本發(fā)明涉及一種制造多層塑料透鏡的方法，其中，在注塑設(shè)備中，將塑料材料的多個(gè)中間層相繼地在不同的型腔中注射成型在基礎(chǔ)部分上。

一段時(shí)間以來，已經(jīng)嘗試取代玻璃用塑料來制造光學(xué)部件，例如塑料透鏡，因?yàn)樗芰夏軌蚋菀椎丶庸ぃ貏e是更具成本效益。然而，如果光學(xué)部件或塑料透鏡具有相對(duì)較大的厚度，正如例如雙凸透鏡就是這種情況，則可能會(huì)出現(xiàn)以下問題：在塑料的冷卻階段中透鏡的外部區(qū)域和邊緣區(qū)域比透鏡的芯部進(jìn)行得更快，造成因熱應(yīng)力引起的機(jī)械損傷并且至少造成透鏡光學(xué)特性的變化。為了避免這樣的問題，已知構(gòu)造由兩個(gè)逐個(gè)涂覆的同一塑料材料的層組成的相應(yīng)透鏡。為此，例如在第一型腔內(nèi)由塑料材料注射成型出基礎(chǔ)部分。只要該基礎(chǔ)部分具有足夠的強(qiáng)度，則將注塑模具打開并這樣調(diào)節(jié)，以使該基礎(chǔ)部分布置在第二型腔內(nèi)，在該第二型腔內(nèi)由塑料材料注射成型第二層，其中形成第一層的基礎(chǔ)部分和經(jīng)注射成型的第二層連接成同一單片部件。在接下來的工作步驟中，在同一單片部件上在相應(yīng)的型腔內(nèi)注射成型全部由相同的塑料材料組成的第三層、第四層等。

在此特別困難的是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的連續(xù)制造方法，這是因?yàn)椴煌膶泳哂胁煌某叽绾秃穸炔⒁虼艘残枰煌挠不瘯r(shí)間和注射成型參數(shù)。已經(jīng)表明，多層單片光學(xué)塑料透鏡的制備通常是非常耗時(shí)的，因此成本很高。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種制造多層塑料透鏡的方法，用該方法能夠以良好的質(zhì)量快速且低成本地制造相應(yīng)的塑料透鏡。

該技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求1的特征的方法來解決。在此，在注塑設(shè)備中，首先將塑料材料的多個(gè)中間層相繼地在不同的型腔中注射成型在基礎(chǔ)部分上，其中，至少若干個(gè)型腔具有共同的第一澆注系統(tǒng)，所述第一澆注系統(tǒng)具有共同的進(jìn)料裝置。所述第一澆注系統(tǒng)通常是所謂的熱流道系統(tǒng)，正如在塑料和特別是熱塑性塑料的機(jī)械注塑方法中常見的那樣，并且其相對(duì)于其余的注塑模具是熱絕緣的并且溫度調(diào)節(jié)地較高。

本發(fā)明基于的認(rèn)知在于，用來施加或噴射(或稱為注射成型)中間層的工藝參數(shù)對(duì)于成品塑料透鏡的光學(xué)質(zhì)量來說不是決定性的，而是說，以優(yōu)化的工藝參數(shù)構(gòu)建并施加外部的層對(duì)于塑料透鏡的光學(xué)性質(zhì)才是關(guān)鍵的。因此，根據(jù)本發(fā)明設(shè)成，在施加中間層之后，至少通過優(yōu)選地同樣是熱流道系統(tǒng)的第二澆注系統(tǒng)在型腔內(nèi)注射成型由塑料材料構(gòu)成的外層。第二澆注系統(tǒng)有專用的進(jìn)料裝置和專用的控制器。由于第二澆注系統(tǒng)的專用的進(jìn)料裝置和專用的控制器，因此一方面可將用來注射成型透鏡外層的工藝參數(shù)精確地調(diào)節(jié)到工藝技術(shù)的框架條件下，另一方面這些工藝參數(shù)可以獨(dú)立于用來制造或注射成型中間層和必要時(shí)基礎(chǔ)部分的那些工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方式中，第二澆注系統(tǒng)的控制器具有用于輸入和注射的塑料材料的溫度的溫度控制裝置和/或能夠調(diào)節(jié)用于將塑料材料注入型腔內(nèi)的壓力的壓力控制裝置。

