專利名稱：適用于生產(chǎn)涂敷薄膜的彎曲基片的工藝的制作方法
適用于生產(chǎn)涂敷薄膜的彎曲基片的工藝 本發(fā)明涉及一種適用于生產(chǎn)涂敷薄膜的彎曲基片的工藝。很多產(chǎn)品的制造需要在基片上涂敷薄膜，以便提供具有至少一項附加功能或呈現(xiàn)新的美學外觀的基片。但是，當需要涂敷薄膜的基片表面(也稱之為基片的接收表面)是彎曲的時就常常會出現(xiàn)一些困難。在本說明中，彎曲的表面通常是指連續(xù)的表面，其表面上沒有臺階和凸起，從而在表面的任意一點都存在著兩個曲率數(shù)值，這些曲率數(shù)值可以在表面上互相遠離的點與點之間變化。它們在沿著交于該表面上同一點的兩條垂直方向上也可以是相等的，這類表面也稱之為擬球型曲面。但是，通常該薄膜初始是平面形狀的，當這些薄膜具有彈性時，能夠改變成圓柱形狀。的確，這種形狀使得薄膜有可能被纏繞成卷筒狀，這就非常便于儲存、搬運以及甚至于加載到轉(zhuǎn)化裝置上。但是，除非薄膜具有非常好的彈性或者非常好的塑性，否則這些薄膜就不能涂敷至沿著兩個方向是非零曲率的表面，而不產(chǎn)生波紋、收縮、延伸、裂紋甚至撕裂。對 很多產(chǎn)品來說，這類缺陷是不能被接受的，尤其是需要滿足光學質(zhì)量要求時。對眼科應(yīng)用來說更是如此，缺陷可能出現(xiàn)在鏡片的表面，當鏡片上出現(xiàn)的缺陷足夠小時，這些缺陷會造成光的漫射和虹色效應(yīng)，或者這些缺陷會影響眼鏡鏡片使用者的清晰通透性。因為這個問題，人們常常是在將薄膜涂敷在接收表面之前對該薄膜進行預成型。因此，首先為該薄膜提供彎曲的形狀，其曲率大小比初始平面形狀的薄膜的曲率更接近于接收表面的曲率。眾所周知的預成型方法是熱擠壓和熱壓印，在這類工藝中加熱薄膜并迫使其與一個或多個彎曲的參考表面相吻合。已知生產(chǎn)涂敷薄膜的彎曲基片的工藝通常包括下述連續(xù)步驟/I/提供具有彎曲接收表面的基片；/2/預成型薄膜，以便于為薄膜提供彎曲形狀；/4/通過將薄膜涂敷于基片的接收表面上，使用設(shè)置在兩者之間的永久粘結(jié)方式，將薄膜與基片組裝在一起；以及/5/將組裝薄膜的基片加熱至組裝后的溫度。步驟/5/可以多種不同的目的來實施，包括但不限制，粘結(jié)方式的固化，在基片或薄膜上的至少一層涂層的再沉積，對組裝薄膜的基片進行加工的再加工步驟，以及在產(chǎn)品使用壽命內(nèi)可能遇到的各種溫度暴露。但是，步驟/2/所實施的預成型工藝在該薄膜內(nèi)產(chǎn)生永久性的應(yīng)力，會在一段時間之后形成產(chǎn)品的缺陷。例如，這種缺陷可能是薄膜和基片之間的分層，它會在產(chǎn)品使用壽命內(nèi)的質(zhì)保期過后出現(xiàn)。這類分層包括薄膜從基片局部分離或者剝離，出現(xiàn)在分離力變得大于將薄膜保持在基片上所使用的粘結(jié)方式的內(nèi)聚力或粘附力的地方。尤其是，這種缺陷可能出現(xiàn)在步驟/5/的熱處理中。當溫度達到步驟/5/中的最高溫度時，若基片所具有的楊氏模量小于薄膜在同一溫度下的楊氏模量，會出現(xiàn)其它問題。在這種情況下，薄膜內(nèi)的應(yīng)力，尤其是在步驟/2/中所產(chǎn)生的應(yīng)力，會導致在組件中的基片的接收表面產(chǎn)生形變。然后，涂敷薄膜的接收表面的最終形狀就無法得到控制，并使得成品超出指標，尤其是，當基片是基于低玻璃軟化溫度的塑性材料時以及當步驟/5/中熱處理的最高溫度高于基片的玻璃軟化溫度時，會出現(xiàn)這種狀況。這對于光學應(yīng)用和眼科應(yīng)用尤為重要，會使得很多產(chǎn)品因為基片接收表面的最終形狀影響產(chǎn)品的光學性能而不合格。因此，本發(fā)明的目的是生產(chǎn)涂敷薄膜的彎曲基片且成品的基片接收表面沒有缺陷和形變。