CH631652A5

CH631652A5 - Form zur herstellung von kontaktlinsen.

Info

Publication number: CH631652A5
Application number: CH343977A
Authority: CH
Inventors: Thomas H Shepherd
Original assignee: Thomas H Shepherd
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1982-08-31
Also published as: AR221685A1; JPS52117647A; NL180186C; DK122277A; IL51711A0; FR2345279B1; NZ183685A; NL7703034A; DK147357C; GB1575694A; MX145158A; IL51711A; SU674658A3; SE7703226L; DK147357B; ATA198177A; ES456927A1; IE44908B1; BR7701752A; IT1073486B

Description

Die Erfindung betrifft eine Form zur Herstellung von Kontaktlinsen gemäss Oberbegriff von Anspruch 1, sowie 60 eine Verwendung der Form gemäss Oberbegriff von Anspruch 14.

Ein wichtiges zu lösendes Problem bei der Verwendung von geschlossenen Formen zur Herstellung von Objekten wie Kontaktlinsen, bei denen das Aussehen der Oberfläche, 65 die Kantenregelmässigkeit und die Oberflächengüte wichtig sind, besteht in der Kompensation des unvermeidlichen Schrumpfens, das während der Polymerisation eintritt. Bei vielen Monomeren liegt die Volumenschrumpfung bei der

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Polymerisation im Bereich von 10 bis 22%. Dieses Schrumpfen hat bisher die Herstellung von zufriedenstellenden geformten Gegenständen wie Kontaktlinsen aus Vinylmono-meren wie Acrylat- und Methacrylatestern, Vinylpyrrolidon, substituierten oder nichtsubstituierten Acrylamiden oder Methacrylamiden od.dgl. verhindert. Wie beispielsweise in der US-PS 3 660 545 beschrieben ist, wird eine polymerisierbare Acrylat- oder Methacrylatestermischung, die in einer geschlossenen Glasform gehalten wird, ohne Ausnahme sich von wenigstens einer Formfläche entspannen und die Bildung von Oberflächenfehlern verursachen, die dazu führen, dass der geformte Gegenstand als Linse ungeeignet ist.

Gemäss einem weiteren bekannten Verfahren (z.B. US-PS 3 660 545) wurde die polymerisierbare Mischung zwischen konkaven und konvexen Glasformhälften gehalten, die einen ringförmigen Spalt zwischen sich aufweisen, der mit der Polymerisation abnimmt, jedoch ergibt sich auch hier eine unregelmässige Kantenform aufgrund der Schrumpfung bei der Polymerisation. Dieser Kantenteil könnte entfernt werden, dies führt jedoch zu einer Kante von beträchtlicher Dicke, die dazu neigt, das Augenlid während der Bewegimg des letzteren aufzufangen, wodurch eine Verschiebung der Linsen hervorgerufen wird.

Diese Schwierigkeiten bei der Kompensation der Schrumpfung haben bisher die Linsenproduktion durch Formgebung in geschlossener Form ausgeschlossen, es wurden vielmehr andere Verfahren zur Herstellung von Kontaktlinsen aus Polymermaterial mit Querverbindungen verwendet, etwa wie Schleudergiessen und Bearbeiten und Polieren.

Beim Schleudergussverfahren, wie es in den US-PSen 3 408 429 und 3 496 254 beschrieben ist, wird die polymerisierbare Mischung in eine rotierende offene Form mit einer konkaven Fläche eingebracht. Die vordere konvexe Fläche der Linse wird auf diese Weise durch die Formfläche gebildet, während die hintere konkave Fläche der Linse als Ergebnis der Zentrifugalkräfte, der Oberflächenspannung der polymerisierbaren Mischung und anderer Faktoren wie der Grösse und Gestalt der Form, des Volumens der polymerisierbaren Mischung, der Zustand der Formfläche usw. bestimmt wird. Die konkave Fläche der auf diese Weise gebildeten Linse ist nahezu parabolisch, wobei viele Faktoren sorgfältig kontrolliert werden müssen, um reproduzierbare Formen zu erzeugen. Linsen, die durch Schleuderguss erzeugt werden, erfordern gewöhnlich eine Nachpolymerisation, wobei die Kantenfläche und die optische Qualität nicht die höchsten sind, da es keinen wirklichen sphärischen Bereich aufgrund der asphärischen Eigenschaft der hinteren Fläche gibt.

Die meisten Hersteller von Kontaktlinsen aus Polymermaterial mit Querverbindungen verwenden ein übliches mechanisches Bearbeiten und Polieren von Linsenrohlingen, wie es in der US-PS 3 361 858 beschrieben ist. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, dass nach Mass angefertigte Linsenkrümmungen ermöglicht werden und eine hohe optische Qualität geliefert wird. Das Verfahren besitzt jedoch den Nachteil, dass hochgradig qualifizierte Fachleute für eine Qualitätsproduktion notwendig sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von geformten Linsen in einer geschlossenen Form zu schaffen, wobei diese Linsen die gewünschten optischen und Oberflächeneigenschaften von mechanisch bearbeiteten und polierten Linsen aufweisen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Anspruchs

1 definierten Massnahmen gelöst.

Ausführungsformen der Form sind durch die Ansprüche

2 bis 13 umschrieben. Eine Verwendung der Form zur Herstellung von Kontaktlinsen wird in Anspruch 14 und Ausführungsformen der Verwendung werden in den Ansprüchen 15 bis 20 umschrieben.

In vorteilhafter Weise kann mit der Form nach der Erfindung infolge des flexiblen Ringes eine relative Bewegung zwischen den beiden Formflächen erreicht werden. Hierdurch ist es möglich, dass sich die beiden Formteile, d.h. der Stempelteil und der Matrizenteil in gleichmässiger Weise aufeinander zu nähern können, wenn die Kontaktlinse hergestellt wird.

