Brevet FR2801889A1 — publié le 20010608

Procédé de polymérisation et/ou durcissement d'une composition de monomères et application à la fabrication de lentilles. La présente invention concerne un procédé de moulage d'une composition de monomères polymérisables par application d'un rayonnement ultraviolet et en particulier pour la fabrication de lentilles optiques et ophtalmiques. De manière classique, les lentilles ophtalmiques en verre organique sont moulées à partir d'une composition de monomères polymérisables dans un moule en deux parties, généralement en verre minéral. Les deux parties de moule, une fois assemblées, définissent une cavité de moulage dont les parois ont la géométrie voulue pour la lentille finale souhaitée. La composition de monomères est généralement introduite dans la cavité de moulage au moyen d'une seringue et les deux parties de moule sont maintenues assemblées au moyen d'un ruban adhésif. L'assemblage est alors soumis à une irradiation UV et/ou à un traitement thermique approprié pour polymériser la composition de monomères et obtenir la lentille. Une fois la polymérisation achevée, le ruban adhésif maintenant les parties du moule est enlevé et les parties de moule sont séparées pour récupérer la lentille. Un problème lié à ce procédé de moulage est que du matériau adhésif du ruban peut rester sur la lentille finale après enlèvement du ruban. La présente invention a donc pour objet un procédé de moulage d'une composition de monomères polymérisables, par exemple pour la fabrication d'une lentille ophtalmique, qui remédie aux inconvénients du procédé classique de l'art antérieur. En particulier, la présente invention a pour objet un procédé de moulage, par exemple d'une lentille ophtalmique, qui évite la présence sur la lentille d'adhésif en provenance du ruban d'assemblage des parties de moule. La présente invention a encore pour objet un procédé de moulage tel que défini précédemment, assurant une séparation automatique d'adhérence du ruban adhésif maintenant assemblées les deux parties de moule avant la fin de la polymérisation de la composition de monomères polymérisable et/ou durcissable moulée. Selon l'invention, le procédé de moulage d'une composition de monomères polymérisables contenue dans une cavité de moulage définie par deux parties d'un moule qui sont maintenues assemblées au moyen d'un ruban adhésif qui perd ses propriétés adhésives sous l'action d'un rayonnement ultraviolet ou de la chaleur, comprend - une étape de pré-polymérisation de la composition de monomères jusqu'à obtention d'un gel auto-portant sans perte d'adhésion du ruban, et - une étape de post-polymérisation du gel auto-portant soit par un traitement thermique, soit par une irradiation UV appropriée, pour simultanément faire perdre ses propriétés adhésives au ruban selon que le ruban adhésif perd ses propriétés adhésives sous l'action de la chaleur ou du rayonnement UV. L'étape de pré-polymérisation peut être une étape de polymérisation thermique ou de photo-polymérisation, par exemple au moyen d'un rayonnement UV. Dans le cas de la photo-polymérisation, au moins une partie du moule doit être transparente au rayonnement utilisé pour permettre l'irradiation de la composition à polymériser. Les compositions de monomères polymérisables par rayonnement UV sont bien connues, en particulier les compositions pour la fabrication de lentilles ophtalmiques. De telles compositions sont décrites entre autres dans les brevets US-A-4 606 864, EP-A-273 661, EP- A-273 710, EP-A-382 477, EP-A-384 725, EP-A-394 495, EP-A-745 620, EP-A-745 621 et WO 99/02575. Ces compositions sont généralement également polymérisables par un traitement thermique. On peut accroître leur sensibilité à la polymérisation thermique en y incorporant un ou plusieurs initiateurs de polymérisation thermique bien connus. Dans la présente invention, on entend par gel auto-portant une composition de monomères dont le taux de polymérisation est suffisant pour que le matériau obtenu ne se déforme pas lorsqu'il n'est plus maintenu entre les deux parties du moule. De préférence, le taux de monomères convertis dans le gel auto-portant est au moins de 10%, c'est- à-dire qu'au moins 10% des monomères de départ de la composition participent au réseau polymérisé, et mieux encore 10 à 50%. L'étape de pré-polymérisation peut être une étape de polymérisation thermique ou photochimique (rayonnement UV). L'étape de pré-polymérisation par rayonnement UV est classique et peut se faire en utilisant tout dispositif classique. La durée de cette étape jusqu'à obtention d'un gel auto-portant dépend bien évidemment des paramètres d'irradiation et de la nature des monomères et photo-amorceurs de la composition. En général, cette étape d'irradiation dure de 1 seconde à 30 minutes, préférentiellement de 3 secondes à 1 minute. Une caractéristique de l'étape de pré-polymérisation par irradiation UV est que cette étape ne doit pas faire perdre ses propriétés d'adhésion au ruban adhésif sensible au rayonnement UV lorsqu'on utilise un tel ruban pour assembler les parties de moule. La pré-polymérisation thermique est également classique. Elle doit être bien évidemment mise en oeuvre de manière à ne pas faire perdre ses propriétés adhésives au ruban, en particulier lorsqu'on utilise un ruban adhésif perdant ses propriétés d'adhésion sous l'action de la chaleur. Les rubans adhésifs perdant leurs propriétés d'adhésion sous l'action de la chaleur ou du rayonnement UV sont connus et sont décrits dans les brevets US-A-5 441 810 et 4 968 559. La seconde étape du procédé est une étape de post- polymérisation du gel au cours de laquelle le ruban adhésif perd ses propriétés d'adhésion. Dans le cas d'un ruban adhésif sensible au rayonnement UV, cette post-polymérisation comprend l'irradiation du gel dans des conditions assurant la perte d'adhésion du ruban. Toutefois, dans ce cas, le ruban ne se déforme pas et ne se sépare pas automatiquement des parties de moule. Dans le cas d'un ruban adhésif sensible à la chaleur, cette post- polymérisation comprend un traitement thermique dans des conditions assurant la perte des propriétés adhésives du ruban. En général, le ruban qui comporte une couche extensible sous l'effet de la chaleur, est déformé et se sépare automatiquement des parties du moule. En général, la température utilisée lors du traitement thermique est de 60 C ou plus et sa durée est de 5 minutes à 3 heures. De préférence, la température est de 80 à 110 C et la durée de 10 à 20 minutes. Cette étape de post-polymérisation du gel peut être mise en évidence par une augmentation de la température de transition vitreuse (Tg) du matériau polymère obtenu par rapport au gel auto-portant. Facultativement, dans le cas d'une composition photo- polymérisable, on peut, après séparation du ruban adhésif, poursuivre la post-polymérisation du matériau polymère par une étape d'irradiation avec un rayonnement UV analogue à l'étape de pré-polymérisation par irradiation UV. La durée de cette dernière étape d'irradiation est généralement de 3 à 5 minutes et a pour but d'achever la polymérisation et/ou le durcissement et/ou d'accroître encore la Tg du matériau polymère résultant. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre en combinant à volonté pré-polymérisation thermique et photochimique et post- polymérisation thermique et photochimique. Bien évidemment, le choix du ruban adhésif dépendra du type de post-polymérisation choisi. 1. Pré-polymérisation thermique/post-polymérisation thermique. Dans ce cas, on utilise bien évidemment un ruban adhésif perdant ses propriétés adhésives sous l'effet de la chaleur à température élevée. La pré-polymérisation est effectuée de préférence dans des conditions douces, températures faibles de 20 à 50 C pendant plusieurs heures (généralement 2 à 6 heures), suivie d'une post-polymérisation à une température supérieure (à partir de 60 C, de préférence égale ou supérieure à 80 C), permettant de poursuivre la polymérisation et de provoquer la perte des propriétés adhésives du ruban. 2. Pré-polymérisation thermique/post-polymérisation photochimique. Dans ce cas, on utilise bien évidemment un ruban adhésif perdant ses propriétés adhésives sous irradiation. Afin de provoquer simultanément la poursuite de la polymérisation et la perte des propriétés adhésives du ruban, la composition polymérisable comporte de préférence un amorceur thermique et un photo-amorceur. Typiquement, en fonction de l'intensité de l'irradiation, la post- polymérisation par voie photochimique (UV) peut durer, par exemple, de 3 à 5 minutes. Exemple 1 On a assemblé un moule pour lentille en verre minéral transparent traité chimiquement, en deux parties (-2,00 et -6,00 dioptries), du commerce avec un ruban adhésif perdant ses propriétés adhésives par traitement thermique (Revalpha/RC-50 NAL/P50 de la Société NITTO DENKO) et rempli la cavité du moule avec une composition de monomères ayant la formulation suivante Composant % en poids - Bis(2-méthacryloyl thio éthyl)sulfure 40-65 - Dicyclopentadiène diméthacrylate 10-20 - Acrylate-uréthanne 10 - Dimercapto diéthyl sulfure ou pentaérythritol tétrakis thioglycolate 5-20 - 2,4,6-triméthyl benzoyl diphényl phosphine (catalyseur UV) 0,1 - UV-5411 (absorbeur UV) 0,05 - Péroxyde - 3M (NOF Co) (Initiateur thermique) 0,1 On a irradié le moule à partir des deux côtés avec deux lampes UV de puissance 120 W/cm pendant 3 à 5 minutes (température 60 C). Après irradiation, on a placé le moule dans une étuve à 80 C pendant 10 à 20 minutes. Le ruban adhésif perdait son adhésion, se déformait et se séparait du moule. La lentille résultante obtenue avait un excellent aspect de surface et de son bord. On ne constatait aucune diffusion du matériau adhésif du ruban dans le bord de la lentille ni d'autres défauts. Exemple 2 On a assemblé un moule pour lentille en verre minéral transparent traité chimiquement, en deux parties (puissance optique -2,00 et -6,00 dioptries) avec un ruban adhésif U1 de SLIONTEC. On a versé dans le moule une composition photo-polymérisable identique à celle de l'exemple 1 et soumis à une pré-polymérisation UV (2 lampes de 1200 W/cm émettant de chaque côté du moule) pendant une durée de 5 à 20 secondes. Durant cette étape, la composition polymérisable passe très rapidement à l'état de gel. Durant l'étape de formation du gel, il peut y avoir une certaine diminution des propriétés adhésives du ruban, mais celle-ci reste mineure, ce qui est confirmé par le fait qu'aucune fuite de monomères hors du moule n'apparaît durant la phase de formation du gel. Après l'étape de formation du gel, l'irradiation est poursuivie pendant 3 à 5 minutes et la perte complète des propriétés adhésives du ruban se poursuit, de sorte que le ruban peut être facilement enlevé. REVENDICATIONS 1. Procédé de moulage d'une composition de monomères polymérisables contenue dans une cavité de moulage définie par deux parties d'un moule maintenues assemblées au moyen d'un ruban adhésif perdant ses propriétés adhésives par action de la chaleur ou d'un rayonnement UV, comprenant - une étape de pré-polymérisation de la composition jusqu'à obtention d'un gel auto-portant sans que le ruban adhésif perde ses propriétés adhésives, et - une étape de post-polymérisation du gel par application d'un rayonnement UV ou par un traitement thermique pour simultanément faire perdre ses propriétés adhésives au ruban selon que le ruban adhésif perd ses propriétés adhésives sous l'action d'un rayonnement UV ou sous l'action de la chaleur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de pré-polymérisation est une étape de polymérisation par irradiation au moyen d'un rayonnement UV. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes de pré-polymérisation et de post-polymérisation sont des étapes de polymérisation thermique et le ruban adhésif est un ruban perdant ses propriétés adhésives sous l'action de la chaleur. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de pré-polymérisation est une étape de polymérisation thermique et l'étape de post-polymérisation une étape de polymérisation par irradiation au moyen d'un rayonneront UV, et le ruban adhésif est un ruban perdant ses propriétés adhésives sous irradiation. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de pré-polymérisation par application du rayonnement UV a une durée de l'ordre de 1 seconde à 30 minutes, de préférence 3 secondes à 1 minute. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement thermique de post-polymérisation s'effectue à une température de 60 C ou plus. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la durée du traitement thermique de post- polymérisation varie de 5 minutes à 3 heures. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans le gel auto-portant le taux de conversion des monomères est au moins égal à 10%, et de préférence de 10 à 50%. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de post-polymérisation du gel se traduit par une augmentation de la température de transition vitreuse du matériau polymère résultant. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend, après séparation du ruban, une étape finale d'irradiation avec un rayonnement UV. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que cette étape finale d'irradiation dure de 3 à 5 minutes. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties du moule sont en verre minéral. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moule est un moule pour lentille ophtalmique.