塑料透鏡具有載體狀的基礎(chǔ)部分，在第一澆注系統(tǒng)的型腔內(nèi)相繼地將這些中間層相疊地注射成型在所述基礎(chǔ)部分上?；A(chǔ)部分可以是預(yù)制的，但是優(yōu)選地設(shè)計(jì)為，基礎(chǔ)部分被整合到制造工藝中并且在該方法的第一步驟中在型腔(優(yōu)選為第一澆注系統(tǒng)的一部分)中形成。在此，基礎(chǔ)部分優(yōu)選地由與中間層相同的塑料材料構(gòu)成，這些中間層隨后在第一澆注系統(tǒng)中注射成型。

這些中間層可以在基礎(chǔ)部分上單側(cè)地逐個(gè)注射成型并且最終被外層覆蓋。這種塑料透鏡在一側(cè)由基礎(chǔ)部分限定邊界，在另一側(cè)由根據(jù)光入射方向設(shè)在光入射側(cè)和/或光出射側(cè)的外層限定邊界。

備選地，可以分別在基礎(chǔ)部分的相對(duì)置的側(cè)面或由基礎(chǔ)部分和至少一個(gè)中間層構(gòu)成的坯料的相對(duì)置的側(cè)面上以兩個(gè)分層的形式分別噴射至少一些中間層、優(yōu)選全部中間層。將第一中間層從相對(duì)置的側(cè)面噴射在基礎(chǔ)部分上。在隨后的工藝步驟中，也將第二中間層從相對(duì)置的側(cè)面噴射在先前進(jìn)行的工藝步驟中形成的先前的第一中間層上。執(zhí)行該過程，直到所有中間層均以兩個(gè)分層的形式分別噴射在先前的工藝步驟中形成的坯料上的相對(duì)置的側(cè)面上。最后，外層也在第二澆注系統(tǒng)中從相對(duì)置的側(cè)面噴射在先前工藝步驟中形成的坯料上，該坯料包括基礎(chǔ)部分和在兩側(cè)噴射的中間層，從而該塑料透鏡在其光入射側(cè)和其光出射側(cè)上分別具有外層的分層。

在本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方式中規(guī)定，所有的中間層和必要時(shí)甚至基礎(chǔ)部分也在第一澆注系統(tǒng)的型腔內(nèi)注射成型或制造，并且僅將塑料透鏡的外層(單側(cè)或雙側(cè)地)在第二澆注系統(tǒng)中注射成型或制造。

然而備選地，也可以通過第二澆注系統(tǒng)注射成型塑料透鏡的外層和至少一個(gè)位于該外層之下的中間層。

優(yōu)選地，基礎(chǔ)部分、所有中間層和外層由相同的塑料材料構(gòu)成，但是也可能的是，外層由另一或至少稍微改變的塑料材料構(gòu)成。

優(yōu)選地，每個(gè)型腔均配有注射通道，通過該注射通道將塑料材料的相應(yīng)質(zhì)量引入型腔內(nèi)。在至少若干個(gè)注射通道中，優(yōu)選地在所有注射通道中的塑料材料的壓力和/或溫度可以分別單獨(dú)地和各自獨(dú)立地控制和調(diào)節(jié)。在此可以規(guī)定，引入第一澆注系統(tǒng)的各個(gè)型腔內(nèi)的塑料材料的質(zhì)量彼此間有最大±10％的偏差，尤其彼此間有最大±5％的偏差，并且特別優(yōu)選地彼此間僅有最大±1％的偏差。在此基本思路是，將各個(gè)中間層的體積并進(jìn)而將分別用于形成各個(gè)中間層而要引入的塑料材料的質(zhì)量設(shè)置成盡可能相同或至少僅有輕微偏差。這使得能夠在第一澆注系統(tǒng)中以連續(xù)生產(chǎn)過程同步地形成這些中間層，因?yàn)楦鱾€(gè)中間層所需的塑料材料的質(zhì)量非常相似或相同，或者因此具有相似或相同的注塑參數(shù)，特別是凝固時(shí)間。由于各個(gè)型腔具有不同的幾何形狀，因此可以通過控制注入壓力來實(shí)現(xiàn)將注入的液態(tài)塑料材料引入型腔內(nèi)。為此，根據(jù)本發(fā)明可以規(guī)定，第一澆注系統(tǒng)的至少若干個(gè)注射通道中，特別是所有注射通道中的塑料材料的壓力可以各自地且彼此獨(dú)立地控制，因此實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化的注入過程。

優(yōu)選地，將所謂的旋轉(zhuǎn)注塑模具用于根據(jù)本發(fā)明的方法，其中兩個(gè)模具半?？梢栽诖蜷_位置相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)，并且因此在所述模具半模中分別構(gòu)建的部分型腔以不同的相互作用形成相應(yīng)的不同型腔。相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)注塑模具從多組分注塑工藝中已知，并且優(yōu)選地與根據(jù)本發(fā)明的方法結(jié)合使用，以由單一的塑料材料逐個(gè)形成具有大約2至3mm的薄中間層的用于光學(xué)塑料透鏡的坯料。

隨后，所述坯料在第二澆注系統(tǒng)中覆蓋注塑外層(überspritzt)，其中第一澆注系統(tǒng)和第二澆注系統(tǒng)可以在共同的注塑模具中、但彼此獨(dú)立地構(gòu)建。

在本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方式中規(guī)定，引向第一澆注系統(tǒng)的各個(gè)型腔的注射通道由共同的進(jìn)料通道供應(yīng)塑料材料。在共同的進(jìn)料通道中，塑料材料處于預(yù)定壓力下，該預(yù)定壓力優(yōu)選地高于將塑料材料注入到各個(gè)型腔內(nèi)的壓力。進(jìn)料通道中的壓力與進(jìn)入相應(yīng)型腔內(nèi)的實(shí)際注入壓力之間的壓力降如下實(shí)現(xiàn)，即，降低注射通道中的塑料材料的壓力并且適配于用于相應(yīng)型腔或要在該型腔內(nèi)形成的中間層的最佳值。在本發(fā)明的可能的設(shè)計(jì)方式中，這可以如下實(shí)現(xiàn)，即通過減小相應(yīng)注射通道的橫截面來控制這些型腔內(nèi)的塑料材料的壓力，其中例如在每個(gè)注射通道中均布置可調(diào)節(jié)的節(jié)流點(diǎn)。

特別是在通過相繼地施加不同的中間層來形成凸形塑料透鏡時(shí)，每個(gè)層分別都比位于其下的層具有更大的面積。如果可用于形成各個(gè)中間層的塑料質(zhì)量相同或至少大致相同，則這些層各不相同。已經(jīng)證明在這種情況下有利的是，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地規(guī)定，塑料透鏡的各個(gè)中間層被構(gòu)造為具有不同的層厚度，其中第(n+1)層的層厚度小于之前形成的第n層的層厚度。

以下參照附圖根據(jù)實(shí)施例的描述闡述本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和特征。在附圖中：

圖1示出通過根據(jù)第一實(shí)施例逐層構(gòu)造的塑料透鏡的橫截面，

圖2示出通過根據(jù)第二實(shí)施例逐層構(gòu)造的塑料透鏡的橫截面，

圖3示出用于根據(jù)本發(fā)明的方法制造多層塑料透鏡的注塑設(shè)備的示意圖，

圖4示出根據(jù)圖3的注塑設(shè)備的變型方案。

圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的剖切多層塑料透鏡10得到的橫截面。塑料透鏡10具有載體狀的基礎(chǔ)部分11，在基礎(chǔ)部分11上施加多個(gè)相疊布置的層。將第一中間層12在一側(cè)上噴射在基礎(chǔ)部分11上。在第一中間層12上施加第二中間層13，該第二中間層13被第三中間層14覆蓋。在其上再施加覆蓋第三中間層14的第四中間層15。最后，施加覆蓋所有中間層12、13、14、15的外層16，其平滑地過渡到基礎(chǔ)部分11中。所有層均由相同的塑料材料組成，從而由同一材料形成逐層構(gòu)造的單片體。

