JP4201603B2 - トリミングに適したガラスの作製方法、それにより得られるガラスおよび該ガラスのトリミング方法 - Google Patents
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Description
眼科用ガラスの最終仕上げ工程は、嵌め込もうとするガラスフレームにガラスを適合させるための所定寸法にあわせてガラスのエッジもしくは縁を機械加工することからなるトリミング工程である。
トリミングは一般的に、上述したような機械加工工程を行うダイアモンド研磨ホイールを含む研磨機を用いて行われる。
ガラスはそのような工程の間、軸方向に作動するクランプ要素によって保持される。
研磨ホイールに対するガラスの相対的な動きは、所望の形状が得られるように、通常デジタル制御される。
当然、その動作の間、ガラスは堅固に保持されていることが不可欠である。
従って、どのようなトリミング工程の前であっても、ガラスの保持工程が行われる、すなわち保持手段またはエーコン要素(どんぐりのはかま状保持部分)がガラスの凸表面上に取り付けられる。
接着剤付きステッカーなどの保持パッド、たとえば両面接着ステッカーが、エーコン要素とガラスの凸表面との間に配置される。
機械加工工程の間、ガラス保持システムが不十分であると、ガラス上で接線方向にトルク応力が発生し、ガラスをエーコン要素に追従して回転させることがある。
ガラス保持の有効性は、主に、保持パッドとガラスの凸面との界面の接着が良好かどうかによって決定される。
これらの多くは、粘着性の油脂汚れを防ぎ、取り除きやすいようにするための表面エネルギーを低減させるフッ化シラン系材料である。
この種の表面被膜により生じる課題の1つは、疎水性および/または撥油性が強い被膜ほど、パッド/凸表面の界面における接着力を変える作用が強いことである。
従ってトリミング工程を十分に行うことはより一層難しくなり、特にポリカーボネートガラスにおいてはそのトリミングが他の材料に比べて重大なストレスとなる。
トリミング工程が適切に実施されないと、ガラスは完全に破壊する。
このような技術的課題は、ガラスに少なくとも15mJ/m2相当の表面エネルギーを付与する仮の保護層を、疎水性および/または撥油性の表面被膜を有するガラス上に被覆する本発明により解決される。
それによれば、当技術分野において従来用いられているパッドであっても、保持パッド/ガラス界面における十分な接着力を得ることができる。
ガラスが1または複数の表面被覆を有する場合には、「ガラスを被覆する」という表現は、ガラスの最外被覆上に層が加えられることを意味する。
実際、特に無機質材料での疎水性および/または撥油性の被膜は、特に反射防止膜の油脂付着に対して汚れやすい傾向を軽減するために、一般的に反射防止膜を有するガラス上に設けられる。
このような成形材料は、従来技術、たとえば以下の明細書、米国特許第4410563号、ヨーロッパ特許第203730号、ヨーロッパ特許第749021号、ヨーロッパ特許第844265号およびヨーロッパ特許第933377号中に、詳細に記載されている。
上記のように1または複数のフッ素含有基を含むものの一例として、シラザン、ポリシラザンまたはシリコーン化合物を挙げることができる。
フッ素含有基と、Rが-OH基またはその前駆基、好ましくはアルコキシ基であるSi-R基とを含む化合物を、反射防止膜上に堆積することは公知の方法である。このような化合物は、反射防止膜表面上に、直接的に、または加水分解、重合および/または架橋反応の後に適用することができる。
本発明は、好ましくは、14mJ(ジュール)/m2より小さい、より好ましくは12mJ/m2より小さい表面エネルギーを与える疎水性および/または撥油性の表面被膜を有するガラスに実施する。
仮の保護膜は、上記ガラスの表面エネルギーを少なくとも15mJ/m2の値に至るまで増加させる。
より具体的には、通常、保持パッドはエーコン要素とともにガラスの凸表面上に配置される。従って凸表面全体に、あるいはマスキングもしくは他の適当な技術を用いて、凸表面の中心部のみに選択的に保護膜層を被覆することができる。
このような場合には断続的な堆積が形成されるが、その表面でも、保持パッドとの所望の接着性を十分に満たす。
不連続構造の被覆は、タンポグラフィにより得られる。
すなわち本発明に従ったトリミング後、ガラスは、挿入しようとするフレームにぴったり挿入できるような所望の寸法となるであろう。
より具体的には、トリミングの間、ガラスの中心ずれを最大で2°とすることにより、このような結果が得られる。
最適なトリミングを行うことができるのは、中心ずれが1°以下のガラスである。
もちろんその材料は、疎水性および/または撥油性の被膜の表面特性を全く変えることなく、取り除かれた後、光学特性およびガラス表面特性が、保護膜を被覆する前のガラスのものと全体的に同一であるものとすべきである。
好ましくは、仮の保護層は無機質層、具体的にはフッ化物または、金属フッ化物の混合物、酸化物、または金属酸化物の混合物である。
フッ化物の例として、フッ化マグネシウムMgF2、フッ化ランタンLaF3、フッ化アルミニウムAlF3またはフッ化セリウムCeF3が挙げられる。
有用な酸化物として、チタニア、アルミナ、ジルコニアもしくは酸化プラセオジムがある。
酸化アルミニウムおよび酸化プラセオジムの混合物が望ましい。
特に望ましい市販材料はレイボールド(Leybold)社のPAS02である。
一般的に、反射防止、疎水性および/または撥油性の被覆はバキュームベル内で蒸着によりなされ、同技術で仮の保護膜を被覆することが望ましい。2つの工程間で不要にガラスを取り扱うことなく、全作業を連続して行うことができるからである。
一般に、保護層の厚さが薄すぎると、表面エネルギーを十分に変えられないおそれがある。
一方保護層の厚さが厚すぎると、特に本質的に無機質層の場合に、機械的ストレスが層内で発生しやすく、所望の特性に対して有害となることがあることを本発明者は見出した。
従って、本発明に係るトリミングに適したガラスの、ISO8980/3基準に従う透過率は、好ましくは少なくとも18%、さらに好ましくは少なくとも40%である。
その場合には、純無機質層の場合よりもさらに厚く被覆することができる。
その場合、所定厚みは5〜150ミクロンの範囲とすることができる。
アルキド系樹脂が特に望ましい。
従って本発明は、疎水性および/または撥油性の表面特性を有する、トリミングされたガラスを得るための方法に関し、該方法は以下の工程を含むことを特徴とする:
1)本発明に係るトリミングに適したガラスを選択し、
2)前記ガラスをエーコン要素によって保持し、
3)前記ガラスをトリミングし、
4)前記ガラスからエーコン要素を外し、
5)それによりトリミングされたガラスを回収し、そして
6)ガラスに疎水性および/または撥油性の表面特性を復元させるために仮の保護層を除去する。
それゆえ詳細には記載しない。
しかし好ましく用いられる保持パッドは、両面自己接着性ステッカー、たとえば3M製の接着テープを挙げることができる。
液状媒体による除去工程は、好ましくは酸性溶液、特には正燐酸溶液をモル濃度0.01〜1Nの範囲で用いて行われる。
酸性溶液は、アニオン性、カチオン性、または両性のいずれかの界面活性剤をさらに含んでもよい。
除去工程を行う温度は可変であるが、除去工程は通常室温で行う。
仮の保護層の除去は、機械的作用、好ましくは超音波を用いることによっても促進される。
一般的に、酸性溶液などの液状媒体を用いた処理、乾式拭取りによる処理、もしくはそれらの組み合わせによる処理の後、除去工程は、pHがほぼ7である水性溶液を用いる洗浄工程を含む。
仮の保護層を除去した時点で、ガラスは疎水性および/または撥油性被膜を有する当初のガラスのそれと同程度の、外見上も同一の光学および表面特徴を有する。
本発明に係る方法は、利用が容易である。
具体的には、当業者は、従来型研磨機およびトリミング方法を、改良したり、もしくは極端な方法に限定されることなく、利用することが可能である。
仮の保護層の除去工程は迅速である。
本発明に係るトリミングに適したガラス、特には無機質材料からなる仮の保護層を有するガラスは、当業者が一般的に用いている多重焦点ガラス用の様々なインクを用いてマーキングを施してよい。
以下に本発明を実施例により説明する。
基板上に、耐磨耗、反射防止、疎水性/撥油性の順で被覆された3つの被膜を有する有機ガラスを用意する。
グリコールジエチレンジアリルカーボナート(CR 39TM モノマー)の重合により得られ、−2.00の屈折度数を有するORMATM有機ガラスに、本出願人による特許出願EP−614,957の実施例3に対応するポリシロキサン型耐磨耗被覆を形成して、乾燥室内で、100℃で3時間加熱する。
その後ガラスを、電子銃およびジュール効果蒸着源を備えるレイボールド(Leybold)1104型真空処理装置内に置く。
第2の真空は、ガラスを加熱することなく、ポンプ作用により作られる。
電子銃により、4つの高指数(HI)/低指数(BI)/HI/BI反射防止光学層が連続して蒸着される:ZrO2、SiO2、ZrO2、SiO2。
ダイキン(DAIKIN)社から市販されているOPTOOL DSXブランド名の製品(ペルフルオロプロピレン類を含む混合物)の蒸着により、疎水性および撥油性の被覆を行う。
液体状の製品を銅カプセル内に注ぎ、該液体を室温、大気圧で乾燥させる。
銅カプセルをジュール効果るつぼ内に置く。
第2の真空により製品の蒸着が生じる。
被覆された層の厚さは10nm未満である。
被覆の厚さの確認は水晶計量器を用いてなされる。
仮の保護層は蒸着被覆される。
レイボールド社から市販されている酸化アルミニウムおよび酸化プラセオジムの混合物であるPASO 2と同じ材料を、電子銃を用いて蒸着させる。
蒸着は非反応性(酸素なしで)である。
被覆された保護層の物理的厚さは25nmである。
被覆の厚さの確認は水晶計量器を用いてなされる。
周囲を加熱した後ガラスを回収し、次いで処理チャンバ雰囲気下に置く。
工程1.2により得られたガラスに、エシロール社の研磨機によって従来同様のトリミング処理を施す。
保持パッドとして、直径25mmの3M製自己接着型ステッカーおよび同径のエシロール社製エーコン要素を用いる。
プラスチック:ポリカーボネートプリフォーム研磨機は、直径155mmであり、2850tpmで作動する。
トリミング処理における、ガラスの中心ずれは1°未満である。
この段階で、回収されたトリミング後のガラスを、それが挿入されるように意図されたフレームに直接挿入し、その後下記工程1.4に従い処理を行ってもよいし、あるいは上記フレーム内に挿入する前に工程1.4に従って処理を行ってもよい。
この工程ではB2200 E2ブランソン(BRANSON)モデルの超音波小容器を用いる。
超音波出力:60ワット。
超音波周波:47kHz/−6kHz。
工程1.3で得られたガラスを、0.1Nに希釈された正燐酸溶液中に室温で2分間浸し(加熱は行わず、超音波を用いて)、その後、水またはイソプロピルアルコールですすぎ、拭く。
得られたガラスは、優れた疎水性および撥油性とともに優れた光学的特徴を示す。
本方法のいくつかの段階で接触角を計測する。
平面ブレードを用いることにより、これら計測がより容易となる。
接触角は以下で計測する:
空調室中:室温T°=21°±1℃、相対湿度Rh=55%±5%。
脱イオン水、グリセロールおよび二ヨウ化メタンの3つの液体を用いるGBX型デジドロップ(Degidrop)ゴニオメーターを用いる。
表面エネルギーは、GBXインストゥルメンテイションズサイエンティフィック社のDGD/ファースト60デバイスによって、ウィンドロップ(Windrop)ソフトウェアを用いて、2成分オーウェン-ウェントモデルに従って算出される。
得られた結果を以下の表に示す:
その後前記ガラスを半面ずつ処理する:半面の一方に実施例1の工程1.2に記載の手順に従って処理した保護層を被覆し、他の半面には金属マスクをして保護層を被覆しない。
その後、保護層で被覆したガラス部分を実施例1、工程1.4の手順に従って、酸浴中に浸す処理を行う。
以下の作業をガラスの各半面に対して行う。
・ISO/WD 8980-4基準による可視光反射率Rv計測および平均反射率Rm計測
・ツァイス分光光度計(角度15°)を用い、CIEラボ1964システム(L*、a*、b*)により算出された着色角度hおよび色度C*の比色分析
得られた結果を以下の表2に示す。
参照番号:03XH622 2030のインクが用いられる。
希釈液4909
製造者:タイフレックス(Tiflex) 住所:B.P.3.01450.PONCIN.フランス.
