具有模制于其上的光学元件的光导制造技术

提供一种用于工业、医学或美容应用的光导，其具有外周表面和由玻璃制成的至少一个端面10，并且具有由至少一个透明塑料制成的光学元件3，该光学元件通过模制或反应注塑成型直接模制到玻璃的端面10，以便当光导处于工作状态时在光导1中被引导的电磁辐射被导向经过玻璃的端面10进入光学元件3的透明塑料并从其发出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及光导，更具体地涉及具有模制于其上的高度透明的塑料制成的光学元件的刚性光纤光导，及其应用。
技术介绍
牙科导光棒形式的刚性光纤光导在现有技术中是已知的。它们通常通过拉拔玻璃棒或成束的芯包层棒而制成。特别地，它们可二次成型有作为套的塑料。用于该目的的塑料材料是黑色不透明的、通常玻璃纤维增强的PPS塑料(泰科纳公司(TICONA)的)。这种安装套用于容纳紧密配合在包括光源的手持件中的牙科导光棒。这些套是光导的外周表面的封闭部分，玻璃制成的光导的端面是暴露的。在光导中被引导的电磁辐射的发射轮廓因此主要由光导的玻璃的折射率和几何形状决定。如果需要不同的发射轮廓，例如为了获得额外的光的匀质化和/或聚焦，还需要必须附连到光导的其他光学系统。特别地，对于医学或化妆应用来说，产生以下问题，即，光导必须是能进行卫生清理的并因此必须是能消毒和/或高压灭菌的。利用包括用于安装在光导上的座、透镜框架、和透镜结合剂的现有技术的透镜系统，该要求不能被满足或仅以非常大的花费被满足。DE102012100375A1公开了一种光导，通过使用液体聚合物调整其光学性能。特别地，在光发出表面上，具有这些液体聚合物的区域能被定位，这些液体聚合物通过密封帽被封闭。对于这种光导来说，很难承受机械应力，特别因为如果密封帽被拉开则液体聚合物可泄露。
技术实现思路
在该背景下，本专利技术的目的是提供一种用于工业、医学或美容应用的由玻璃制成的光导，该光导具有：能以简单但坚固的方式被扩展的光学功能；改进的粘接以及因此带来的大的拔出力；和非常好的耐高压灭菌性；其目的还在于详述用于生产该光导的方法及其特别有利的应用。该目的还通过独立权利要求的主题实现。优选实施例在从属权利要求中被详述。根据本专利技术的光导具有外周表面和至少一个端面。典型地，光导是窄的、细长的物品。通常，其由玻璃制成，至少其芯部，包括由不同玻璃成分制成的多个纤维棒。光导可配置为光纤棒(纤维棒，fiberrod)或光导棒形式的刚性光导，或配置为柔性光导，其具有结合到或热熔到彼此的光进入和/或光发出面。光导的由玻璃制成的部分终止于玻璃的端面。由至少一个透明塑料制成的光学元件被模制到玻璃的该端面，使得当光导处于工作状态时在光导中被引导的电磁辐射被引导经过玻璃的端面进入光学元件的透明塑料并从其发出。模制的光学元件在其处于工作状态时使经过元件的辐射成形(shape)并因此决定根据本专利技术的光导的发射轮廓。专利技术人实现了：所述目的以出人意料地简单的方式通过将塑料的光学元件直接模制到玻璃的端面而实现。这确保了对于光学元件的大的拔出力，使得耐用的且机械稳定的连接被设置在端面和光学元件之间。本专利技术的上下文中的透明表示：光学元件的塑料在光导处于工作状态时对于被引导经过光导的电磁辐射来说是透过性的。特别地，光学元件的至少90％或更大值的透射率值被有利地使用，该值主要通过选择塑料而实现。模制的光学元件的塑料有利地从由液体硅橡胶(LSR)、特别是具有高透明度和高抗热性的热交联(hot-linking)液体硅橡胶组成的组中选择。光学元件从玻璃制成的光导的端面拔出的力有利地大于80N，特别大于100N。更具体地，光学元件不可拆开地连接到玻璃的光导的端面，也就是说，当光学元件从端面拔出时，光导将损坏甚至毁掉。原则上，其他高度透明的且热稳定的塑料也适于用来模制这种光学元件，尽管收缩特性和对玻璃的粘接是决定性的。虽然PC或PMMA具有非常好的光学特性，但他们具有较低的化学抗性和耐热性。透明的热塑性材料例如聚醚酰亚胺(PEI，例如GEPlastics公司生产的ULTEM)就所需的耐高压灭菌性方面来说实际上是合适的，但具有琥珀本色并且很难处理。有机硅由于其永久的弹性是优选的。根据本专利技术，由透明塑料制成的光学元件直接模制到玻璃的端面，所以在光学元件的进入面和端面之间存在界面并因此在玻璃和塑料之间存在界面。特别地，光学元件形状配合地和通过材料结合地结合到端面。为了增加机械稳定性，也可优选地想到粘接促进剂被设置在光导的玻璃表面上，特别是在玻璃的端面上，使得存在玻璃到粘接促进剂到透明塑料的界面次序。而且，玻璃表面的物理和/或化学的表面预处理可以是有利的，特别对于表面激活和产生高表面能来说。这种方法特别包括电晕放电、等离子体预处理，例如大气压等离子体，或表面蚀刻等。预处理可特别在施加粘接促进剂和/或在模制光学元件之前被执行。透明塑料的光学元件也可形成为使得其突出超过玻璃的端面并覆盖光导的外周表面的至少一部分。也能想到完全覆盖光导。在玻璃的光导和光学元件之间的接触面积因此增大，使得能获得改进的粘接和更大的拔出力。如之前所述的，光学元件具有在光学元件处于工作状态时使经过元件的电磁辐射成形的作用。特别地，其可用作会聚透镜或用作分散透镜和/或用作光混合器。