如圖1所示，所有層都是僅在單側(cè)布置在基礎(chǔ)部分11上，使得塑料透鏡10在其完成狀態(tài)下在一側(cè)由基礎(chǔ)部分11，在另一側(cè)由外層16限定邊界。圖2示出了改進(jìn)的實(shí)施例，其中將這些層雙側(cè)地施加在基礎(chǔ)部分11上。正如第一實(shí)施例，在圖2所示的塑料透鏡10的實(shí)施例中設(shè)有載體狀的基礎(chǔ)部分11，該基礎(chǔ)部分11在第一步驟中在雙側(cè)上設(shè)置第一中間層12的塑料材料。第一中間層12的被布置在基礎(chǔ)部分11的相對(duì)置兩側(cè)上的這些分層分別被第二中間層13的相應(yīng)的分層覆蓋。隨后，逐個(gè)地在兩側(cè)施加第三中間層14和第四中間層15的分層。最后，在由基礎(chǔ)部分11和中間層形成的坯料的兩側(cè)上噴射外層16，使得塑料透鏡10在基礎(chǔ)部分11的兩側(cè)上設(shè)有由四層中間層12、13、14、15和外側(cè)覆蓋的外層16形成的層結(jié)構(gòu)。

圖3示出用來根據(jù)本發(fā)明方法制造按圖1或圖2的塑料透鏡10的注塑設(shè)備20的示意圖。注塑設(shè)備20包括模具部件21，其中形成有多個(gè)型腔，即第一型腔22、第二型腔23、第三型腔24、第四型腔25和第五型腔26。在所示的實(shí)施例中，這些型腔并排布置成一列，但是也可以并且甚至優(yōu)選地將這些型腔布置成分布在可旋轉(zhuǎn)模具部件的外周上。

為了制造塑料透鏡，通過未示出的另外的模具部件以常規(guī)方式封閉這些型腔，并且將相同的塑料材料在一次所謂的注射中同時(shí)引入所有型腔22、23、24、25、26中。

注塑設(shè)備20包括第一澆注系統(tǒng)33和完全獨(dú)立于第一澆注系統(tǒng)33的第二澆注系統(tǒng)34，其中，優(yōu)選地分別涉及所謂的熱流道系統(tǒng)。第一澆注系統(tǒng)33包括模具部件21的型腔22、23、24、25和26。

塑料材料位于僅示意示出的塑料儲(chǔ)庫29中，共同的進(jìn)料通道35從該塑料儲(chǔ)庫29引向型腔22、23、24、25、26。從進(jìn)料通道35向每個(gè)型腔都分支出專用的注射通道36。在每個(gè)注射通道36中均布置有可調(diào)節(jié)的節(jié)流點(diǎn)形式的壓力控制裝置32。另外，在每個(gè)注射通道36中均布置有溫度控制裝置31，通過該溫度控制裝置可以控制相應(yīng)的注射通道36內(nèi)的塑料材料的溫度。

此外，注塑設(shè)備32包括第二澆注系統(tǒng)34，其具有形成在模具部件28中的第六型腔27，可將塑料材料通過注射通道36從塑料儲(chǔ)庫30引入第六型腔27中。在注射通道36中同樣布置有溫度控制裝置31和壓力控制裝置32。

第一澆注系統(tǒng)33和第二澆注系統(tǒng)34可以構(gòu)建在共同的注塑模具中，但是也可以為每個(gè)澆注系統(tǒng)均提供專用的注塑模具，然而其中關(guān)鍵在于澆注系統(tǒng)33和34可以彼此獨(dú)立地控制和操作。接下來參考圖3詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的用于制造塑料透鏡的方法。

在制造過程的起始階段，僅將塑料材料注入第一澆注系統(tǒng)23的第一型腔22內(nèi)，而其它型腔仍然封閉。在第一型腔22中形成載體狀的基礎(chǔ)部分11。隨后，打開模具并且將模具部件如此相對(duì)彼此調(diào)節(jié)，使得先前在第一型腔22中形成的基礎(chǔ)部分11現(xiàn)在處于第二型腔23中。在關(guān)閉模具部件之后，將塑料材料注入到第二型腔23內(nèi)，由此將第一中間層12(單側(cè)或雙側(cè))注射在基礎(chǔ)部分11上，由此形成所謂的第一坯料。同時(shí)，將塑料材料再次注入到第一型腔22內(nèi)，由此形成另外的基礎(chǔ)部分11。另外的型腔在此仍然封閉。

