纯模制的光学物品和制造该物品的方法技术

提供了一种注模装置和使用方法以生产纯模制的光学物品。通过控制树脂的冷却轮廓减小了边缘波偏差。该装置可被配置为包括至少一个热控制元件，其被放置为与模腔的边缘相邻。当增塑树脂已被注入模腔后，模腔的边缘可相对于模腔的中心被热调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景专利技术的领域本专利技术一般涉及光学应用中使用的注模物品。这些物品可包括光学镜片和光碟。 更具体地，本专利技术涉及用于生产纯模制的光学物品的方法和装置，这些纯模制的光学物品 被形成以通过注模物品的差温冷却减小和/或消除沿着其外围边缘的光学畸变。相关技术的描述用于光学应用中的注模物品必须形成为具有精确轮廓、光学光滑的外表面的无气 泡体。通常，这些物品是由合成树脂制成的，并且被模制为期望的最终形状。因此，例如用 于数据存储的光碟和包括眼科镜片的眼镜镜片等物品可被快速、廉价地制成，并且提供各 种期望的物理特征。注模工艺具有如下基本步骤塑化、注射、冷淬(chill)和脱模。这些步骤彼此不 同并且必须正确地执行每个步骤以确保利用注模工艺生产了尺寸精确且光学上可接受的 物品。在塑化步骤期间，例如聚合物等的材料被加热直到材料被熔化为止。塑化步骤将 材料从在室温时形成的一般硬的、通常颗粒状的转化为具有对于在材料的正确熔化温度时 在注模工艺中使用是必要的浓度的液体。然后，塑化材料被注入模具中直到它完全填充模 腔为止。在模腔被完全填充以后，材料被允许冷却。在通常被称作冷淬的步骤中，热量从塑 化材料处被移除以将它从液体稠度转化回其原始的固体、坚硬状态。当材料冷却时，它也收缩。最后，当材料被固化以后，模制零件然后可从模腔中脱模。因此，模腔被打开，冷却 的模制零件从模腔中被释放或排出。当创建注模的眼镜镜片时，制造商通常使用具有模腔的模具，其被配置为生产具 有比生产期望尺寸的镜片所需的尺寸更大尺寸的模制零件。通常被称作镜片毛坯的模制 零件通常限定了远大于最终的切割镜片的周边的周边。一旦制备了镜片毛坯，则由此切割 镜片。因为注模镜片毛坯可被形成以限定各种期望的几何结构，并且镜片可利用一种方式 从毛坯处切割以继承毛坯的期望的几何形状，因此该方法是有用的。例如，镜片毛坯可被 形成为平面镜片毛坯，或者它可限定简单的或复杂的弧形轮廓，例如圆柱体或球体表面的 一部分的弧形轮廓。2001年1月2日授权的题为“Decentered Noncorrective Lens For Eyewear (用于眼镜的偏轴非矫正镜片)，，的第6，168，271号美国专利中说明了这些原理。在制备了镜片毛坯以后，将其切割以限定期望的、最终形状的镜片。在制备最终镜 片时该步骤包括考虑光轴相对于最终镜片的方向、镜片将被接收的轨道的形状和方向以及 最终精确地切割镜片毛坯以生产具有期望的光学质量和形状的最终镜片。此后，镜片毛坯 的剩余材料通常被丢弃。因此，通过模制工艺生产的毛坯上的边缘瑕疵未转移到成品镜片 上。一旦从毛坯切割了最终镜片，那么可使最终镜片的边缘变得光滑或将其磨光以准备安装在眼镜架上。例如，当与仅包围镜片的一部分的眼镜架一起使用时，镜片的暴露的周 边应该是平滑的以在美观和物理上是可接受的。然而，当与包围镜片的整个外围的眼镜架 一起使用时，镜片的边缘可能不需要被磨光或变得平滑。因此，根据该应用和最终镜片将被 配对的眼镜架，在从镜片毛坯切割最终镜片以后，可能需要额外的精整加工操作。
技术实现思路