Der innere Durchmesser des Matrizenteils kann im wesentlichen gleich dem äusseren Durchmesser des Stempelteils sein, ist jedoch vorzugsweise •geringfügig grösser. Die Durchmesser sind vorzugsweise so bemessen, dass z.B. ein genügendes Spiel für den Stempelteil verbleibt, um in den Matrizenteil eingesetzt zu werden, und dass überschüssiges Monomeres oder anderes Material, das zur Herstellung der Linsen verwendet wird, zwischen den beiden Formhälften austreten kann. Das Spiel ist jedoch vorzugsweise nicht so gross, dass es z. B. keine Ausrichtung der Längsachsen der beiden Formhälften bis zu einem Grad ermöglicht, die einer optischen Zentrierung der herzustellenden Linse entgegenwirken kann.

Der flexible Ring ist z.B. einstückig mit einer der Formflächen des Stempel- oder Matrizenteils koaxial verbunden.

Die Formflächen sind derart angeordnet, dass z.B. die eine konkav und die andere konvex ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung in Ausfuhrungsbeispielen näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 bis 6 je eine Form in schematischer Darstellung im Längsschnitt; und

Fig. 7 die Form von Fig. 1 bei der Herstellung einer Kontaktlinse.

Gleiche Teile in den Figuren sind mit den gleichen beiden letzten Zahlen der Bezugsziffern versehen, während sich die erste Zahl der jeweiligen Bezugsziffer auf die jeweilige Figur bezieht.

Die in den Fig. 1 und 7 dargestellte Form besteht aus zwei Teilen, einer einführbaren, als Stempel ausgebildeten Formhälfte 110 und einer aufnehmenden, als Matrize ausgebildeten Formhälfte 130. Auch nachfolgend werden der Stempel und die Matrize als einführbare Formhälfte oder einführbarer Formteil bzw. aufnehmende Formhälfte oder aufnehmender Formteil bezeichnet. Die einführbare Formhälfte weist vorzugsweise einen im wesentlichen zylindrischen Träger 114 auf, der wahlweise an seinem oberen Ende einen Kragen 112 besitzt. Um Giessmaterial zu sparen, kann der zylindrische Träger 114 hohl sein. Er ist durch eine Formfläche 120 verschlossen, die am Umfang des Trägers 114 als dessen Boden angeordnet ist. Die Krümmung der Fläche 120 ist entsprechend den optischen Erfordernissen der herzustellenden Linse vorbestimmt. Die Krümmung kann insgesamt sphärisch, asphärisch oder eine Kombination von beiden sein. Weiterhin kann die Oberfläche torisch im mittleren oder optischen Bereich sein, jedoch muss der Randteil symmetrisch in bezug auf die Mittelachse der Linse sein, um einen guten Sitz oder Eingriff mit dem Ring zu erzielen. Insbesondere kann ein flexibler Ring 116 am Umfang der Formfläche 120 angeordnet sein, der einstückig mit dieser ausgebildet ist. Der Ring 116 umfasst eine äussere Fläche 117, eine Innenfläche 119 und eine Berührungskante 118.

Der aufnehmende Teil 130 besitzt ein zylindrisches Trä- . gerteil 134, das wahlweise an einem Flansch 132, der an dessen Umfang befestigt ist, angeordnet sein kann, während eine Formfläche 140 im Inneren des Trägerteils 134 angeordnet ist. Entsprechend der einführbaren Formfläche 120 ist die Krümmung der aufnehmenden Formfläche 140 vorbestimmt und kann in der gleichen Weise wie die Krümmung der Formfläche 120 variieren. Die einzige Begrenzung hin5

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sichtlich der wechselseitigen Beziehung der Krümmung der Formflächen 120 und 140, die nachfolgend im einzelnen erläutert werden, besteht darin, dass der hierzwischen herzustellende Gegenstand die allgemeinen Eigenschaften aufweisen soll, die für eine Kontaktlinse geeignet sind, dass nämlich der hierdurch hergestellte Gegenstand eine konkave Oberfläche haben soll, die bei Verwendung mit dem Augapfel des Trägers in Berührung steht, während eine zweite konvexe Oberfläche vorhanden ist, die den inneren Teil des Augenlides des Trägers berührt.

Während der Durchführung des nachstehend im einzelnen beschriebenen Verfahrens wird das Material, das die Kontaktlinse bilden soll, in die aufnehmende Hälfte der Form gegeben. Die einführbare Hälfte wird in die aufnehmende Hälfte derart eingeführt, dass die Kante 118 des Randes, der sich in diesem Fall am Umfang der Formfläche 120 befindet, gerade die Formfläche 140 der aufnehmenden Formhälfte berührt. Hierbei wird überschüssiges Formmaterial zwischen der Aussenseite des zylindrischen Trägers 114 und der Innenseite des Trägerteils 133 herausgequetscht. In der dargestellten Ausführungsform sind keine Auslaufkanäle in den zylindrischen Teilen gezeigt oder vorgesehen. Jedoch können die Formen gemäss der Erfindung derartige Kanäle aufweisen. Gemäss der bevorzugten Ausführungsform sind sie nicht vorgesehen, da sie zusätzliche Herstellungsschritte erfordern und ihre Verwendung nicht als besonders zweckmässig gefunden wurde.

Die Zeichnungen sind nicht massstabsgerecht, insbesondere was den Ring 116 und das Spiel zwischen den Trägern 114 und 133 betrifft.