通过将不同的透明塑料结合，特别通过将具有不同折射率的透明塑料的层结合，光学元件的光束成形和/或混合性能可被选择性地调整。也可行的是：光学元件在其至少一部分上被由不同于光学元件的透明塑料的塑料制成的覆盖元件覆盖。然后这种覆盖元件可例如用作透明塑料例如抵抗机械损坏的防护，和/或可防止横向的光发射。在优选的实施例中，光导的外周表面具有特征部件，所谓的底切部分，该底切部分与光学元件和/或覆盖元件的一体模制的特征部件相互接合。通过这种方式，可以说，光学元件可被锁定到所述光导，因而优选地，光学元件从光导拔出的拔出力被再次进一步增大。特别优选地，光导由玻璃棒或多个非可释放地相互连接的玻璃棒形成，并且优选地该玻璃棒是芯包层棒。芯包层棒通常是玻璃棒，该玻璃棒具有由玻璃制成的芯，该芯被相比于芯的玻璃具有更低折射率的玻璃的包层围绕。一种用于生产上述的光导的创造性的方法，其包括以下方法步骤：提供具有由玻璃制成的至少一个导光区域的光导，该光导具有玻璃的端面；提供包括光学元件的负轮廓的注塑模具；提供至少一个塑料前体，由此在完成塑料前体的固化时限定光学元件；将光导的至少端面引入注塑模具；以及通过反应注塑成型模制塑料光学元件，其中光导的至少端面覆盖有至少一个塑料前体，并且塑料前体被固化，由此形成光学元件。如上所述，LSR优选用作塑料材料。反应注塑成型的方法是已知的。令人惊奇的是，其能用于生产直接且不可拔出地结合到玻璃光导的光学元件。在该方法的特别优选的实施例中，在光学元件被模制到光导的端面之前，将粘接促进剂至少应用于光导的覆盖有光学元件的塑料材料的区域的至少部分面积上。在特别有利的方式中，也称为引物(primer)或粘接剂清洁剂的粘接促进剂是聚硅烷或硅烷化合物。利用该预处理，实现了：一方面表面被清洁并且特别厚(fat)或脏的层被去除，另一方面玻璃表面被化学预处理，使得除了纯粹的形状配合之外，能在玻璃中的Si-O键和有机硅中的Si-OH基之间形成化学结合。如上面已经描述的，也可使用化学和/或物理预处理方法，由此玻璃表面能被活化。除了去除水膜和有机污染物之外，表面能以这种方式被额外地活化从而实现良好的粘接结合。根据该方法的一个变型，也可想到：通过浸涂工艺而不是通过注塑成型将光学元件模制到光导。在这种情况下，想到：光导浸渍在含液体有机硅的模具中并随后被回火。这特别实现了在光导上产生薄的涂层。这里，再次地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产具有模制于其上的光学元件的光导1的方法，其包括以下方法步骤：‑提供光导1；‑提供包括光学元件的负轮廓的注塑模具；‑提供至少一个透明的塑料前体，光学元件3由所述前体制成；‑将光导1的至少端面10引入注塑模具；‑通过反应注塑成型由透明塑料模制光学元件3，其中光导1的至少端面10被至少一个塑料前体覆盖，并且在塑料前体固化之后形成光学元件3；其中，模制的光学元件3的透明塑料选自由液体硅橡胶组成的组中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.09 DE 102014208756.21.一种用于生产具有模制于其上的光学元件的光导1的方法，其包括以下方法步骤：-提供光导1；-提供包括光学元件的负轮廓的注塑模具；-提供至少一个透明的塑料前体，光学元件3由所述前体制成；-将光导1的至少端面10引入注塑模具；-通过反应注塑成型由透明塑料模制光学元件3，其中光导1的至少端面10被至少一个塑料前体覆盖，并且在塑料前体固化之后形成光学元件3；其中，模制的光学元件3的透明塑料选自由液体硅橡胶组成的组中。2.一种用于生产具有模制于其上的光学元件的光导1的方法，其包括以下方法步骤：-提供光导1；-提供模具；-提供至少一个透明的塑料前体，光学元件3由所述前体制成。-将光导1的至少端面10引入模具；-通过浸渍由透明塑料模制光学元件3，其中光导1的至少端面10被至少一个塑料前体覆盖，并且在塑料前体固化之后形成光学元件3；以及-使光导回火；其中，模制的光学元件3的透明塑料选自由液体硅橡胶构成的组中。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在光导1的至少端面10和由液体硅橡胶制成的透明的光学元件3之间形成材料结合以及形状配合连接。4.根据权利要求1或2以及3所述的方法，其包括借助物理和/或化学方法对光导1的玻璃表面进行预处理的方法步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其包括以下的方法步骤，即，在光学元件3被模制到光导1的端面10之前，将粘接促进剂应用于光导1的覆盖有光学元件3的塑料材料的至少部分区域，其中基于硅烷或聚硅烷而制备的粘接促进剂是优选的。6.根据权利要求4和5所述的方法，其包括通过电晕放电、等离子体预处理、例如大气压等离子体对光导1的玻璃表面、至少部分区域进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·舒尔特海斯，T·维因加特纳，H·沃纳，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE