述模具型腔包括菲涅耳表面；
(c)向所述热塑性材料施加压实压力；
(d)将所述模具型腔的表面温度升高到比所述冷却温度高至少20°F的加热温度；以及
(e)将所述模具型腔的温度降低到所述冷却温度以形成光学制品。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述热塑性材料是热塑性聚氨酯(TPU)、聚氯乙烯(PVC)、或热塑性弹性体(TPE)。


3.如权利要求1所述的方法，其中，所述加热温度比所述冷却温度高大约30°F至100°F。


4.如权利要求1所述的方法，其中，向所述热塑性材料施加所述压实压力和升高所述模具型腔的表面温度同时开始。


5.如权利要求1所述的方法，其中，升高所述模具型腔的表面温度在向所述热塑性材料施加所述压实压力之前开始。


6.如权利要求1所述的方法，其中，所述菲涅耳表面被配置为形成菲涅耳微结构，所述菲涅耳微结构具有在大约10μm至500μm的范围内的台阶高度和在大约5mm至250μm的范围内的台阶宽度。


7.如权利要求1所述的方法，其中，所述压实压力和/或所述加热温度维持至少5秒。


8.如权利要求6所述的方法，其中，所述压实压力和所述加热温度维持10秒到60秒。


9.一种用于生产注射成型的光学制品的注射成型系统，所述注射成型系统包括：
模具，所述模具具有用于接收热塑性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：HW·邱，S·卢瓦塞勒，
申请(专利权)人：依视路国际公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR