Brevet FR2861640A1 — publié le 20050506

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication d'une lentille teintée présentant une coloration dégradée ou plus généralement des variations continues de l'intensité de sa coloration. Il faut entendre, au sens de l'invention, par le terme "lentille", non seulement les lentilles destinées à la réalisation de verres de lunettes, correcteurs ou non, mais également les écrans colorés transparents associés ou non à des casques de protection pour sportifs, motocy- clistes ou professionnels (pompiers, soudeurs,...), des pare-brise de véhicules, des hublots d'embarcations ou fenêtres d'habitations... ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Actuellement, les lentilles à coloration dégradée sont réalisées par trempage d'une ébauche de chaque lentille transparente dans un bain de coloration pour obtenir sur les faces de la lentille une imprégnation des colorants de densité variable. Cette densité est fonction du temps de séjour de l'ébauche dans le bain, lequel est maîtrisé par la vitesse de pénétration et d'extraction de la lentille lors du trempage. Si la lentille est en un matériau thermodurcissable (tel que le diéthylèneglycol bis allyl carbonate) ou en un matériau thermoplastique acrylique (tel que le po- lyméthyl méthacrylate) l'imprégnation des colorants peut être faite dans la masse du matériau. Si le matériau est difficilement imprégnable (comme par exemple le polycarbonate) on déposera sur les faces de la lentille une couche d'un vernis colorable, et c'est ce vernis qui fera l'objet d'une imprégnation de densité variable. Cette technique présente des limites. L'effet dé- gradé est, à cause du trempage, unidirectionnel. En ou- tre, sa mise en oeuvre est délicate car il est difficile de maîtriser la stabilité des bains de coloration notamment en matière de concentration des colorants donc de maîtriser la reproductibilité du procédé. OBJET DE L'INVENTION La présente invention concerne une autre techni- que de fabrication de verres colorés à teinte dégradée qui permette une plus grande liberté dans la réalisation des motifs dégradés, une plus grande stabilité dans la qualité des produits obtenus, et qui autorise une fabrication de série à grande cadence. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Aussi, le procédé de l'invention consiste-t-il à - injecter une première matière thermoplastique colorée dans une empreinte réalisée en creux dans une première partie de moule et fermée par une seconde partie de moule, ouvrir l'empreinte en séparant la première et la deuxième parties de moule, - remplacer la deuxième partie de moule par une troisième partie de moule pour refermer l'empreinte, - injecter une seconde matière thermoplastique dans l'empreinte ainsi refermée, - et démouler la lentille composite après ouverture du moule. La matière injectée en premier lieu reste dans la première partie du moule, ce qui permet d'en contrôler la température et de la maintenir dans. une plage telle qu'il ne se produise pas de déformations optiquement nuisibles lors de la seconde injection. La seconde matière plastique est soit incolore, soit colorée. La température de la première partie de moule est régulée à une valeur telle que, entre l'ouverture de l'empreinte et la seconde injection, la matière plastique injectée en premier lieu soit maintenue à une température 30 comprise entre sa température de transition vitreuse et une température d'au plus 25 inférieure à cette température de transition vitreuse. De préférence cette différence de température est d'au plus 15 C. Cette tempéra- ture (de la première partie du moule) est suivant la matière thermoplastique injectée comprise entre 80 C et 150 C. On a également déterminé que le débit d'injection doit être au minimum de 100 cm3/seconde pour l'obtention de lentilles de bonne qualité. Pour mettre en uvre le procédé ci-dessus, l'invention concerne également une machine à injection double dans laquelle une première partie de moule est montée pi-votante autour d'un axe central et est indexable angulairement autour de cet axe dans au moins deux positions tandis que les deuxième et troisième parties de moule sont situées en regard de la première partie lorsque celle-ci est respectivement dans sa première et dans sa deuxième position indexée. Chacune des deuxième et troi- sième parties de moule est mobile par rapport à la première partie dans une direction convergente avec l'axe de pivotement de cette première partie. Les deux positions de la première partie de moule pivotante constituent les deux postes d'injection de la machine. Ces deux positions peuvent être séparées d'un angle inférieur à 180 , par exemple un angle égal à 120 , de sorte que la première partie du moule de la machine peut avoir sur un pivotement de 360 un troisième arrêt dans une troisième position indexée qui constitue la po- sition de déchargement de la lentille composite réalisée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation donné ci-après à titre d'exemple non limitatif. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels: - les figures 1 et 2 sont des schémas en coupe illustrant le procédé de fabrication selon l'invention, - la figure 3 est une vue schématique de dessus d'une machine pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, - la figure 4 est une même vue de dessus d'une variante de réalisation de cette machine. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Aux figures 1 et 2 on a représenté un moule pour mettre en uvre le procédé de fabrication de l'invention. Ce moule comprend une première partie 1 dans laquelle une empreinte 2 est en réalisée en creux, cette empreinte étant fermée de manière étanche par une deuxième partie 3 du moule. L'empreinte en creux comporte une surface con-cave 4 tandis que le couvercle ou la deuxième partie du moule 3 comporte une surface convexe 5 séparée de la sur-face 4 pour définir entre elles un espace propre à être rempli par injection d'une matière plastique 6 tel qu'un polycarbonate et notamment un polycarbonate coloré. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la distance séparant les surfaces 4 et 5 n'est pas constante, si bien que l'épaisseur de la matière plastique 6 formant ici une lentille limitée par une surface convexe et une surface concave, n'est également pas constante. Selon le procédé de l'invention, après injection de cette première matière plastique 6, on retire la deuxième partie de moule 3 pour la remplacer comme indiqué à la figure 2 par une troisième partie de moule 7. Cette troisième partie de moule définit avec l'empreinte et la lentille 6 une autre cavité susceptible d'être rem-plie par injection d'une deuxième matière plastique 8 qui peut être soit transparente, soit également colorée. La lentille composite 6, 8 ainsi formée possède une colora- tion dégradée soit monochrome si la matière plastique 8 est une matière plastique transparente, soit bichromatique si la matière plastique 8 est une matière colorée d'une teinte différente de la matière plastique 6. La topographie de la surface convexe 5 du couvercle 3 de fer- meture de l'empreinte détermine la variation du dégradé de la teinte d'une part en géométrie et d'autre part en intensité. La topographie 9 de la surface convexe de la troisième partie de moule 7 n'influence pas le dégradé de la teinte si la matière plastique 8 est transparente. Elle constitue la face concave arrière de la lentille qui peut constituer la face arrière du verre lorsque celui-ci n'est pas à correction ou être travaillée pour faire un verre correcteur. Si la matière 8 est une matière colorée d'une teinte différente de la matière 6, la forme de la surface convexe 9 peut également participer aux différentes nuances du dégradé des deux teintes. A la figure 3 on a représenté les trois parties de moule précédemment décrites avec les mêmes références, dans un agencement de machine à confectionner des len- tilles colorées à teinte dégradée. La partie de moule 3 et la partie de moule 7 sont chacune placées au nez d'une machine à injection 10, 11 et sont disposées à l'opposé l'une de l'autre. Chacune des parties 3 et 7 comporte plusieurs surfaces convexes telles que 5, 9 des figures 1 et 2, notées ici 5a, 5b, 9a, 9b. En regard de ces deux parties de moule, la partie de moule 1 comporte plusieurs empreintes 2a, 2b dont une série fait face à la partie de moule 3 et une série fait face à la partie de moule 7. La partie de moule 1 est montée sur un bâti non représenté qui autorise de rapprocher la partie de moule 1 de la partie de moule 3 ou de la partie de moule 7 selon les flèches A. En outre, sur ce bâti, la partie de moule 1 est montée pivotante (flèche B) autour d'un axe 12 perpendiculaire au déplacement AA de la tête. A titre d'in- version cinématique, il est bien certain que la partie de moule 1 peut rester stationnaire en translation alors que les parties de moule 3 et 7 peuvent se rapprocher et s'éloigner de celle-ci pour fermer et ouvrir les empreintes et pour permettre la rotation de la partie de moule 1 autour de l'axe 12. Pour réaliser des lentilles teintées avec dégradation, on rapproche la partie de moule 1, la partie de moule 3 et on injecte dans l'empreinte la matière plastique issue de l'injecteur 10. Cette injection étant réalisée, on écarte la partie de moule 1 de la partie de moule 3, la matière plastique injectée demeurant au fond des alvéoles 2a, 2b, on fait pivoter la partie de moule 1 de 180 pour présenter les alvéoles 2a, 2b équipés de la lentille 6 en regard de la partie de moule 7, on rappro- che la partie de moule 1 de la partie de moule 7 et, les empreintes étant à nouveau refermées, on injecte de la matière plastique issue de l'injecteur 11. Cette deuxième injection étant terminée et la matière solidifiée à l'intérieur des empreintes 2a, 2b, on retire les lentilles composites qui sont en général reliées entre elles par des cordons de matière provenant des canaux de répartition de la matière dans les moules. Dans la variante de la machine dans laquelle la partie de moule 1 est stationnaire en translation, on peut procéder aux injections provenant des injecteurs 10 et 11 dans le même temps, c'est-à-dire que l'on ferme les empreintes simultanément avec d'un côté la partie de moule 3 et de l'autre côté la partie de moule 7, ce qui présente l'avantage d'équilibrer les forces importantes