Brevet FR2790993A1 — publié le 20000922

Procédé de démoulage d'un article en matériau polymère transparent et son utilisation pour la fabrication d'un article en matériau polymère transparent tel qu'une lentille ophtalmique. La présente invention concerne de manière générale un procédé de démoulage d'articles en matériau polymère transparent, tels que des lentilles ophtalmiques (en particulier pour des lunettes), obtenus par coulée et polymérisation d'une composition liquide polymérisable dans la cavité d'un moule en deux parties. Traditionnellement, les lentilles ophtalmiques en matériau polymère transparent (verre organique) sont fabriquées par coulée et polymérisation d'une composition liquide polymérisable dans la cavité formée entre les deux parties d'un moule en verre minéral, le tout étant maintenu par des moyens de fixation tels que des clips. Cet assemblage est communément appelé "sandwich". Après polymérisation, on enlève les fixations et on procède au démoulage pour récupérer la lentille ophtalmique. Les compositions liquides polymérisables utilisables sont très variables selon l'indice de réfraction souhaité pour la lentille ophtalmique. Nombre de ces compositions, par exemple les compositions comprenant un monomère tel que le bis(allylcarbonate) de diéthylène glycol (CR39 ), présentent lors de leur polymérisation des retraits importants de l'ordre de 7% ou plus, et généralement de 10% ou plus, ce qui crée des tensions dans la lentille ophtalmique au sein du sandwich. Certaines lentilles ophtalmiques, en particulier des lentilles de puissance optique positive, peuvent présenter, de façon aléatoire, des défauts visibles lors de leur coloration ultérieure, par exemple par trempage dans une dispersion aqueuse de pigment. Ces défauts sont communément appelés "fougères" en raison de leur forme. Ces défauts sont probablement dus à des relâchements brutaux des contraintes lors du démoulage, en particulier dans le cas des compositions présentant un retrait élevé à la polymérisation et des lentilles ophtalmiques de puissance optique positive. Le brevet US-A-3 171 869 décrit un procédé de démoulage de lentilles ophtalmiques obtenues par polymérisation d'une composition liquide, en particulier présentant un retrait de polymérisation élevé, qui consiste juste avant l'achèvement de la polymérisation à chauffer le sandwich à une température de 125 à 235 C pour ramollir le matériau de la lentille et simultanément relacher la contrainte de polymérisation. Durant ce chauffage, le matériau polymérisé se sépare de la surface du moule. Selon le brevet US-A-3 171 869, le procédé de démoulage réduit le risque de rupture des lentilles moulées lors du démoulage. Toutefois, la séparation entre la lentille moulée et la surface du moule qui intervient inévitablement lors du chauffage ou peu après le refroidissement, induit des contraintes susceptibles d'entraîner la formation de fougères. Le document WO 97/39880 décrit un procédé de fabrication de lentilles comportant une étape de transfert thermique par conduction à partir de la surface du moule afin d'accroître le degré de polymérisation de surface de la lentille pour, lors d'une coloration ultérieure, obtenir une répartition plus homogène du colorant à la surface de la lentille. Du fait du chauffage par conduction thermique à partir d'une surface du sandwich, il n'y a pas un chauffage homogène du sandwich, ce qui peut induire des contraintes dans la lentille polymérisée. Il serait donc souhaitable de mettre au point un procédé de démoulage d'articles en matériau polymère transparent, tels que des lentilles, obtenus par polymérisation d'une composition liquide polymérisable dans la cavité d'un moule en deux parties qui diminue de façon significative le risque d'apparition de fougères et autres défauts lors de la coloration ultérieure des lentilles. On atteint le but ci-dessus, selon la présente invention, par un procédé de démoulage d'un article en matériau polymère transparent formé dans une cavité d'un moule en deux parties, par polymérisation d'une composition liquide polymérisable, caractérisé en ce qu'il comprend: a) le chauffage uniforme de l'article dans le moule, sans séparation de l'article et des parties de moule, à une température de démoulage comprise entre Tg + 20 C et Tg + 80 C, de préférence de + 30 à + 60 C, o Tg est la température de transition vitreuse du matériau polymère; et b) l'application d'une force mécanique externe pour séparer au moins une des parties de moule de l'article pendant que ce dernier se trouve à ladite température de démoulage. La température de démoulage est une caractéristique importante du procédé de l'invention. En effet, si la température est trop basse, il y aura un relachement brutal des contraintes lors du démoulage et apparition de défauts de type fougères dans les articles, et si la température est trop élevée, il existe un risque important de rupture et/ou de jaunissement de l'article. En général, la limite maximum de la température de démoulage est de l'ordre de 160 C. A titre d'exemple, dans le cas de la fabrication de lentilles ORMA , obtenu par polymérisation d'une composition liquide comprenant un monomère diallyl carbonate de diéthylène glycol, la température de démoulage sera de l'ordre de 120 C. Ce chauffage uniforme de l'article s'effectue pendant une durée généralement d'au moins 30 minutes et de préférence d'au moins minutes. Le chauffage du sandwich, et par suite de l'article moulé, à la température de démoulage, peut se faire par tout moyen approprié tel que convection pure, application d'un rayonnement infrarouge, mais se fait de préférence de façon mixte infrarouge/convection. Le chauffage doit s'effectuer de la manière la plus uniforme possible afin d'éliminer des gradients de température trop importants et de manière à éviter des démoulages prématurés par choc thermique qui conduisent à des articles comportant de nombreuses fougères. C'est en particulier le cas des lentilles ophtalmiques ayant des puissances optiques positives et tout spécialement des puissances optiques positives élevées, par exemple supérieures à +3,00 dioptries. En général, avant la mise en oeuvre du procédé de la présente invention et après polymérisation, la température de l'assemblage du moule est abaissée à une températurede 20 à 60 C. Bien que, selon le procédé de l'invention, généralement une seule des parties de moule soit s6par6e de l'article moulé lors de l'application de la force mécanique externe à la temp6rature de démoulage, l'autre partie étant séparée ultérieurement, il est possible de séparer simultanément les deux parties de moule de l'article moulé par l'application de cette force mécanique externe à la température de démoulage. L'application de la force mécanique externe de séparation des parties de moule de l'article moulé peut, de manière commode, s'effectuer au moyen d'un outil agissant comme un levier entre les deux parties de moule. Ainsi, comme le montre la figure 1, illustrant une réalisation de l'opération de désassemblage des parties de moule selon l'invention, après moulage de la lentille ophtalmique 1 de puissance optique positive, et enlèvement, comme cela est classique, des clips et des joints maintenant les parties de moule 2, 3 lors du moulage, on insère entre ces parties de moule un outil 4 tel qu'une spatule. Comme le montre la figure 1, l'outil 4 est inséré de manière à pouvoir agir comme un levier dont le point de pivotement est de préférence le point de contact de l'outil avec la surface interne de la partie convexe 2 du moule et une extrémité de l'outil mise en contact avec la surface interne de la partie concave 3 du moule. De ce fait, en appliquant à l'extrémité libre de l'outil une force dans le sens indiqué par la flèche A, l'outil, agissant comme un levier, exerce sur les parties de moule convexe et concave 2, 3, des forces externes de séparation F1 et F2, de sens opposés, assurant une séparation convenable d'au moins la partie concave 3 du moule alors que la lentille ophtalmique 1 se trouve à la température de démoulage. A la place de la spatule, on peut aussi utiliser une machine semi- automatique. Les exemples suivants illustrent la présente invention. Les moules utilisés sont des moules classiques pour la fabrication de lentilles ophtalmiques de puissance optique positive et sont constitués d'une partie convexe et d'une partie concave en verre minéral et d'un joint en caoutchouc maintenus fermés à l'aide d'un clip. On a moulé de manière classique des lentilles en verre organique ORMA d'épaisseur 1,5 mm au centre, et de puissance +6 dioptries, au moyen des moules précédents. Le monomère CR39 est mélangé avec 2,5 % de PIP (péroxy dicarbonate d'isopropyle). L'ensemble est filtré, d6gazé puis coulé dans un assemblage constitué par deux parties de moule en verre minéral et d'un joint maintenus par un clip métallique. L'ensemble est polym6risé dans une étuve avec un cycle thermique de 17 heures. Après polymérisation, on a retir6 les clips et les joints, lavé les sandwichs avec une solution aqueuse diluée de soude à - 70 C et après lavage, on a bross6 les sandwichs pour parfaire le nettoyage. En fin de lavage, brassage, les assemblages (sandwichs) sont généralement à une température de 25 C à 50 C. On a soumis une première série de sandwichs propres et secs au procédé de désassemblage classique suivant. Les sandwichs propres et secs sont réchauffés à environ 70 C dans une 6étuve, puis après sortie de l'étuve, on insère entre les parties de moule comme décrit précédemment, une spatule et on exerce une force de séparation externe au moyen de la spatule. La partie concave du moule se s6pare de la lentille cependant que généralement la lentille reste collée à la partie convexe du moule. On s6pare alors la lentille de la partie convexe par soufflage d'air et on la récupère. (On peut alors r6assembler les parties de moule avec un nouveau joint en prenant soin d'éviter l'introduction de poussière, et procéder au moulage d'une nouvelle lentille en procédant comme précédemment). On a soumis une seconde série de sandwichs au procédé de désassemblage selon l'invention, en réchauffant les sandwichs propres et secs à 120 C au moyen du cycle suivant: 1. Passage dans une première étuve à 80 C (durée 30 à minutes) 2. Passage dans une seconde étuve à 100-110 C (durée 30 à 45 minutes) 3. Exposition àun rayonnement infrarouge pour atteindre 120 C environ (dur6e 50 secondes). Les sandwichs sont alors imm6diatement désassemblés à la temp6rature de 120 C au moyen d'une spatule glissée entre les parties de moule et en procédant comme d6crit ci-dessus. La partie concave du moule se sépare de la lentille, cependant que g6néralement la lentille reste collée sur la partie convexe. Après refroidissement, on s6pare la partie convexe du moule de la lentille comme ci-dessus. Les deux séries de lentilles sont ensuite soumises à une étape de coloration consistant à immerger les lentilles dans un bain aqueux renfermant des colorants à l'état dispersé et maintenu à une température proche de 95 C. On a déterminé pour chacune des s6ries de lentilles le taux d'apparition de fougères. On a trouvé que pour les lentilles de la première s6rie (désassemblage classique à 70 C), le taux d'apparition de fougères est de 50% environ, alors que pour les lentilles de la seconde série, démoulées par le procédé de l'invention, ce taux 6tait inférieur à 2 %. Ainsi, le procédé de d6moulage selon l'invention permet une réduction très importante du taux d'apparition de fougères dans des lentilles ophtalmiques. REVENDICATIONS 1. Procédé de démoulage d'un article en matériau polymère transparent formé dans une cavité d'un moule en deux parties par polymérisation d'une composition polymérisable liquide, caractérisé en ce qu'il comprend: a) le chauffage uniforme de l'article dans le moule, à une température de démoulage comprise entre Tg + 20 C et Tg + 80 C, o Tg est la température de transition vitreuse du matériau polymère transparent, sans séparation de l'article et des parties de moule; et b) l'application d'une force mécanique externe pour séparer au moins une des parties de moule de l'article pendant que ce dernier se trouve à ladite température de démoulage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage uniforme de l'article dans le moule s'effectue pendant une durée d'au moins 30 minutes, de préférence d'au moins 40 minutes. 3. Procédé de démoulage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau polymère transparent présente un retrait de polymérisation d'au moins 7% et de préférence d'au moins 10%. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau polymère transparent résulte de la polymérisation d'une composition liquide polymérisable comprenant un monomère diallyl carbonate de diéthylène glycol. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'application de la force mécanique externe s'effectue au moyen d'un outil agissant comme un levier sur les parties de moule. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parties de moule comprennent une partie convexe et une partie concave. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'outil agissant comme un levier a un point de pivotement situé sur la partie convexe. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que seule la partie concave est séparée de l'article moulé lors de l'application de la force mécanique externe. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'article est une lentille ophtalmique. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la lentille ophtalmique est une lentille de puissance optique positive. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'après polymérisation, et avant la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, la température de l'assemblage est abaissée à une température de 20 à 60 C. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la température de démoulage est comprise entre Tg + 30 C et Tg + 60 C. 13. Procédé de fabrication d'un article moulé en matériau polymère transparent, comprenant le coulage d'une composition liquide polymérisable dans une cavité d'un moule en deux parties et la polymérisation de la composition coulée pour former l'article moulé, caractérisé en ce que l'article moulé est démoulé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 14. Procédé pour réduire le taux d'articles moulés en matériau polymère transparent inaptes à un traitement ultérieur de coloration, caractérisé en ce que les articles moulés sont fabriqués selon le procédé de la revendication 13.