溶液粘度を調整するために、初期インク配合物に10%の希釈液を加える。
MTHV2型のタンポグラフィ装置が用いられる。
(製造者:オートメーション アンド ロボティクス(Automation&Robotics))
シリコーン(Silicone)製バッファを用いる。
エッチング(深さ10〜20μm)され、スクリーニング(20〜40%の充填率)されたプレート。
タンポグラフィによってインクをガラスに塗布する。
乾燥は、室温または50℃の乾燥室中で5分間以上行われる。
その後、3M製両面自己接着性ステッカーをインク層上に配置して、このように被覆されたガラスのトリミングを行う。
それにより得られるガラスはトリミングに適しており、トリミング後、フレームに挿入できる。
ガラスは、トリミング作業中、中心が大きくずれ、対応するフレームに挿入できない。
得られた結果を表3に示す。
Claims (37)
- 眼科用ガラスをトリミングする方法であって、
(a)トリミングすべき眼科用ガラスを取得し、この眼科用ガラスは
(i)仮の被膜が設けられる前の初期表面エネルギーが14mJ/m2以下で、ガラスをトリミングするに不適合な疎水性および/または撥油性の表面被膜と、
(ii)疎水性および/または撥油性の表面被膜上に設けられ、眼科用ガラスの表面に、接着性保持パッドと眼科用ガラスの表面との十分な接着を可能にする15mJ/m2以上の表面エネルギーを付与する仮の保護層とを含み、
(b)眼科用ガラスを保持装置に、接着性保持パッドへの接着を介して固定し、
(c)眼科用ガラスをトリミングし、このトリミング工程はガラスフレームに眼科用ガラスを適合させるための所定寸法に合わせてガラスのエッジもしくは縁を機械加工することを含み、
(d)仮の保護層を除去する
ことを含むことを特徴とする方法。 - 接着性保持パッドが接着剤付きステッカーであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 接着性保持パッドが両面接着ステッカーであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 接着性保持パッドがエーコン要素とガラス表面との間に配置されることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 疎水性および/または撥油性の表面被膜の表面エネルギーが12mJ/m2以下であることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層が眼科用ガラスの2面のうちの少なくとも一方の全体を覆うように設けられることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層が接着性保持パッドの接触を受容するべく構成された領域にのみ設けられることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層が連続構造を有することを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層が不連続構造を有することを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層がスクリーン状であることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層が無機質層であることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層が1種以上の金属フッ化物または1種以上の金属酸化物を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 仮の保護層が1種以上の金属フッ化物を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 仮の保護層を除去する工程が乾式拭き取り工程を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 仮の保護層がMgF2、LaF3、AlF3またはCeF3を含むことを特徴とする請求項13または14に記載の方法。
- 仮の保護層がチタニア、アルミナまたはジルコニアを含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 仮の保護層の厚さが1〜50nmの範囲であることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 疎水性および/または撥油性の表面被膜の厚さが10nm未満であることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 仮の保護層が眼科用ガラス用のマーキングインク、該インクの結合剤を構成するポリマー、またはアルキド樹脂であることを特徴とする請求項1、2または3に記載の方法。
- 仮の保護層の厚さが少なくとも5ミクロンであることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 仮の保護層が設けられる前の初期表面エネルギーが14mJ/m2以下の疎水性および/または撥油性の表面被膜と、疎水性および/または撥油性の表面被膜上に設けられた仮の保護層とを含む眼科用ガラスであって、ガラスフレームにガラスを適合させるための所定寸法に合わせてガラスのエッジもしくは縁を機械加工することを含むトリミング工程の際に、仮の保護層が眼科用ガラスの表面に、接着性保持パッドと眼科用ガラスの表面との十分な接着を可能にする15mJ/m2以上の表面エネルギーを付与することを特徴とするガラス。
- 疎水性および/または撥油性の表面被膜の初期表面エネルギーが12mJ/m2以下であることを特徴とする請求項21に記載のガラス。
- 仮の保護層が眼科用ガラスの2面のうちの少なくとも一方の全体を覆うように設けられることを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
- 仮の保護層が保持パッドの接触を受容するべく構成された領域にのみ設けられることを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
- 仮の保護層が連続構造を有することを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
- 仮の保護層が不連続構造を有することを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
- 仮の保護層がスクリーン状であることを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
- 仮の保護層が1種以上の金属フッ化物または1種以上の金属酸化物を含むことを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
- 仮の保護層がMgF2、LaF3、AlF3またはCeF3を含むことを特徴とする請求項28に記載のガラス。
- 仮の保護層がチタニア、アルミナまたはジルコニアを含むことを特徴とする請求項29に記載のガラス。
- 仮の保護層の厚さが1〜50nmの範囲であることを特徴とする請求項28に記載のガラス。
- 疎水性および/または撥油性の表面被膜の厚さが10nm未満であることを特徴とする請求項28に記載のガラス。
- 仮の保護層が眼科用ガラス用のマーキングインク、該インクの結合剤を構成するポリマー、またはアルキド樹脂からなることを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
- 仮の保護層の厚さが少なくとも5ミクロンであることを特徴とする請求項33に記載のガラス。
- 反射防止膜が無機材料からなることを特徴とする請求項34に記載のガラス。
- 反射防止膜が複数の層を含むことを特徴とする請求項34に記載のガラス。
- 基板がポリカーボネートからなることを特徴とする請求項21または22に記載のガラス。
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