Die beiden Teile der Form, die das Formermaterial enthalten, werden dann dem nachfolgend beschriebenen Verfahren unterworfen. Während der Formgebung wird das' Formermaterial um etwa 20 Vol.-% des ursprünglich zwischen den Flächen 119,120 und 140 befindlichen Formermaterials eingeengt. Da eine derartige Einengung in einem vollkommen geschlossenen Raum stattfindet, wird ein potentielles Vakuum gebildet, dem der äussere atmosphärische Druck entgegenwirkt, wodurch die beiden Formhälften 110 und 130 aufeinander zu bewegt werden. Die Flexibilität des Rings 116 ermöglicht es den Formhälften, sich auf diese Weise aufgrund des Umbiegens des Rings 116 in gleichmäs-siger Weise einander zu nähern. Falls gewünscht, kann ein äusserer Druck aufgebracht werden, um sicherzustellen, dass sich die Formflächen so nahe wie möglich kommen. Diese äussere Druckbeaufschlagung ist jedoch wahlweise und kann in bestimmten Fällen zu verbesserten Resultaten führen, jedoch arbeitet das Verfahren auch ohne äussere Druckbeaufschlagung. Nach Vervollständigung der Formgebung werden die Formhälften getrennt und die Linsen aus der Form, abgesehen vom Säubern und Polieren der Kanten, gebrauchsfertig entnommen. Die optischen Flächen, d.h. die Kontaktflächen befinden sich in dem gewünschten Zustand.

Die in Fig. 1 dargestellten Formhälften zeigen die am meisten bevorzugte Ausführungsform, da sie am einfachsten herzustellen sind. Jedoch kann auch, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ein Ring 536 einstückig mit der Formfläche 540 der aufnehmenden Formhälfte 530 verbunden sein. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Formfläche 520 der Formhälfte 510 konvex und die Formfläche 540 der aufnehmenden Formhälfte 530 konkav. Die obere Kante 538 des Rings 536 berührt die Formfläche 520, während die Flächen, die das die Linse bildende Formermaterial einschliessen, durch die Flächen zwischen den Berührungspunkten der Kante 538 an der Formfläche 520 und durch die Innenfläche 539 des Rings 536 zusammen mit dem Innenteil der Formfläche 540 gebildet werden. Das Herstellen der Linse ist hierbei entsprechend wie bei Fig. 1.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform, wobei der Ring 236 an der aufnehmenden Formhälfte 240 befestigt ist. Hierbei ist jedoch die Formfläche 240 der aufnehmenden Formhälfte 230 konvex und die Formfläche 220 der einführ-5 baren Formhälfte 210 konkav.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform ähnlich derjenigen von Fig. 2, wobei jedoch der Ring 316 an der konkaven Formfläche 320 der einführbaren Formhälfte 310 und nicht an der Formfläche 340 der aufnehmbaren Formhälfte io 330 angeordnet ist.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist der flexible Ring 416 nicht wie bei Fig. 3 der Ring 316 einwärts versetzt, sondern an der Kante der Formfläche 420 der einführbaren Formhälfte 410 angeordnet.

15 Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform fehlen die zylindrischen Träger sowohl der einführbaren als auch der aufnehmenden Formhälfte 610 bzw. 630, so dass die Formflächen 620 und 640 direkt ineinandérgesetzt werden. Jedoch wird die Verwendung von zylindrischen Trägern auf-20 grand der besseren Handhabbarkeit bevorzugt.

Der Vorteil, der erfindungsgemäss erzielt wird, beruht auf dem Zusammenwirken verschiedener Faktoren, von denen einer die Gestalt der vorstehend beschriebenen Form ist. Die anderen Faktoren bestehen in der Art des zur Herstel-25 lung der Form verwendeten Materials. Das für die Herstellung der Form verwendete Material muss unter den Bedingungen, die bei der Formgebung verwendet werden, genügend fest sein, um die vorbestimmten Krümmungen der Formflächen zu erhalten. Doch muss ein dünner Ring wie 30 der Ring 116 genügend flexibel sein, um eine Kontraktion des Formvolumens zu ermöglichen.

Es wurde gefunden, dass geeignete Materialien zur Herstellung von Formen thermoplastische Harze sind, die gegenüber dem polymerisierenden Medium inert sind, die die 35 erforderliche Flexibilität unter Polymerisationsbedingungen besitzen, die nicht an den polymerisierten Teilen stark haften und die mit einer Oberfläche mit optischer Qualität geformt werden können. Insbesondere geeignet sind Materialien wie Polyolefine, etwa eine niedrige, mittlere oder hohe Dichte 40 aufweisendes Polyäthylen, Polypropylen, Propylencopoly-mere bekannt als Polyallomere, Polybutylen-1, Poly-4-me-thylpenten-1, Äthylenvinylacetat und Äthylenvinylalkohol-copolymere sowie Äthylencopolymere wie Polyionomere. Andere geeignete Materialien sind Polyacetatharze, Acetal-45 copolymerharze, Polyaryläther, Polyphenylensulfide, Poly-arylsulfone, Polyaryläthersulfone, Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 11, thermoplastische Polyester, Polyurethane und verschiedene fluorierte Materialien wie fluorierte Äthylen-propylencopolymere und Äthylenfluoräthylencopolymere. so Die Wahl eines bestimmten thermoplastischen Materials zur Herstellung der Formen wird bis zu einem Grad durch die Polymerisationsbedingungen bestimmt, die bei dem Verfahren zur Herstellung der Kontaktlinsen verwendet werden. Im allgemeinen ist ein Anhaltspunkt die Wärmedeforma-55 tionstemperatur bei 4640 g/cm2 Faserbelastung (ASTM D648) des thermoplastischen Materials. Thermoplastische Formen sind allgemein erfindungsgemäss bei Polymerisationstemperaturen im Bereich von 20 bis 40 °C und mehr unter der Wärmedeformationstemperatur des thermoplasti-60 sehen Materials bis zu wenigen Graden, gewöhnlich 10 °C und mehr oberhalb der Wärmedeformationstemperatur geeignet. Beispielsweise zeigt Polyäthylen mit niedriger Dichte eine Wärmedeformationstemperatur von 40 bis 50 °C, wobei akzeptable Ergebnisse bei leichter Belastung 65 mit diesem Material bei Polymerisationstemperaturen von 30 bis über 70 °C erhalten werden. Oberhalb von 70 °C kann eine Deformation der optischen Flächen auftreten.