de fermeture le long de l'axe longitudinal de la machine. A la figure 4, la machine représentée est d'une géométrie un peu différente de celle de la figure 3 au sens où la partie de moule 1 est réalisée comme un carrousel tournant autour de l'axe 12 et indexé en position angulaire en regard d'une part, de la partie de moule 3, d'autre part, de la partie de moule 7 et en troisième lieu d'un robot d'extraction des produits injectés portant la référence 13. Ainsi, la première partie de moule tourne-t-elle d'un tiers de tour à chaque fois, les in- jections étant simultanées et concomitantes à l'extraction des produits obtenus. Dans ce cas, les parties de moule 3 et 7 sont elles-mêmes montées sur des bâtis susceptibles de se déplacer en convergeant vers l'axe 12 pour réaliser la fermeture simultanée des moules et en divergeant de cet axe pour réaliser l'ouverture simulta- née de ceux-ci. L'un des principaux avantages du procédé et du dispositif de l'invention est que la première partie injectée de chaque lentille demeure solidaire de la pre- mière partie de moule, ce qui permet de contrôler de manière très fine sa température. On s'est en effet rendu compte qu'il fallait pour que cette bi-injection soit optiquement correcte, que la température de la première partie de lentille injectée soit comprise entre sa température de transition vitreuse et une température inférieure au plus de 25 de cette température de transition vitreuse. On évite ainsi tous les phénomènes de retrait de dilatation ou de déformation dus à un réchauffement de la première partie injectée lors de la deuxième injection. De préférence cette différence de température doit être au plus de 15 C. Par ailleurs, on s'est rendu compte que les vitesses d'injection devaient être assez rapides pour également profiter des inerties thermiques afin d'éviter des disparités dans les caractéristiques physiques des matériaux qui pourraient affecter les qualités optiques du produit fini. C'est ainsi qu'on préconise une vitesse d'injection pour des moules relatifs à des oculaires de lunettes de l'ordre de 100 cm3/seconde. On notera enfin que la température de la partie principale du moule 1 dans laquelle sont creusées les empreintes 2 doit être maintenue autour d'une température moyenne qui varie en fonction de la température de transition vitreuse de la matière injectée afin d'éviter un différentiel de température trop important par rapport à celle-ci. A titre d'exemple si la matière injectée est du PMMA, la température de la partie principale du moule 1 doit être maintenue autour de 80 C, et s'agissant du polycarbonate cette température pourra être de l'ordre de 100 C à 120 C. Dans tous les cas elle n'excédera pas 150 C. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une lentille teintée présentant une coloration dégradée, caractérisé en ce qu'il consiste à : - injecter une première matière thermoplastique (6) colorée dans une empreinte (2) réalisée en creux dans une première partie (1) de moule et fermée par une seconde (3) partie de moule, - ouvrir l'empreinte en séparant la première (1) et la deuxième (3) parties de moule, - remplacer la deuxième partie (3) de moule par une troisième partie (7) de moule pour refermer l'empreinte, injecter une seconde matière thermoplastique (8) dans l'empreinte ainsi refermée, - ouvrir l'empreinte pour démouler la lentille composite (6, 8) ainsi obtenue. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde matière thermoplastique (8) est in- colore. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde matière thermoplastique (8) est colorée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la température de la première partie (1) de moule est régulée à une va-leur telle qu'entre l'ouverture de l'empreinte et la seconde injection, la matière plastique injectée en premier lieu soit maintenue à une température comprise entre sa température de transition vitreuse et une température de 25 inférieure à cette température de transition vitreuse, de préférence à une température inférieure de 15 C à cette température de transition vitreuse. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température de la première partie (1) du moule est maintenue à environ 100 C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débit d'injection de chacune des matières plastiques est au minimum de 100 cm3/seconde. 7. Machine bi-injection pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première partie de moule (1) est montée pivotante autour d'un axe central (12) et est indexable angulairement autour de cet axe dans au moins deux positions et en ce que les deuxième et troisième parties de moule sont situées en regard de la première partie lorsque celle-ci est respectivement dans sa première et dans sa deuxième position indexée. 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que chacune des deuxième (3) et troisième (7) parties de moule sont mobiles par rapport à la première partie (1) de moule dans une direction convergente avec l'axe (12) de pivotement de cette première partie (1) 9. Machine selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que les positions indexées sont séparées d'un angle inférieur à 180 .