專利名稱：用于熱成形塑料薄膜的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于熱成形塑料薄膜的裝置。
背景技術：
已知的是，預先形成塑料薄膜以黏貼至基底的彎曲表面上，以便當隨后將此薄膜與基底裝配在一起時減少在此薄膜中產生的應力。這樣，該薄膜能可被黏貼至該基底的彎曲表面而沒有因黏貼該薄膜使用的工具對該薄膜產生過度的拉伸或折疊、撕裂、變形，或劃痕。為此，使用一種熱成形裝置來預先形成塑料薄膜，該熱成形裝置可包括-具有可變內壓的腔室，此腔室的一側具有開口；-用于在該開口周圍貼附該薄膜的貼附系統，它適于牢固地固定該薄膜的外圍邊緣從而該薄膜封閉并密封該腔室；-用于改變并控制腔室內壓力的系統；-用于測量由貼附系統固定的該薄膜的下陷(“豎直高度straightheight”)的測量系統，此測量系統被安排在腔室外部并面向腔室的開口 ；以及-用于加熱該薄膜的系統，它適于加熱由貼附系統固定的薄膜，并且包括熱空氣鼓風鼓吹單元，該單元被安排成產生在腔室外部流動并與該薄膜接觸的熱空氣流。由貼附系統固定的該薄膜在跨越腔室開口的地方產生形變，該形變隨著腔室內產生的壓力而改變。這樣，該塑料薄膜當受熱時能夠產生形變，當測量腔室開口中該薄膜的下陷時其形變的幅度被控制。還已知的是，將基底放在腔室的內部容積內，并以一定的方式支撐該基底，這種方式適于當該薄膜仍由貼附系統固定在腔室的開口中時控制基底與該塑料薄膜的接近。因此，該熱成形裝置還將該薄膜黏貼至基底上，這與將該薄膜與基底裝配在一起所需的薄膜的大量操作相比特別有優勢。為了提供對該薄膜的下陷足夠精確的測量，下陷測量系統必須定位得與腔室開口的中心基本對齊。為此，并當腔室的內部容積已被基底占用時，此下陷測量系統被放在該腔室外。在所考慮類型的現有熱成形裝置中，用于加熱該薄膜的系統同樣位于腔室外，并在薄膜下陷測量系統附近。此加熱系統一般使用紅外輻射或鼓吹熱空氣。從而在腔室外并在其開口前方的區域中所需的空間與薄膜的加熱相互干擾。那么，加熱后薄膜的溫度在所述薄膜的不同點之間改變。由熱成形產生的該薄膜的形變從而以不再對應于期望形狀的方式分布。特別是此形變的分布不再繞著一軸線旋轉地不變，其中該軸線垂直于包含開口的腔室一側并穿過開口中心。從而當以此方式預先形成的薄膜被黏貼在基底上時，會再次出現上文所述的某些缺點，尤其是當基底的面基本為球形時。特別地，這類熱成形裝置被用于預先形成塑料薄膜，該塑料薄膜將被黏貼在光學鏡片上。從而最終光學組件的質量要求特別高，特別是當它是例如眼鏡片或鏡片毛坯的組件時。對于此類應用，為薄膜的拉伸、折疊、撕裂、變形、或劃痕對于裸眼可見時，最終的產品將被丟棄。因此，尤其對于光學或眼科應用來說，當前使用的熱成形裝置無法令人滿意。

發明內容
因此，本發明的一個目的包括提供一種不具有上述缺陷的熱成形裝置，該熱成形裝置符合光學或眼科產品的質量要求。為此，本發明提出對上述熱成形裝置的一種改進，其中該鼓吹單元被調整為讓熱空氣流平行于該塑料薄膜從腔室開口的第一邊側向此開口的第二邊側流動，所述第二邊側對著該第一邊側。從而，能夠從腔室的一側將用于熱成形料 薄膜的熱空氣帶到該塑料薄膜，這減少了腔室外部開口前方被占用的空間。從而薄膜下陷測量系統能夠被適當地安排在此空間中與該薄膜直接對齊，以提供對薄膜下陷的精確測量。此外，假設熱空氣流平行于薄膜并在兩個側面的且相對的側邊之間流動，此熱空氣的流動能夠特別穩定并且與塑料薄膜接觸時具有恒定分布。被加熱薄膜的溫度從而更為均勻，因此該熱成形為薄膜提供一種以期望方式分布的形變。隨后將該薄膜黏貼在基底上不再在最終產品內產生無法接受的缺陷，甚至當它是諸如隱形眼鏡或眼鏡鏡片的光學或眼科產品時。優選地，該熱成形裝置被調整使熱空氣流形成一種層流，它不具有紊流，平行于薄膜并與薄膜接觸，在腔室開口的第一和第二邊側之間。熱空氣流在塑料薄膜上的這種切向層流避免了由熱空氣流朝向第二邊側推動而發生的變形塑料薄膜。因此，繞著垂直于開口的中心軸，薄膜的形變被分布得更加全向。本發明的下述改進進一步改進了薄膜上熱空氣流的分布，并因此改進了由熱成形黏貼至薄膜的形變的分布。在第一改進中，該裝置可包括環狀物，它在腔室開口周圍延伸，位于所述腔室外部，它具有相對于開口的中間面傾斜的面，以及此傾斜面的下內邊，該下內邊被安排為接觸或接近由貼附系統固定的薄膜，沿著該薄膜外圍邊緣的至少一部分。從而鼓鼓吹單元被安排為在該腔室開口的第一邊側上從傾斜面的上外邊產生熱空氣流。因此，熱空氣流被該環狀物的傾斜面引導至或接近塑料薄膜，這避免了在環狀物和塑料薄膜之間的凹角中產生靜止空氣區。在本發明的第二改進中，熱空氣鼓吹單元可包括噴嘴，該噴嘴具有指向腔室開口的熱空氣出口，位于開口的第一邊側上，并且該噴嘴可包括具有傾斜偏轉面的偏轉器，它被安排為使熱空氣流重新導向由貼附系統固定的薄膜。因此，熱空氣流在它到達塑料薄膜之前同樣被引導，以便更好地建立穩定和層狀的所述空氣流。當本發明的這兩個改進一起被實施時，該環狀物傾斜面的角度和該偏轉面的角度的差可小于20°，并優選為小于10°，其中，這兩個角度相對于垂直于腔室一側的軸并在連接兩個邊側的開口的中間面中測量。因此，環狀物和偏轉器一起形成了對熱空氣流的持續和有效的引導直到它到達塑料薄膜。在本發明的第三改進中，該噴嘴可包括內壁，內壁被縱向地安排以將噴嘴劃分為分離的通道，這些通道將熱空氣導向該噴嘴的出口。


通過下文對非限制性示例的描述并參考下述附圖將展現出本發明的其他特征和優點，其中 -圖I是本發明熱成形裝置的總示意圖；-圖2a和2b是圖I的熱成形裝置的一部分的更詳細的透視圖和側視圖；-圖3a和3b分別是在圖I、圖2a和2b的熱成形裝置中使用的噴嘴的透視圖和側視圖；-圖3c是圖3a和3b的噴嘴的偏轉器的透視圖；以及-圖4a和4b是圖I、圖2a和2b的熱成形裝置中使用的環狀物的橫截面圖和透視圖。
具體實施例方式為了清晰起見，這些附圖中展現的元件的尺寸并不一定與真實的尺寸成正比，或者并不一定與真實尺寸間成相對比例。此外，在不同附圖中使用的相同的附圖標記表示同一兀件。現就眼科應用的背景下來詳細描述本發明，其中，塑料薄膜被黏貼至眼睛鏡片毛坯上。該鏡片毛坯可以為任意類型，可能是礦物、有機、或甚至是混合材料。它的直徑通常大約為60_(毫米)，并具有待要黏貼該塑料薄膜的最終表面。此表面可以是凸面或凹面。對于該薄膜的黏貼，鏡片毛坯的該面的形狀能夠與球體的一部分相比擬，即使它是一個沒有對稱軸的復雜表面，例如漸變鏡片。該塑料薄膜同樣可以是任意類型，由一種或多種能夠使用熱成形的材料構成。它可具有任意功能，或者多種功能，例如抗反射、抗污染、抗刮擦、抗震動、抗霧、光致變色等等。可能的是，該塑料薄膜可具有復雜、多層或多孔結構。在所有情況下，“薄膜”均被理解為意指一種元件，其初始是平直的并意欲被預先形成并隨后被黏貼至鏡片毛坯，不考慮其內部結構。 圖I、圖2a和2b的塑料薄膜熱成形裝置包括-腔室100，其內壓可變并具有可位于腔室上側的開口0 ;-貼附系統，其以一種封閉開口0并形成密封的方式，貼附塑料薄膜200以跨越開口 0的系統；-用于改變和控制腔室100內部壓力的系統，它可包括泵101，表示為P，以及壓力傳感器，其指示腔室100內部的壓力，未示出；-用于測量開口0中塑料薄膜200的形變的系統300 ;以及-用于加熱薄膜200的系統，包括用于生成并鼓吹熱空氣的單元。在下文的描述中假定腔室100為旋轉狀，從而開口 0基本水平并出現在腔室100的頂端上。在薄膜200通過熱成形已經預先形成后，當該熱成形裝置還能夠將該薄膜200黏貼至鏡片毛坯上時，腔室100可額外包括保持器102，其中，鏡片毛坯被放在該保持器上。鏡片毛還在圖I中用附圖標記400表示。有利地,鏡片毛還400可被放在保持器102上從而待黏貼薄膜200的毛坯的面S■面對薄膜200。作為說明，面S■可以是眼鏡片的凸面。可能的是，保持器102可適于將鏡片毛坯400向薄膜200移動，特別是抬起該毛坯直到它接觸到薄膜200。為此，保持器200可具有活塞103，能夠以受控方式在圓柱體104內部抬起該活塞，例如使用水壓裝置105。用于將塑料薄膜200貼附在開口 0中的系統可與本發明的一個改進結合，這將在下文中進行描述。由于薄膜200是塑料的，當它已被預先加熱時，它跨越開口 0形變，向著腔室100的外部或內部，這取決于腔室通過泵101相對于外界產生的壓力是正壓還是負壓。此形變 幅度的特征在于，薄膜200位于開口 0中點的下陷f。此下陷f定義為相對于腔室100內壓力改變之前的薄膜200的初始位置。對于大多數應用，薄膜200的初始形狀是平直狀。測量塑料薄膜200形變的測量系統300被安排在開口 0中心的上方，位于腔室100外部。在此位置下，它能夠精確測量下陷f。系統300可包括一檢測頭301，其適于接收來自由貼附系統固定的薄膜200的中心部分的信號R ；-檢測頭301的位移系統303，其適于移動頭301接近或遠離薄膜200的中心部分；-位移系統303的控制系統304，其適于以一種維持由檢測頭301接收的信號R的恒定幅度的方式激活系統303 ;以及-適于讀取檢測頭301位置的系統305。當該薄膜被加熱時，該測量系統303能夠測量薄膜200在任意時刻的下陷f，尤其是以一種連續的方式。當檢測頭301接收此信號時，它還使得能夠使用恒定幅度的信號來測量下陷f。對下陷f■的測量從而對應于系統303產生的位移。它在系統305上被讀取。從而能夠獲得對下陷f 特別精確的測量。由測量頭301接收的信號R可由獨立的發射頭302產生。這種情況下，兩個頭，即發射頭302和檢測頭301，被系統303同步地移動。作為替代的，取決于所使用的測量技術，測量頭301也可具有發射功能。優選地，系統300利用光或超聲的反射。從而信號R是一種在薄膜200上反射的光束或超聲束。用于產生并鼓吹熱空氣的單兀可包括,取決于空氣流的方向-一個或多個孔20，用于吸入空氣流F0 ；-用于加速空氣流Ftl的系統，它可包括由電機31驅動的推進器30，并產生加速的空氣流F1 ；-用于加熱氣流F1中空氣的系統，它可由加熱電阻器40組成；-管道部分50，它將熱空氣流F1輸送至噴嘴60;以及-噴嘴60，它將由流F1產生的熱空氣流F2通過該噴嘴的出口61導向到塑料薄膜200的方向。噴嘴60的出口 61位于開口 0的邊側C1上、腔室100夕卜，并指向開口 0的邊C2，它
在直徑上與邊C1相對。這樣，熱空氣流F2在薄膜200上方穿過并與暴露在開口 0中的所有薄膜200接觸。噴嘴60具有另一功能，它給予熱空氣流F2穩定和層狀的流動，并通過出口 61具有均勻的流動分布。為此，噴嘴60可有利地具有多個內壁，它們縱向地排列在熱空氣流F2中，并且它們將噴嘴60劃分成分開的通道。如此的內部分區在圖3a中表示為63。有利地，為了進一步改進出口 61中熱空氣流橫向分布的均勻性，可在鼓吹單元中放置額外的分布兀件59,位于噴嘴60的上游。這一兀件適于產生氣壓的損失以便修改噴嘴60中氣流的分布。用于分布熱空氣流的元件59特別可包括網格、多孔板、或緊湊滲透塊。如圖4a和4b中所示，熱成形裝置可有利地包括環狀物I，其圍繞腔室100的開口0，并位于塑料薄膜200上方。這種環狀物I可具有上表面S1，其相對于開口 0的中間面朝向開口的中心和腔室100的內部傾斜。例如，表面S1可呈錐形并連續圍繞腔室100的開口 O。這種情況下，它具有繞著軸A-A的旋轉對稱性，其中所述軸垂直于腔室100具有開口 0的那偵牝且所述軸穿過此開口的中心。