Dagegen können mit Polypropylen, das eine Wärmedefor

mationstemperatur im Bereich von 100 bis 120 °C aufweist, bei Anwendung eines geringen oder keinen Druckes akzeptable Ergebnisse bei Polymerisationstemperaturen von etwa 65 bis 120 °C erreicht werden. Unterhalb 65 °C ist die Flexibilität des Plastikrings nicht ausreichend, um das Schrumpfen zu kompensieren, während oberhalb von 120 °C eine De-formierung der optischen Flächen auftritt.

Hohe Polymerisationstemperaturen können bei Materialien wie Nylon, Polyvinylidensulfiden, Polysulfonen und fluorierten Polymeren verwendet werden, die höhere Wärmedeformationstemperaturen besitzen.

Zusätzlich ist es möglich, bei niedrigeren Polymerisationstemperaturen durch Vergrössern der Belastung oder des verwendeten Formschliessdruckes zu arbeiten. Beispielsweise können Schrumpf- oder Oberflächenfehler bei Linsen auftreten, die in Polypropylenformen der Erfindung bei Polymerisationstemperaturen unterhalb von 65 °C bei leichtem Schliessdruck, der auf die Form ausgeübt wird, hergestellt werden; wenn jedoch der Schliessdruck vergrössert wird, beispielsweise auf 703 g/cm2 (bezogen auf den gesamten Formbereich) vergrössert wird, sind die erhaltenen Linsen frei von Oberflächenfehlern. Die erforderliche Flexibilität des Formrings kann daher durch eine Kombination der Polymerisationstemperatur und des Schliessdruckes erhalten werden.

Die einführbare Formhälfte, etwa die Formhälfte 110, besitzt einen Ring 116, der einstückig mit dem Rand der aufnehmenden Formhälfte 120 gebildet ist. Die Verbindung der Basis des Rings 116 mit der Formfläche 120 bildet den hinteren Teil der Kante der Linse, während die Kante 118 des Rings 116 mit der Formfläche 140 die vordere Form der Kante bildet. Die Gesamtdicke der auf diese Weise gebildeten Kante entspricht der «Höhe» des Rings 116, d.h. des Abstandes zwischen der äusseren Kante 118 und der inneren Kante 113, vermindert um den Abstand, um den der Ring 116 gebogen wird, um das Schrumpfen zu kompensieren, das während der Polymerisation auftritt. In Abhängigkeit von der gewünschten Kantendicke kann die Höhe des Rings 116 von etwa 0,05 mm für eine sehr dünne Kante bis zu 0,3 mm für eine relativ dicke gerundete Kante variieren. Gemäss einem typischen Beispiel beträgt die Höhe des Rings 116 von der Kante 118 bis zu der Kante 113 0,10 mm. Wenn eine Polymerisationsmischung, die zur einer Volumenschrumpfung von 20% führt, verwendet wird, muss sich der Ring 116 genügend biegen, um ein Zusammenziehen der Dicke der Kante auf 0,08 mm zu ermöglichen. Dieses Biegen findet im allgemeinen durch ein Einwärtsbiegen statt, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Ein ähnliches Biegen tritt in den Ausführungs-formen der Fig. 2 bis 6 auf.

Es ist wünschenswert, dass der Scheitel des Rings so dünn als möglich ist, um Unregelmässigkeiten an der Trennlinie zu minimalisieren. In der Praxis wird die Dicke des Scheitels des Rings unterhalb von 0,04 mm und vorzugsweise unterhalb von 0,01 mm gehalten. Der Ring ist sehr empfindlich, und die aufnehmende Formhälfte muss vorsichtig gehandhabt werden, um eine Beschädigung zu vermeiden.

Der äussere Durchmesser der einführbaren Formhälfte muss genügend kleiner in bezug auf die aufnehmende Formhälfte sein, um ein Austreten von überschüssigem zu poly-merisierendem Material nach Schliessen der Form zu ermöglichen. Ein konisches Ausbilden der beiden Formhälften erleichtert das Austreten von überschüssigem Material, ist jedoch nicht zwingend. Im allgemeinen ist die einführbare Formhälfte vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm im Durchmesser kleiner als die aufnehmende Formhälfte. Wenn die Grössen-differenz zu gross ist, beispielsweise 0,5 mm, wird eine Ausrichtung der optischen Zentren der beiden Formhälften problematisch, obwohl die Erfindung noch durchführbar ist.

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Metallformen zur Herstellung der gewünschten einführbaren und aufnehmenden thermoplastischen Formen werden durch übliche Bearbeitungs- und Poliervorgänge hergestellt. Diese Metallformen werden dann in Spritzgiess- oder s Druckgiessmaschinen verwendet, um eine Vielzahl von thermoplastischen Formen zu erzeugen, die ihrerseits dazu verwendet werden, die gewünschten Linsen aus polymerisier-baren oder vulkanisierbaren Mischungen zu formen. Auf diese Weise kann durch einen Satz von Metallformen eine io grosse Anzahl von thermoplastischen Formen hergestellt werden, die ihrerseits eine entsprechend grössere Anzahl von Linsen liefern, da die thermoplastischen Formen wieder verwendet werden können, wenn sie vorsichtig gehandhabt werden. Dies ergibt eine beträchtliche Ersparnis gegenüber bis-i s herigen Verfahren der Herstellung und Polierung individueller Linsen, da die Bearbeitungs- und Poliervorgänge nur an den metallischen Originalformen ausgeführt werden.

Die Gestalt der erfindungsgemäss erzeugten Linsen ist nicht auf irgendeinen besonderen Satz von Parametern be-2o schränkt. Sowohl die vorderen als auch die hinteren Flächen der Linsen können aus gänzlich sphärischen Kurven oder asphärischen Kurven oder aus Kombinationen von beiden bestehen. Beispielsweise kann der mittlere Teil der Linse aus sphärischen Kurven sowohl auf der Vorder- als auch auf der 25 Rückseite bestehen, während der Rand der Vorderfläche eine steilere oder flachere sphärische Kurve darstellt und der Rand der Rückseite asphärisch ist, um verbesserte Anlageeigenschaften zu erzielen. Zusätzlich kann eine oder beide Seiten im zentralen oder optischen Bereich torisch sein; je-3o doch muss der Randbereich symmetrisch in bezug auf die Mittelachse der Linse sein, um einen guten Sitz oder Eingriff des einstückigen Rings zu erzielen. Monomere, Vorpolymere oder vulkanisierbare Mischungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft verwendet werden 35 können, umfassen hydrophobe Acrylester, etwa niedere Al-kylacrylester, wobei der Acrylrest 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthält, etwa Methylacrylat oder -methacrylat, Äthylacrylat oder -methacrylat, n-Propylacrylat oder -methacrylat, Isopropylacrylat oder -methacrylat, Isobutylacrylat oder 4o-methacrylat, n-Butylacrylat oder -methacrylat oder verschiedene Mischungen dieser Monomeren. Für verstärkte Formstabilität und Widerstandsfähigkeit gegen Verziehen können den obigen Monomeren oder Monomermischungen weiterhin kleinere Anteile von di- oder polyfunktionellen po-45 lymerisierbaren Substanzen zugesetzt werden, um Querverbindungen der Polymermatrix bei der Polymerisation zu erzielen. Beispiele derartiger di- oder polyfunktioneller Substanzen umfassen Divinylbenzol, Äthylenglykoldiacrylat oder -methacrylat, Propylenglykoldiacrylat oder -meth-5o acrylat sowie Diacrylat- oder Methacrylatester folgender Po-lyole, Triäthanolamin, Glyzerin, Pentaerythrit, Butylen-glykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylen-glykol, Mannitester, Sorbit od.dgl. Andere Querverbindungen schaffende Monomere wie N,N-Methylen-bis-acrylamid 55 oder -methacrylamid, sulfoniertes Divinylbenzol und Divi-nylsulfon können verwendet werden.

Ferner können die obigen Monomeren oder Mischungen hiervon mit linearen Polymeren gemischt werden, die hierin löslich sind, soweit die Viskosität der Lösung oder des For-6o mermaterials, das hierdurch gebildet wird, nicht zu gross wird, so dass Schwierigkeiten bei der Entfernung von Blasen hieraus entstehen.

Andere Monomere, die zur Herstellung von Linsen gemäss der Erfindung geeignet sind, sind hydrophile Mono-65 mermischungen, die dreidimensionale querverbundene Netzwerke liefern, wie sie etwa in der US-PS 3 822 089 beschrieben sind. Beispielsweise umfassen die hydrophilen Monomere wasserlösliche Monoester einer Acryl- oder Meth-

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acrylsäure mit einem Alkohol, der eine veresterbare Hydroxylgruppe und wenigstens eine zusätzliche Hydroxylgruppe aufweist, die etwa die Mono- und Polyalkylenglykol-monoester der Methacryl- und Acrylsäure, beispielsweise Äthylenglykol, Monomethacrylat, Äthylenglykol-monoacrylat, Diäthylenglykolmonomethacrylat, Diäthy-lenglykolmonoacrylat, Propylenglykolmonomethacrylat, Dipropylenglykolmonoacrylat u.dgl.; die N-Alkyl- und N,N-Dialkyl-substituierten Acrylamide und Methacryl-amide, wie etwa N-Methylacrylamid, N,N-Dimethyiacryl-amid, N-Methylmethacrylamid, N,N-Dimethylmethacryl-amid u.dgl.; N-Vinylpyrrolidon; die alkylsubstituierten N-Vinylpyrrolidone, beispielsweise methylsubstituiertes N-Vinylpyrrolidon, Glyzerinmethacrylat; Glyzerinacrylat; sowie andere bekannte Substanzen. Ferner können zweckmässig Alkylätheracrylate und -methacrylate und vulkanisierbare Silikonfluids oder -elastomere verwendet werden. Die Alkylreste, die insbesondere in den vorgenannten Verbindungen geeignet sind, sind solche, die 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten.

Bei den hydrophilen Monomeren und Mischungen hiervon ist es wesentlich, dass ein dreidimensionales Netzwerk mit Querverbindungen gebildet wird, da die polymerisier-baren Materialien Wasser absorbieren und weich und flexibel werden und ihre Formbeibehaltung verlieren würden, wenn keine Querverbindungen existierten. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, kleine Mengen von Querverbindungen schaffenden Monomeren zu verwenden, etwa solche, wie sie oben im Zusammenhang mit den hydrophoben Acrylestern diskutiert sind.

Bevorzugte Monomermischungen enthalten wenigstens einen Alkylenglykolmonoester der Methacrylsäure, insbesondere Äthylenglykolmonomethacrylat und wenigstens ein Querverbindungen schaffendes Monomeres wie Alkylen-glykoldiester der Methacrylsäure, insbesondere Äthylen-glykoldimethacrylat. Derartige Mischungen können andere polymerisierbare Monomere, wünschenswerterweise in kleineren Mengen, wie N-Vinylpyrrolidon, Methylmethacrylat, Acrylamid, N-Methacrylamid, Diäthylenglykolmonomethacrylat oder andere oben genannte Verbindungen enthalten.