根据本文公开的实施方式中的至少一个实施方式，认识到使用镜片毛坯来形成最 终镜片产品导致有价值的镜片材料的浪费，其经常需要精整加工操作以产生有用的最终产 品，而且是耗时且效率低的过程。因此，根据本文公开的实施方式中的至少一个实施方式， 认识到在本领域中需要提供一种改进的注模工艺和装置，借此可将模制物品模制成净形或 最终形状，从而消除切割或精整加工步骤。更具体地，在本领域中需要这样一种改进的注模 工艺和装置，其所生产的纯模制物品的外围边缘不会变厚或者不具有可从传统模制工艺中 的镜片和毛坯中看到的边缘波。在通过传统注模工艺形成的整个模制物品中看似不容易获得恒定的厚度或均勻 的表面曲率。这一挑战至少是由于在冷却过程中熔化的树脂的不均勻的结晶经常导致物品 的局部体积变化、分子徙动、以及收缩或变薄而出现的。在典型的模制条件下，在整个模制 物品中通常存在结晶度的显著变化。至少由于这一原因，才需要镜片毛坯来生产沿着其外 围或周边不具有光学畸变的最终镜片。进一步，至少由于这一原因，用于数据存储的光碟迄 今不能沿着其外围来存储额外的数据。在整个模制物品中晶体一致性的变化随着非结晶的增塑材料的冷却而出现。在冷 却时，材料的外围部分往往以比中心部分更快的速度冷却，而中心部分一般比外围部分保 持在熔化温度以上的时间更久。在冷却过程中，树脂将经历结晶。通常，由于结晶材料比非 结晶材料占据更小的体积，因此在模制物品中不同位置的正常的差温冷却速度经常在物品 中产生体积的变化。对于模制的镜片或光碟而言，物品的外围边缘在中心区域之前固化。随着在模制 腔边缘的树脂的冷却，邻近的熔化的聚合物被迫加入晶体结构中。这导致了填充模腔的全 厚度的固化的镜片边缘。但是随着镜片中心的冷却，没有额外的熔化的树脂来补偿收缩。因 此，镜片中心部分收缩到比边缘部分薄的厚度。结果是，变厚的小珠或波包围镜片或光碟的 外围边缘。根据本文公开的实施方式可以认识到，如果人们能够创造一种能够避免变厚的边 缘的模制装置和方法，则可制造“纯模制(net-molded) ”形状或最终形状的高精度的光学模 制物品。因此，根据本专利技术的一个实施方式，提供了一种用于形成纯模制光学零件的注模 装置，所述纯模制光学部分沿着其周边具有减少的光学畸变。所述装置可包括用于限定模 腔的模具和与所述模腔热连通的至少一个热调节元件。所述模腔可包括外围边缘和内部中 心部分。所述热调节元件可被配置为相对于所述物品的中心部分的硬化延迟所述物品的 外围边缘的硬化。在本专利技术的一种实施中，这涉及向外围边缘供应热量，以使其与中心部分 基本上同时固化或在中心部分固化之后固化。可选地，所述中心部分可被冷却以与沿着外围边缘的冷却速度保持同步或超过外围边缘的冷却速度。本文将主要从涉及向外围边缘供 应热量的实施方面描述本专利技术的实施方式，但是应理解，更宽的专利技术在于调节注模树脂的 冷却速度，以允许中心部分在外围部分之前下降到例如树脂的玻璃化转变温度的硬化温度 以下。 所述加热元件可靠近模腔的周边延伸。在一些实施方式中，所述加热元件可布置 在靠近模腔的周边延伸的第一通道中。所述加热元件可被安置在与所述模腔的周边相距第 一距离处。所述加热元件可被配置成控制模具在模腔的周边周围和/或靠近模腔的周边的 温度，以减慢外围区域中光学零件的冷却速度，以便更接近地符合腔内部的冷却速度。 在一些实施方式中，所述第一通道可形成于模具的校准板部分内。所述光学插入 部分可由不包括热通道的连续的材料片形成。所述第一通道可连续或不连续地围绕所述模 腔的周边延伸。在一些实施方式中，所述第一通道可围绕所述模腔的周边的至少一部分连 续地延伸。例如，所述第一通道可围绕所述模腔的周边的至少50%连续地延伸。此外，所述 第一通道可围绕所述模腔的周边的至少75%连续地延伸。最后，所述第一通道可围绕所述 模腔的整个周边连续地延伸。所述模具可包括具有第一热导率的导热材料，所述模具可进一步包括在其中靠近 所述加热元件形成的绝缘间隙，以使得所述加热元件布置在所述模腔和所述绝缘间隙之 间。