該傾斜面S1能夠減少，或甚至消除，噴嘴60的出口 61的下邊緣和塑料薄膜200面向腔室100外部的面之間的高度差。這一高度差將形成可形成臺階，該臺階能在熱空氣流F2中在該氣流與薄膜200接觸以及離開薄膜的位置處，即指在邊C1和C2處產生紊流。換句話說，傾斜面S1在熱空氣流F2的下方引導熱空氣流F2。為此，環狀物I的傾斜面S1具有下內邊B1,它將與薄膜200接觸或接近，以及上外邊B2,它將接近噴嘴60的出口 61。優選地，在連接邊C1和C2的開口 0的中間面中，傾斜面S1相對于軸A-A形成角度a，其介于25° (度)和90°之間，或者更好地介于65°和80°之間。在本發明的特別有利的實施例中，環狀物I可能還起作一種將薄膜200固定在腔室100上的夾子的作用。這種情況下，環狀物I是在開口 0周圍將薄膜貼附至腔室的貼附系統的一部分。從而它具有兩個功能，一個是引導熱空氣流F2，另一個是貼附薄膜200以封閉腔室100并將其密封。作為替代的，環狀物I可僅覆蓋用于貼附薄膜200至腔室100開口 0周圍的系統的至少一部分。參考圖3a至3c，噴嘴60在它的出口 61中具有偏轉器62。當噴嘴60與配備環狀物I的腔室100裝配在一起時(圖l、2a和2b)，偏轉器62當氣流F2接近薄膜200時在熱空氣流F2的上部引導該熱空氣流。因此，環狀物I的面S1和偏轉器62互為補充地引導流F20偏轉器62具有偏轉面S62,其與熱空氣流F2接觸，并且它是傾斜的以將流F2重新導向薄膜200。優選地，在連接邊C1和C2的開口的中間面中，此偏轉面S62相對于軸A-A傾斜的角度P，介于25°和90°之間，或者更好地介于60°和75°之間。有利地，環狀物I的傾斜面S1的角度a，相對于軸A-A測量，以及偏轉器62的偏轉面S62的角度P，同樣相對于軸A-A測量，兩者之間的差小于20°，并且優選為小于10°。因此，環狀物I和偏轉器62共同形成對熱空氣流F2的完整引導，在上部和下部，從而氣流F2具有層狀和穩定的流動。而且，傾斜面S62可有利地具有末端邊緣B62,它基本平行于腔室100開口 0的外圍邊緣的一部分延伸。當薄膜200將被黏貼至鏡片毛坯400時，開口 0可以是直徑D大約為77_ (毫米)的圓形(圖4a和4b)。噴嘴60的出口 61接近開口 0的外圍邊緣，并可跟隨此邊緣具有大約150°的斜剖面0 (圖3a和3c)。環狀物I的傾斜面S1可以是沿軸A-A的錐形，其頂點處的半角a基本上等于72. 5°。噴嘴60可具有熱空氣入口，它平行于開口 0的平面，并且是例如半徑為31mm的圓形。熱空氣分布元件59從而可被放在噴嘴60的此入口中。在噴嘴60的中心截面中，噴嘴60的長度L可大約為220mm(圖3b)。此外，噴嘴60的內部可被三個內壁63劃分，形成四個引導熱空氣的通道，這些通道具有基本相同的橫截面。壁63的高度H，平行于軸A-A測量并對應于通道的深度，例如可等于25. 5_。最后,偏轉面S62可以是半徑為77. 25mm的圓柱形的一部分并具有相對于軸A-A的傾斜角度P的旋轉軸。例如，角度P可等于67. 5°。出口 61可具有大約5. 6mm的高度h，并且偏轉面S62可具有大約為13. 5mm的長度I，其在平行于開口 O的平面的投影內測量。熱空氣在噴嘴60中行進，其溫度基本上等于700°C，其流量介于400和7001/min(公升每分鐘)。在這些條件下，加熱后薄膜200的平均溫度可大約為140°，與此平均值的偏移，在開口 0的不同位置處，小于10°C或甚至小于5°C。