隨后，將模具部件再次打開并且相對(duì)彼此調(diào)節(jié)，使得包括基礎(chǔ)部分11和第一中間層12的第一坯料現(xiàn)在布置在第三型腔24中并且先前在第一型腔22中形成的基礎(chǔ)部分11現(xiàn)在布置在第二型腔23中。將模具部件再次關(guān)閉，并且將塑料材料注入到第一、第二和第三型腔22、23和24中。在此，在第一型腔22內(nèi)形成另外的基礎(chǔ)部分11。在第二型腔23內(nèi)，在先前形成的基礎(chǔ)部分11上注射成型第一中間層12，并且在第三型腔內(nèi)，在具有基礎(chǔ)部分11和第一中間層12的第一坯料上注射成型第二中間層13，由此形成所謂的第二坯料。第四腔25和第五腔26在此仍然閉合。

隨后，將模具部件再次打開并且相對(duì)彼此調(diào)節(jié)，使得由基礎(chǔ)部分11、第一中間層12和第二中間層13組成的第二坯料然后被布置在第四型腔25中。同時(shí)，先前在第二型腔23中制造的由基礎(chǔ)部分11和第一中間層12組成的第一坯料處于第三型腔24中。先前在第一型腔22中形成的基礎(chǔ)部分11處于第二型腔23中。再次關(guān)閉模具部件，將塑料材料注入到型腔內(nèi)。該方法相應(yīng)地持續(xù)進(jìn)行。

以這種方式，在五個(gè)工藝步驟中在第一澆注系統(tǒng)33中形成具有載體狀的基礎(chǔ)部分11的坯料，四個(gè)中間層12、13、14、15在該坯料上根據(jù)圖1單側(cè)地或根據(jù)圖2雙側(cè)地彼此相疊且彼此覆蓋地布置，其中基礎(chǔ)部分11和所有中間層12、13、14、15均由相同的塑料材料組成。在隨后的工藝步驟中，將該坯料從第一澆注系統(tǒng)33移除并放置于第二澆注系統(tǒng)34的第六型腔27中并且在那里要么根據(jù)圖1單側(cè)地要么根據(jù)圖2雙側(cè)地用外層16包覆注塑，其中用于外層16的塑料材料從第二澆注系統(tǒng)34的塑料儲(chǔ)庫30中取出。在此可以涉及與第一澆注系統(tǒng)33的塑料材料相同的塑料材料或者也可以涉及與此不同的塑料材料。

在施加了外層之后，完成注射過程并且塑料透鏡被逐層地制造，其中可以以常規(guī)方式進(jìn)行可能的后處理。

形成塑料透鏡的層被連接成單片的一件式整體，在其上在這些層之間不會(huì)識(shí)別出交界面。

因?yàn)橥鈱?6在專用的第二澆注系統(tǒng)34中制造，所以適用于外層16的制造的工藝參數(shù)可以最佳地適配于外層16的要求，相較而言，在澆注系統(tǒng)33中通過能夠以良好品質(zhì)快速制造坯料的參數(shù)配置來制造基礎(chǔ)部分11和所述中間層。

圖4示出以根據(jù)圖3的注塑設(shè)備的變型形式的注塑設(shè)備20。根據(jù)圖4的注塑設(shè)備20與根據(jù)圖3的注塑設(shè)備的區(qū)別在于，在第二澆注系統(tǒng)34中逐個(gè)地形成最后的中間層15和外層16二者，而在第一澆注系統(tǒng)33中僅形成基礎(chǔ)部分11和三個(gè)中間層12、13和14。為此，第五型腔26和第六型腔27二者均在第二澆注系統(tǒng)34的模具部件28中構(gòu)造，它們可以從塑料儲(chǔ)庫30經(jīng)由進(jìn)料通道37和各一個(gè)注射通道36供應(yīng)塑料材料。在每個(gè)注射通道36中均以上述方式設(shè)置溫度控制裝置31和壓力控制裝置32。在該情況下，要在第一澆注系統(tǒng)33和第二澆注系統(tǒng)34之間轉(zhuǎn)換的坯料包括載體狀的基礎(chǔ)部分11以及根據(jù)圖1單側(cè)地或根據(jù)圖2雙側(cè)地施加的三個(gè)中間層12、13、14。在該坯料在第二澆注系統(tǒng)34中的轉(zhuǎn)換之后，在那里在第五型腔26內(nèi)注射成型最后的中間層，隨后在另外的工藝步驟中在第六型腔27內(nèi)注射成型外層16。