Die Polymerisationsreaktion kann in Masse oder in einem inerten Lösungsmittel vorgenommen werden. Geeignete Lösungsmittel umfassen Wasser, organische Lösungsmittel wie wasserlösliche niedrigere aliphatische einwertige oder mehrwertige Alkohole, beispielsweise Glykol, Glyzerin, Di-oxan usw. sowie Mischungen hiervon. Im allgemeinen wird das Lösungsmittel, falls ein solches verwendet wird, einen kleinen Anteil des Reaktionsmediums stellen, d.h. weniger als etwa 50 Gew.-%.

Die Polymerisation der Monomermischungen wird gewöhnlich unter Verwendung von Katalysatoren für die freien Radikale des Typs ausgeführt, der bei der Vinylpolymeri-sation gebräuchlich ist. Derartige Katalysatoren umfassen organische Peroxide, Percarbonate, Wasserstoffperoxide und anorganische Substanzen wie Ammonium-, Natriumoder Kaliumpersulfate. Die unter Verwendung derartiger Katalysatoren durchgeführte Polymerisation tritt bei Temperaturen zwischen Umgebungstemperatur, d.h. ca. 20 °C, und etwa 120 °C in Abhängigkeit von der gewünschten Polymerisationsgeschwindigkeit ein.

Die Polymerisation kann ebenfalls stattfinden zwischen Monomer- oder Vorpolymermischungen unter dem Einfluss von erhöhten Temperaturen oder Strahlung (UV-, Röntgenstrahlung oder radioaktive Strahlung).

Bei Silikonelastomeren kann die Vulkanisation über einen Härtemechanismus für freie Radikale oder im Falle von einer zweiteiligen sogenannten RTV-Verbindungsvulkanisa-

tion durch Verschiebungs- oder Kondensationsreaktionen stattfinden.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

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Beispiel la Herstellung der Form Aufnehmende Formhälften aus Hochdruckpolyäthylen werden durch Spritzgiessen in einer konvexen Stahlform mit io einem Aussendurchmesser von 12 mm, einem mittleren Krümmungsradius von 7,50 mm mit einem Sehnendurchmesser von 10,0 mm und einem Krümmungsradius im Randbereich von 7,00 mm hergestellt. Einführbare Formhälften aus Hochdruckpolyäthylen werden hergestellt durch is Spritzgiessen mit einer konkaven Stahlform mit einem inneren Durchmesser von 11,9 mm, einem zentralen Radius von 7,00 mm mit einem Sehnendurchmesser von 11,0 mm und einer Randkurve mit einem Radius von 12,5 mm. Der Rand der gekrümmten Formfläche war ausgenommen, um 2o einen Randring von 0,01 mm Breite an seinem Scheitel zu liefern, der sich 0,12 mm von der Kante der Kurve weg erstreckt. Radiusmessungen zeigten, dass der zentrale Radius der Krümmung der aufnehmenden konkaven Formhälfte 7,43 ± 0,04 mm und der innere Durchmesser 12,1 mm be-25 trug. Der äussere Durchmesser der einführbaren Formhälfte war 11,8 mm und der zentrale Radius der Krümmung betrug 6,95 + 0,03 mm.

Beispiel lb

30 Herstellung von Linsen

Zehn konkave aufnehmende Formhälften wurden auf einer flachen Oberfläche mit sich nach oben erstreckender Öffnung angeordnet. Eine Lösung, bestehend aus sorgfaltig gereinigtem 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 100 Teile, destillier-35 tem Wasser, 30 Teile, Äthylenglykoldimethyläther, 25 Teile Triäthylenglykolmethacrylat, 0,4 Teile, und Dnsopropyl-percarbonat, 0,2 Teile, wurde durch sorgfältiges Mischen hergestellt. 0,5 ml der Lösung wurden in die aufnehmende Formhälfte eingebracht und die einführbaren Formhälften 40 langsam eingesetzt, um überschüssige Lösung und Blasen zu entfernen. Ein geringer Druck wurde auf die einführbaren Formhälften ausgeübt, um ein Anliegen des Rings sicherzustellen. Die gefüllten Formen wurden dann in einem Ofen bei zirkulierender Luft bei 45 °C 1,5 h gehalten. Nach Ab-45 kühlen auf Raumtemperatur wurden die Formen geöffnet, die Hülse aus polymerisierbarem Material, die den zylindrischen Ringraum zwischen den Formhälften ausfüllte, entfernt, worauf die flexiblen Linsen, die leicht an der einführbaren Formhälfte der Form hafteten, sorgfältig abgelöst so wurden. Nach Aufweichen in physiologischer Salzlösung zum Auslaugen des Äthylenglykoldimethyläthers von den Linsen wurden die Linsen geprüft.

Die Kanten waren glatt und gleichmässig geformt, erforderten keine weitere Behandlung, und die Oberflächen waren 55 glatt und ohne Fehler. Die Linsen hatten eine mittlere Dicke von 0,19 + 0,02 mm, eine optische Stärke von —2,50 bis —2,75 Dioptrien und einen Durchmesser von 12,0 mm.

Beispiel lc

6o Herstellung von Linsen

Eine Lösung, bestehend aus gereinigtem 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 55 Teile, N,N-dimethylacrylamid, 45 Teile, Wasser, 30 Teile, Diäthylenglykolmethyläther, 20 Teile, Methylen-bis-acrylamid, 0,3 Teile, und Diisopropyl-65 percarbonat, 0,3 Teile, wurde in Formen gemäss Beispiel la gegeben und gemäss Beispiel lb behandelt.