一旦塑料薄膜200以此方式被加熱，腔室100中的壓力能夠被改變以預先形成該薄膜，并對下陷的增加具有實時監視和控制。可以理解的是，能夠通過修改上述實施例的某些方面來實施本發明，同時保持至少某些列出的優點。特別地，上文給出的數值，尤其是尺寸，都是說明性的并且能夠根據將要熱成形的塑料薄膜的大小進行修改。
權利要求
1.用于熱成形塑料薄膜(200)的裝置，包括 -具有可變內壓的腔室(100)，所述腔室的一側具有開口(O)； -用于將薄膜(200)貼附在所述開口(O)周圍的貼附系統，其適于牢固地固定該薄膜的外圍邊緣從而所述薄膜封閉并密封所述腔室(100)； -用于改變并控制所述腔室(100)中的壓力的系統(101)，其中，由所述貼附系統固定的薄膜(200)在所述腔室開口(O)中發生的形變根據壓力而變化； -用于測量由所述貼附系統固定的所述薄膜(200)的下陷(f)的測量系統(300)，所述測量系統被安排在所述腔室(100)外并面向所述腔室的開口(O);以及 -用于加熱所述薄膜(200)的系統，其適于加熱由所述貼附系統固定的所述薄膜，其包括熱空氣鼓吹單元(20-62)，所述熱空氣鼓吹單元被安排為產生熱空氣流(F2),所述熱空氣流(F2)在腔室(100)外流動并與所述薄膜接觸， 其中，所述鼓吹單元(20-62)被調整為使所述熱空氣流(F2)平行于所述薄膜(200)從腔室(100)的開口(O)的第一邊側(C1)向所述開口的第二邊側(C2)流動，其中所述第二邊側面對著所述第一邊側。
2.根據權利要求I所述的裝置，其被調整為在所述腔室(100)的開口(O)的第一邊側(C1)和第二邊側(C2)之間，使所述熱空氣流(F2)形成平行于所述薄膜(200)并與所述薄膜接觸的層流。
3.根據權利要求I或2所述的裝置，其包括環狀物(I)，所述環狀物在所述腔室(100)的開口(O)周圍延伸，位于所述腔室外，具有相對于開口的中間面傾斜的面(S1),該傾斜面的下內邊(B1)被安排為沿著所述薄膜的外圍邊緣的至少一部分，與由所述貼附系統固定的薄膜(200)接觸或接近，并且所述鼓吹單元(20-62)被安排為在腔室開口的第一邊側(C1)上，從該傾斜面的上外邊(B2)產生熱空氣流(F2)。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述環狀物(I)的傾斜面(S1)呈錐形并連續地圍繞腔室(100)的開口(O)。
5.根據權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，在連接第一邊側(C1)和第二邊側(C2)的開口(O)的中間面中，所述環狀物(I)的傾斜面(S1)相對于垂直于所述腔室(100) —側的軸(A-A)形成介于25°和90°之間的角度U)，并優選為65°和80°之間。
6.根據權利要求3-5中任一項所述的裝置，其特征在于，所述環狀物(I)起到將所述薄膜(200)固定在所述腔室(100)上的夾子的作用，其作為所述薄膜的貼附系統的一部分，或者至少部分地覆蓋所述薄膜的貼附系統。
7.根據上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述熱空氣鼓吹單元包括噴嘴(60)，所述噴嘴在所述開口的第一邊側(C1)上具有指向所述腔室(100)的開口(O)的熱空氣出口(61)，所述噴嘴包括具有傾斜偏轉面(S62)的偏轉器(62)，其被安排為將所述熱空氣流(F2)重新導向由所述貼附系統固定就位的薄膜(200)。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，在連接第一邊側(C1)和第二邊側(C2)的開口(O)的中間面中，所述偏轉面(S62)相對于垂直于所述腔室(100) —側的軸(A-A)以介于25°和90°之間的角度(β)傾斜，并且優選為60°和75°之間。
9.根據權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，傾斜面(S62)具有末端邊緣(B62),所述末端邊緣平行于腔室(100)的開口(O)的外圍邊緣的一部分延伸。
10.根據權利要求8或9以及權利要求5所述的裝置，其特征在于，一方面，在連接第一邊側(C1)和第二邊側(C2)的開口(O)的中間面中，環狀物(I)的傾斜面(S1)相對于垂直于腔室(100) —側的軸(A-A)的角度(α)，另一方面，在所述中間面中，偏轉器(62)的偏轉面(S62)相對于所述軸的角度(13)，兩者之間的差小于20°，優選為小于10°。
11.根據權利要求7至10中 任一項所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴(60)包括內壁(63)，所述內壁被縱向地安排以將所述噴嘴劃分為把熱空氣導向出口(61)的分開通道。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述鼓吹單元還包括用于分布熱空氣流的元件(59)，該元件被安排在噴嘴(60)的上游并適于產生氣壓的損失以便調整所述氣流在所述噴嘴中的分布。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于，所述用于分布熱空氣流的元件(59)包括網格、多孔板、或緊湊滲透塊。
14.根據上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，用于測量薄膜(200)下陷(f)的系統(300)是使用光或超聲反射的類型。
15.根據上述權利要求中任一項所述裝置，其特征在于，用于測量所述薄膜(200)下陷(f)的系統(300)包括 -檢測頭(301)，其適于接收來自由貼附系統固定的薄膜(200)的中心部分的信號(R); -檢測頭的位移系統，其適于移動所述檢測頭接近或遠離薄膜(200)的中心部分； -所述位移系統的控制系統(304)，其適于以一種維持由所述檢測頭接收的信號(R)的恒定幅度的方式激活所述位移系統；以及 -適于讀取所述檢測頭的位置的系統(305)。
全文摘要
本發明涉及一種熱成形裝置，用于將塑料薄膜(200)加熱至基本均勻的溫度，以便使所述薄膜呈彎曲狀。該裝置包括腔室(100)，腔室的內壓可變并且該腔室由該薄膜封閉；系統(300)，用于測量薄膜中的下陷(f)，它被安排在該腔室外并與所述薄膜相對；以及用于加熱該薄膜的系統。該加熱系統包括熱空氣鼓吹單元(20-62)，其適于產生在所述薄膜的兩個相對的邊側(C1、C2)之間平行于該薄膜流動的熱氣流(F2)。
文檔編號B29C51/42GK102625745SQ201080047886
公開日2012年8月1日 申請日期2010年8月5日 優先權日2009年8月24日
發明者埃里克·魯塞爾 申請人:依視路國際集團(光學總公司)