根據(jù)本發(fā)明，在包含上述步驟的工藝中，步驟/2/所提供給薄膜的曲率高于基片接收表面的曲率。另外，該工藝在步驟/2/和步驟/4/之間還包含步驟/3/，該步驟/3/包括下述子步驟/3-a/以遞增溫度將薄膜加熱至預組裝溫度，其中，遞增溫度經(jīng)過至少30分鐘從50°C升至預組裝溫度，且預組裝溫度高于步驟/5/的組裝后的溫度；以及/3-b/將薄膜保持在等于或高于預組裝溫度之中持續(xù)至少一個小時。這種預組裝熱處理減小了步驟/2/后薄膜所呈現(xiàn)的應(yīng)力，以便于抑制否則在步驟/5/加熱過程之中或之后有可能出現(xiàn)的缺陷。這種預組裝熱處理也避免了基片接收表面由薄膜所引起的形變，尤其是當基片材料的玻璃軟化溫度低于步驟/5/中所實施的組裝后的熱處理的溫度時。重要的是，步驟/3/的預組裝熱處理的最高溫度，即所謂的預組裝溫度，高于步驟/5/的組裝后熱處理的最高溫度，即所謂的組裝后的溫度。尤其是，這種方法確保沒有任何應(yīng)力殘留于薄膜中，該應(yīng)力的殘留有可能足以在步驟/5/中使基片的接收表面產(chǎn)生缺陷或形變。因此，本發(fā)明允許使用基于塑性材料的基片，只要該材料的玻璃軟化溫度低于100°c，可能介于75°C至85°C之間。在本發(fā)明的可能實施例中，所述薄膜可以包括多層結(jié)構(gòu)，包括聚乙烯醇基的層和分置在該聚乙烯醇基的層兩個相對面上的兩層三乙酰纖維素基的層。那么，預組裝溫度高于或等于105°C。在本發(fā)明的多個實施例中，下述改進措施可以單獨使用或與另一些組合使用-在步驟/2/中薄膜所具有的曲率大于在步驟/I/中提供的基片接收表面的曲率，其曲率差大于O. 5屈光度；-薄膜可通過熱壓成型具有步驟/2/中的彎曲形狀；-在子步驟/3-a/中的遞增溫度可以是隨著時間而線性增加的；-在子步驟/3-b/中，將薄膜保持在等于或高于預組裝溫度之中持續(xù)至少兩個小時；以及-步驟/5/適用于把涂層提供至與薄膜相組裝的基片上，或者處理在與薄膜相組裝的基片上的涂層。對于光學領(lǐng)域的實施例，基片可以是透鏡或者是半成品透鏡，為了清晰通透性，薄膜是透明的。于是，本發(fā)明是尤其有利的，因為沒有實施步驟/3/所可能出現(xiàn)的缺陷都是可見的并且接收表面的形變有可能導致大批成品的報廢。對于眼科領(lǐng)域的實施例，基片可以是眼鏡鏡片或者是半成品的眼鏡鏡片，薄膜也是透明的。于是，本發(fā)明可減少或抑制眼科質(zhì)量要求之外的光學和美學的缺陷。尤其是，薄膜可以是應(yīng)用于光學應(yīng)用或眼科應(yīng)用的光偏振膜。、
參照以下附圖
，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在以下本發(fā)明的非限制性的詳細說明中進行闡述，附圖包括-圖Ia和Ib分別是實施本發(fā)明所使用的薄膜和基片的剖面圖；以及-圖2a至2d說明了根據(jù)本發(fā)明的工藝的連續(xù)步驟。為了解釋 說明，現(xiàn)描述的本發(fā)明的實施例屬于眼科領(lǐng)域，適用于生產(chǎn)涂敷有光偏振膜的眼鏡的鏡片。如圖Ia所示，該薄膜10是多層透明結(jié)構(gòu)。該薄膜10包括聚乙烯醇或聚乙烯醇基的層1，該層I處于兩層三乙酰纖維素或者三乙酰纖維素基的層2和3之間。層2和層3為層I提供合適的化學保護和物理保護，它們的厚度各約為1(^!11(微米)。層I約為ΙΟΟμπι厚。薄膜還包括分色類的物質(zhì)，用以吸收已經(jīng)預定偏振方向的光輻射。這種薄膜10是眾所周知的且可以商業(yè)化供應(yīng)。該薄膜的最初供應(yīng)形狀是平面板或被纏繞成卷帶，在后一種情況中，該卷帶可以展開，使得薄膜的初始形狀也是制成平面的?