Fehlerlose Linsen mit einer mittleren Dicke von 0,21 + 0,03 mm, einer Kantendicke von 0,10 + 0,02 mm, ei

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nem Durchmesser von 13,0 mm und optischen Stärken von —2,25 bis —2,50 Dioptrien wurden nach Ausgleichen in 0,9%iger Salzlösung erhalten. Die grössere Grösse und etwas geringere optische Stärke dieser Linsen gegenüber denjenigen von Beispiel lb wird durch den grösseren Quellkoeffizienten dieser Polymerzusammensetzung in Wasser erhalten.

Beispiel 2a Herstellung von Formen Aufnehmende Formhälften wurden hergestellt unter Verwendung eines Äthylenvinylacetatcopolymeren (mit 10% Vinylacetatgehalt) durch Spritzgiessen mit Hilfe einer konvexen Stahlform mit einem äusseren Durchmesser von 8,3 mm, einem zentralen Krümmungsradius von 8,60 mm und einem Sehnendurchmesser von 6,5 mm sowie einem peripheren Krümmungsradius von 7,55 mm. Einführbare Formhälften wurden hergestellt aus dem gleichen Copoly-meren durch Spritzgiessen mit einer Stahlform mit einem zentralen konkaven Krümmungsradius von 7,50 mm, einem Sehnendurchmesser von 7,8 mm und einem peripheren Krümmungsradius von 9,50 mm. Der Rand der konkaven Form besass eine Ausnehmung zur Herstellung eines Rings an dem gespritzten Teil, der sich 0,1 mm von der Kante der gekrümmten Oberfläche mit einer Scheiteldicke von 0,015 mm erstreckte. Der innere Durchmesser der konkaven Stahlform betrug 8,0 mm.

Der innere Durchmesser der durch Spritzgiessen hergestellten aufnehmenden Formhälften betrug 8,2 bis 8,4 mm und der mittlere Krümmungsradius 8,55 + 0,05 mm. Der äussere Durchmesser der einführbaren Plastikformhälfte betrug 7,9 mm und der zentrale Krümmungsradius war 7,45 + 0,03 mm.

Beispiel 2b Herstellung von Linsen Eine Lösung, bestehend aus Methylmethacrylat, 98 Teile, Äthylendimethylacrylat, 20 Teile, und di-t-Butylcyclo-hexylperoxydicarbonat, 0,3 Teile, wurde hergestellt und 0,3 ml der Lösung in jede von 10 nach oben geöffneten konkaven aufnehmenden Formhälften gefüllt. Die einführbaren Formhälften wurden langsam in die Öffnungen der aufnehmenden Formhälften eingesetzt, um Luft und Überschuss an Monomermischung zu entfernen. Die einführbaren Formhälften wurden einem leichten Druck ausgesetzt, um ein Anliegen des Rings auf der konkaven Formfläche der aufnehmenden Formhälfte sicherzustellen, wonach die Formen in einem Ofen bei zirkulierender Luft und 60 °C 1,5 h gehalten wurden. Die Formen wurden dann gekühlt und geöffnet.

5 Fehlerfreie Linsen mit einem Durchmesser von 7,9 mm, einer zentralen Dicke von 0,10 ± 0,02 mm, einem zentralen hinteren Krümmungsradius von 7,47 ± 0,4 mm und einer optischen Stärke im Bereich von —7,50 bis —8,50 Dioptrien wurde hergestellt.

10 Diese Linsen zeigten eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Verzug und konnten ohne permanente Deformation im Vergleich zu Linsen der gleichen Abmessungen, hergestellt aus keine Querverbindungen aufweisendem Polymethylmethacrylat, gebogen werden.

15

Beispiel 3a Herstellung von Formen Es wurden Metallformen gemäss Beispiel la verwendet, 20 wobei einführbare und aufnehmende Formhälften aus Nylon 11 hergestellt wurden. Die aufnehmenden konkaven Nylonformhälften besassen einen inneren Durchmesser von 12,0 mm und einen zentralen Krümmungsradius von 7,48 + 0,03 mm. Die einfiihrbaren Formhälften besassen ei-2s nen äusseren Durchmesser von 11,8 mm und einen zentralen konvexen Krümmungsradius von 6,99 + 0,03 mm. Der periphere Ring erstreckte sich 0,14 mm von der Kante der gekrümmten Formfläche und war an seinem Scheitel weniger als 0,01 mm dick.

30

Beispiel 3b Herstellung von Linsen Eine bei Raumtemperatur vulkanisierbare transparente zweiteilige Methylsilikonflüssigkeit wurde gemischt und 35 0,4 cm3 der Mischung in die nach oben offenen konkaven aufnehmenden Formhälften gegeben. Die einführbaren Formhälften wurden eingesetzt, um überschüssige Flüssigkeit zu entfernen, und anschliessend leicht herabgedrückt, um ein Aufsitzen des Rings sicherzustellen. Die Formen 40 wurden in einem Ofen bei 135° und zirkulierender Luft 2 h lang gehalten.

Nach Kühlen der Formen wurden diese geöffnet und die Linsen gemessen. Die Dicke am Mittelpunkt betrug 0,22 + 0,002 mm, die Randdicke 0,11 ± 0,02 mm und die op-45 tische Stärke lag im Bereich von —2,00 bis —2,50 Dioptrien.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims

631652 PATENTANSPRÜCHE

1. Form zur Herstellung von Kontaktlinsen, gekennzeichnet durch einen als Stempel ausgebildeten Formteil

(110,210, 310,410, 510, 610) mit einer Formfläche (120,220, 320,420, 520, 620), welche eine die eine Oberfläche der Kontaktlinse ausbildende Krümmung aufweist, einen mit dem Stempelformteil (110,210, 310,410, 510, 610) koaxialen, als Matrize ausgebildeten Formteil (130,230, 330,430,530, 630) mit einer Formfläche (140,240,340,440, 540, 640), welche eine die andere Oberfläche der Kontaktlinse ausbildende Krümmung aufweist, und einen flexiblen Ring (116,236, 316,416,536, 616), der an einer der beiden Formflächen (120, 320,420, 620 oder 240,540) koaxial mit den Formteilen (110,210,310,410, 510,610 und 130,230,330,430, 530,630) angeordnet ist.

2. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelformteil (110, 510,610) eine im wesentlichen konvexe Formfläche (120,520, 620) und der Matrizenform-teil (130, 530, 630) eine im wesentlichen konkave Formfläche (140,540,640) aufweisen.

3. Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelformteil (210,310,410) eine im wesentlichen konkave Formfläche (220,320,420) und der Matrizenform-teil (230,330,430) eine im wesentlichen konvexe Formfläche (240,340,440) aufweisen.

4. Form nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (116,316,416, 616) am Stempelformteil (110,310,410,610) befestigt ist.

5. Form nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (236, 536) am Matrizenformteil (280, 530) befestigt ist.

6. Form nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem thermoplastischen Material besteht.

7. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material ein Polyolefin, Olefincopoly-mer, Polyacetalpolymer und -copolymer, ein Polyaryläther, Polyvinylsulfid, Polyarylsulfid, Polyaryläthersulfon, Polyamid, Polyester oder ein fluoriertes Äthylenpropylencopoly-mer oder ein Äthylenfluoräthylencopolymer ist.

8. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Ring (116) eine Höhe von 0,05 bis 0,3 mm aufweist.

9. Form nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Scheitels des flexiblen Rings (116,236,316, 416, 536,616) geringer als 0,04 mm ist.

10. Form nach den Ansprüchen 1, 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelformteil (110,210, 310, 410,510) einen im wesentlichen zylindrischen Träger (114, 214, 314,414, 514) aufweist und der Matrizenformteil (130, 230,330,430, 530) mit einem hohlen zylindrischen Teil (134, 234,334,434, 534) mit einem oberen offenen Ende und einem geschlossenen unteren Ende ausgebildet ist und dessen innerer Durchmesser für ein reibungsloses Einsetzen des Stempelformteils (110,210, 310,410, 510) in den Matrizenformteil (130,230, 330,430,530) grösser als der äussere . Durchmesser des Trägers (114,214,314,414, 514) des Stem-pelformteils (110,210,310,410,510) ist, wobei die Zentrumslängsachsen des Trägers (114,214,314,414, 514) und des zylindrischen Teils (134,234, 334,434, 534) koaxial angeordnet sind, und dass der flexible Ring (116,236,316} 416, 536) im Umfangsbereich einer der Formflächen (120,220, 320,420,520 bzw. 140,240, 340,440, 540) angeordnet ist.

11. Form nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfläche (120,220,320,420,520,620) des Stempelteils (110,210,310,410, 510, 610) umfänglich am zylindrischen Träger (114,214, 314,414, 514) als dessen Bodenteil und die Formfläche (140,240, 340,440, 540, 640) des

Matrizenteils (130,230,330,430, 530,630) im Inneren des zylindrischen Teiles (134,234, 334,434, 534) vorliegen.

12. Form nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Ring (116,316,416, 536, 616) im s Randbereich einer der beiden Formflächen (120, 320,420, 620 oder 540) angeordnet ist.

13. Form nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Ring (116,316,416,536,616) im Umfangsbereich einer der Formflächen (120, 320,420, 620

io bzw. 240,540) angeordnet ist.

14. Verwendung der Form nach Anspruch 1 zur Herstellung von Kontaktlinsen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung polymerisierbarer Substanzen in den Matrizenformteil gefüllt wird, die Form durch den Stempelformteil

15. Verwendimg nach Anspruch 14, dadurch gekenn-25 zeichnet, dass der Matrizenformteil mit der wenigstens ein

Monomer eines hydrophoben Monomeren, hydrophilen Monomeren und Mischungen hiervon aufweisenden poly-merisierbaren Mischung gefüllt wird.

15 verschlossen wird, wobei der flexible Ring umfänglich auf die entsprechend gegenüberliegende Formfläche aufgesetzt und die Mischung innerhalb des Ringes zwischen den Formflächen zurückgehalten wird, und die geschlossene Form aktivierenden Bedingungen für die Polymerisation ausgesetzt 20 wird, wobei sich die Formhälften aufgrund des flexiblen Ringes gleichmässig einander nähern, und der sich ergebende polymerisierte Gegenstand hieraus in Form einer Kontaktlinse entnommen wird.

16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekenn-30 zeichnet, dass die polymerisierbare Mischimg einen grösseren Gewichtsanteil an wasserlöslichem Alkylenglykol-monoester der Methacrylsäure und einen geringeren Gewichtsanteil an Vernetzungsmitteln auf der Basis von poly-merisierbaren Monomeren enthält.

35

17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die polymerisierbare Mischung einen Hauptanteil an Äthylenglykolmonomethacrylat und einen kleineren Anteil an Äthylenglykoldimethacrylat enthält.

18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekenn-40 zeichnet, dass die Polymerisation in Anwesenheit von freie

Radikale bildenden Initiatoren oder Strahlung vorgenommen wird.

19. Verwendung nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Form für die Polymerisation Tem-

45 peraturen im Bereich von 40 °C unterhalb bis 10 °C oberhalb der Wärmedeformationstemperatur bei 4640 g/cm2 Faserzugbelastung für das thermoplastische Material ausgesetzt wird.

20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekenn-50 zeichnet, dass während der Polymerisation äusserer Druck auf die Form ausgeübt wird.