所述绝缘间隙可限定第二热导率。所述第二热导率可小于所述模具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成纯模制光学零件的注模装置，所述纯模制光学零件沿着其周边具有减少的光学畸变，所述装置包括：　　模具，包括光学插入部分和校准板部分，所述光学插入部分可相对于所述校准板部分移动，所述光学插入部分和所述校准板部分被配置成限定出模腔，所述模腔限定出周边和安置在所述模腔的所述周边内的内部部分，所述模具限定出大体上指向所述模腔的内部部分的腔内部方向；以及　　加热元件，其靠近所述模腔的周边延伸并且被安置在与所述模腔的周边相距第一距离处，所述加热元件被配置成控制所述模具在所述模腔的周边的周围的温度，以允许在所述腔内部方向上所述光学零件的差温冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-9 12/118,5061.一种用于形成纯模制光学零件的注模装置，所述纯模制光学零件沿着其周边具有减 少的光学畸变，所述装置包括模具，包括光学插入部分和校准板部分，所述光学插入部分可相对于所述校准板部分 移动，所述光学插入部分和所述校准板部分被配置成限定出模腔，所述模腔限定出周边和 安置在所述模腔的所述周边内的内部部分，所述模具限定出大体上指向所述模腔的内部部 分的腔内部方向；以及加热元件，其靠近所述模腔的周边延伸并且被安置在与所述模腔的周边相距第一距离 处，所述加热元件被配置成控制所述模具在所述模腔的周边的周围的温度，以允许在所述 腔内部方向上所述光学零件的差温冷却。2.如权利要求1所述的注模装置，其中所述加热元件包括靠近所述模腔的周边延伸的 第一通道 。3.如权利要求2所述的注模装置，其中所述第一通道形成于所述模具的所述校准板部 分内。4.如权利要求2所述的注模装置，其中所述第一通道围绕所述模腔的周边的至少75% 连续地延伸。5.如权利要求2所述的注模装置，其中所述第一通道包围所述模腔的周边。6.如权利要求5所述的注模装置，其中所述第一通道大体上布置在所述模腔的下方。7.如权利要求2所述的注模装置，其中所述第一通道限定出大体上相对于所述模腔垂 直定向的椭圆形截面。8.如权利要求2所述的注模装置，进一步包括布置在第二通道中的冷却元件，所述第 二通道在大体上与所述腔内部方向相反的方向上与所述第一通道的远端隔开，所述冷却元 件被安置在与所述模腔的周边相距第二距离处，所述第二距离大于所述第一距离，所述冷 却元件被配置成从所述模具移除热量。9.如权利要求1所述的注模装置，其中所述光学插入部分由不包括热通道的连续的材 料片形成。10.如权利要求1所述的注模装置，其中所述模具包括具有第一热导率的导热材料，所 述模具进一步包括在其中靠近所述加热元件形成的绝缘间隙，以使得所述加热元件布置在 所述模腔和所述绝缘间隙之间，所述绝缘间隙限定了第二热导率，所述第二热导率小于所 述模具的所述第一热导率，以减少在大体上与所述腔内部方向相反的方向上来自于所述加 热元件的热量损耗。11.如权利要求1所述的注模装置，其中所述模腔限定出用于纯模制光学镜片的几何 形状。12.如权利要求1所述的注模装置，其中所述模腔限定出用于纯模制的光碟的几何形状。13.一种用于减少沿着注模的光学零件的外围的光学畸变的注模装置，所述装置包括由多个模制零件形成的模腔，所述模腔限定出腔周边和腔中心，...

【专利技术属性】
技术研发人员：加德纳韦德，艾伦麦克修，拉利布特里尔，
申请(专利权)人：奥克利有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]