；?0是眼鏡鏡片的基片，它可以是成品眼鏡的鏡片也可以是半成品眼鏡的鏡片?；?0具有兩個彎曲的光學表面，如圖Ib所示第一個凸起的表面S1趨于背向眼鏡佩戴者的眼睛的方向，以及凹起的表面&趨于朝向眼睛佩戴者的眼睛的方向。表面S1和表面S2可以是球面的、復曲面的或者是復合的，即在該表面上沿著兩個垂直方向的曲率是變化的?；蛘撸砻鍿1和表面S2可以是遞增的表面或者是遞減的表面。在現(xiàn)有方式中，這些曲率產(chǎn)生適用于矯正佩戴者的屈光不正的眼科參數(shù)的數(shù)值。為了解釋說明，基片20的凸起表面S1預期組裝有薄膜10，那么，該表面S1就稱之為接收表面?；?0可以是當前眼科所使用的任意透明材料。尤其是，該材料可能具有溫度小于100°C較低的玻璃軟化溫度。例如，基片20的組成材料可以是I. 67MR7 商業(yè)化產(chǎn)品的材料。于是，該基片20的玻璃軟化溫度在75°C至85°C之間，導致該基片20在100°C時的楊氏模量約為20MPa (兆帕斯卡)。薄膜10在大約100°C時的楊氏模量約為30GPa (千兆帕斯卡)。這樣，如果薄膜10的初始形狀與接收表面S1的初始形狀不同——即曲率數(shù)值不同以及在粘結(jié)時直接迫使薄膜10與表面S1相一致，就會在該薄膜10內(nèi)形成應(yīng)力。然后，將組裝薄膜10的I. 67MR7 基片20加熱至100°C，這些應(yīng)力會引起薄膜10和接收表面S1在形狀上發(fā)生變化。這樣，鏡片的眼科參數(shù)，即，它的球光焦度和散光度就會以不可控的方式發(fā)生改變。另外一種可能性是基片20的材料在100°C時具有較大的楊氏模量，約為薄膜10的楊氏模量或者大于薄膜的楊氏模量。例如，聚酰胺和聚碳酸酯就是這類具有玻璃軟化溫度超過100°C的適用于基片20的塑性材料。在與基片20相組裝時，薄膜10再次與接收表面的形狀相一致。并且即使將組件加熱至大約100°C時，接收表面S1的形狀也不會發(fā)生形變。但是，在薄膜10內(nèi)的應(yīng)力可能會引起在薄膜與基片的粘結(jié)方式出現(xiàn)局部斷裂，導致粘結(jié)方式的分層或失效。也有可能在薄膜10中出現(xiàn)局部缺陷，如裂縫、收縮等。這些分層或者缺陷可能出現(xiàn)在對基片20和薄膜10組裝之后所進行的熱處理的過程中，或者出現(xiàn)在成品鏡片的使用壽命內(nèi)。參照圖2a至2d，首先，預成型薄膜10。該預成型可以采用已知的任一種方法實現(xiàn)，尤其是熱壓成型工藝。圖2a示出了薄膜10因此所具有的曲率大于基片接收表面S1的曲率，以虛線來表示基片的接收表面Sp在現(xiàn)有方法中，薄膜10的曲率越大意味著薄膜10的曲率半徑往往小于表面S1的曲率半徑。標記10/2/表示薄膜10的彎曲形狀是由預成型步驟所產(chǎn)生的，這里，所討論的曲率和曲率半徑是取絕對值，以便于比較。這時，薄膜10和接收表面S1之間的曲率差值較佳為至少O. 5屈光度。例如，接收表面S1的曲率約為5. 33屈光度，在30°C的室溫下的薄膜10的屈光度(對應(yīng)于標記10/2/)約為6. 26屈光度。然后，采用本發(fā)明所介紹的熱處理工藝對薄膜10進行熱處理加工。例如，該熱處理的溫度可以在從50°C至105°C的一個線性遞增范圍內(nèi)保持至少一個小時。隨后，將薄膜10在恒溫105°C下保持至少三個小時。然后，將薄膜10冷卻至室溫。該熱處理可能會釋放在預成型步驟后的薄膜10內(nèi)所存在的一些應(yīng)力，并且薄膜10呈現(xiàn)出形狀記憶的行為。因此，在熱處理結(jié)束后的薄膜10的曲率，如圖2b中的10/3/所標記，可能介于如圖Ia所示的 初始平面形狀與對應(yīng)標記10/2/所示在剛完成預成型步驟后的曲率之間。實際上，薄膜10的曲率因此變得更接近于基片20的接收表面S1的曲率。例如，在預組裝熱處理之后，薄膜10的曲率約為5.61屈光度。然后，在基片20的接收表面S1上或在薄膜10與基片20最終組件中直接面對表面S1的薄膜10的表面上涂敷粘結(jié)材料層4。粘結(jié)材料可以是壓敏型粘合劑或PSA膠。或者，固化劑可以用于該粘結(jié)材料層4。然后，將薄膜10涂敷于接收表面S1上，如圖2c所示。這時，由于基片20的彈性不如薄膜10的彈性好，所以薄膜10的形狀與表面S1的形狀相一致。但是，由于對應(yīng)上述標記10/3/的薄膜的曲率接近于表面S1的曲率，所以在涂敷步驟中不會在薄膜10內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。如圖2d所示，對包括薄膜10和基片20的組件進行進一步的熱處理。該附加的熱處理稱之為組裝后的熱處理。F表示所使用的熱流量。例如，將包括薄膜10和基片20的組件加熱至大約100°C持續(xù)三個小時。該組裝后的熱處理有多種目的。當使用膠水作為層4時，膠水的固化處理是必需的，以便形成在薄膜10和基片20之間的永久粘結(jié)?；蛘撸M裝后的熱處理可有效用于在基片表面S2和/或在朝向遠離基片20方向的薄膜10的表面Siq上沉積至少一層具有功能性的涂層。根據(jù)本發(fā)明，組裝后的熱處理的最高溫度低于在薄膜預成型和將其涂敷于基片20之間所實施的預組裝熱處理的最高溫度。那么，薄膜10不會在組裝后的熱處理過程中產(chǎn)生其它形狀記憶的行為。所以，該組裝后的熱處理本身不會在薄膜10內(nèi)產(chǎn)生顯著的應(yīng)力，使得粘合層4不會斷裂以及在薄膜10中也不會出現(xiàn)缺陷。就
I.67MR7 基片20而言，在完成組裝后的熱處理且冷卻至室溫后，涂敷薄膜10的接收表面S1的曲率約為5. 35屈光度。本發(fā)明的一個特別的益處是只要組裝后的熱處理的最高溫度低于預組裝熱處理的最高溫度，就再也不需要精確的控制組裝后的熱處理的最高溫度。因此，在各種位置都能進行組裝后的熱處理而沒有嚴格的控制要求，因為最終鏡片的球光焦度和散光度不會受到影響。得益于本發(fā)明，由薄膜10和基片20組成的組件是穩(wěn)定的，所以即使在組裝后的熱處理完成后很長一段時間，該組件都不會改變。尤其是，組件的內(nèi)聚力保持強勁，沒有缺陷出現(xiàn)，且接收表面S1的曲率不會改變。顯而易見，關(guān)于所述本發(fā)明的實施例在很多方面有可能得到應(yīng)用和改進。尤其是有可能實施下述變化實施例-曲率數(shù)值可能改變；
-基片20的組成材料可能改變；-三乙酰纖維素層2和層3可能被醋酸丁酯纖維或醋酸丁酯纖維基的層替代，或者被聚酯纖維或聚酯纖維基的層替代；-基于聚醋酸乙烯脂的薄膜I可能被基于聚亞乙烯基的薄膜替代；-薄膜10可能提供著色功能或?qū)夥磻?yīng)變色功能以替代偏振光功能；
-薄膜10可能具有抗反射涂層和/或耐劃傷涂層；-粘結(jié)方式可能改變；以及-組裝后的熱處理可適用于著色或?qū)夥磻?yīng)變色薄膜10的工藝或者耐劃傷涂層的工藝，使得薄膜和/或涂層的功能更加有效。
權(quán)利要求
1.適用于生產(chǎn)涂敷薄膜(10)的彎曲基片(20)的工藝，其包括下列連續(xù)步驟 /I/提供具有彎曲的接收表面(S1)的所述基片(20)； /2/預成型所述薄膜(10)，以便于為所述薄膜(10)提供彎曲形狀； /4/通過將所述薄膜(10)涂敷于所述基片(20)的所述接收表面(S1)上，采用設(shè)置在所述薄膜(10)和所述基片(20)之間的永久粘結(jié)方式，將所述薄膜(10)與所述基片(20)組裝在一起；以及 /5/將組裝所述薄膜(10)的所述基片(20)加熱至組裝后的溫度， 所述工藝的特征在于，在所述步驟/2/中，所述薄膜(10)所具有的曲率大于所述基片(20)的接收表面(S1)的曲率， 以及進一步包括在步驟/2/和步驟/4/之間的步驟/3/，所述步驟/3/包含下述子步驟 /3-a/以遞增溫度的方式將所述薄膜(10)加熱至預組裝溫度，其中，所述遞增溫度經(jīng)過至少30分鐘從50°C升溫至所述預組裝溫度，且所述預組裝溫度高于所述步驟N中的組裝后的溫度；以及 /3-b/將所述薄膜(10)在等于或大于所述預組裝溫度之中保持至少一個小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于，所述基片(20)是基于玻璃軟化溫度低于100°C的塑性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述塑性材料的玻璃軟化溫度介于75°C至85°C之間。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述薄膜(10)包括多層結(jié)構(gòu)，所述多層結(jié)構(gòu)包括聚乙烯醇基的層(I)和分置于所述聚乙烯醇基的層(I)兩個相對面上的兩層三乙酰纖維素基的層，且所述預組裝溫度大于或等于105°C。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述薄膜(10)在步驟/2/中所具有的曲率大于在所述步驟/I/中所提供的基片接收表面(S1)的曲率，其中曲率差大于O.5屈光度。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述薄膜(10)在步驟/2/中所具有的彎曲形狀是通過熱壓成型獲得的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，在所述子步驟/3-a/中的遞增溫度是隨著時間線性增加的。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述薄膜(10)在所述子步驟/3-b/中保持在等于或高于所述預組裝溫度之中持續(xù)至少兩個小時。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述步驟/5/適用于把涂層提供在與薄膜(10)相組裝的基片(20)上，或者處理在與薄膜(10)相組裝的基片(20)上的涂層。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述基片(20)是透鏡或者是半成品的透鏡，并且為了清晰通透性，所述薄膜(10)是透明的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工藝，其特征在于，所述基片(20)是眼鏡鏡片或者半成品的眼鏡鏡片。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的工藝，其特征在于，所述薄膜(10)是光偏振膜。
全文摘要
適用于生產(chǎn)涂敷薄膜(10)的彎曲基片(20)的工藝包括在預成型薄膜步驟和薄膜與基片組裝步驟之間所預成型薄膜的熱處理。預組裝熱處理的最高溫度高于在組裝步驟之后所進行組裝后的熱處理(F)的另一最高溫度。然后，在組裝后的熱處理過程中，基片(20)和薄膜(10)所構(gòu)成的組件就不再改變。尤其是，即使基片(20)具有低玻璃軟化溫度，組裝后的熱處理也不會使基片出現(xiàn)任何缺陷和分層以及彎曲形狀的變化。
文檔編號B29C63/22GK102741035SQ200980163366
公開日2012年10月17日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者瑪吉·亨德里克桑, 羅伯特·J.·里斯特, 賽莫西E.·黑羅德 申請人:依視路國際集團(光學總公司)