CN1100270C - 高含水软质隐形眼镜及其制造方法 - Google Patents

高含水软质隐形眼镜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种光学透明并具有优良机械强度的高含水隐形眼镜及其制造方法。本方法是在单体用稀释剂存在下使隐形眼镜用单体聚合,将所得聚合物中含有的上述稀释剂与水溶液置换,制造含水软质隐形眼镜的方法,其中,上述稀释剂是选自三甘醇、二甘醇单甲醚及三甘醇单甲醚中的1种或2种以上的化合物。本发明的隐形眼镜是由含有(1)选自甲基丙烯酸-2-羟乙酯、N-乙烯基-2-吡咯烷酮及N,N-二甲基丙烯酰胺中的2种以上亲水性单体,(2)甲基丙烯酸烷基酯,以及(3)交联性单体作为主成分的隐形眼镜用单体的共聚物和水溶液所构成的含水隐形眼镜,含水率为50-70%,穿通强度为1100gf/mm以上。

Description

高含水软质隐形眼镜及其制造方法
本发明涉及含水率为50-70%的高含水软质隐形眼镜及其制造方法。更详细地说,是在可用水或生理食盐水等置换的稀释剂存在下,使单体混合液聚合,将所得的聚合物中所含的稀释剂用水或生理食盐水等置换,得到高含水隐形眼镜的方法,特别是涉及可制造具有优良的透明性和较高机械强度的高含水隐形眼镜的方法。
已经公知,软质隐形眼镜因其材料柔软而有弹性使装用感良好。特别是认为,越是含水率高的软质隐形眼镜,其装用感越好。但是,高含水软质隐形眼镜一般强度小,因此存在有操作困难的缺点。
通常,软质隐形眼镜是将共聚物切削、研磨,再用水使其膨润而得到,即通过切削研磨法制造。在用这种切削研磨法制造高含水软质隐形眼镜时,因为共聚物在加工中吸收大气中的水份,所以不容易提高作为目的的眼镜的完成率。另外,切削研磨法除了这些问题之外,还包括对基线、前面以及边缘部份进行切削研磨的要求精密的多步工序,因此不适于大量制造隐形眼镜。
与此相对,作为不需要切削研磨、适于大量生产的隐形眼镜的制造方法,已知有使用隐形眼镜制造用模具进行浇铸聚合的方法。但是这种方法,在体积较小的模具中进行界面聚合时,受到模具上吸附的氧分子的影响,使聚合被阻碍,强度和透明性降低,特别是有时引起白浊的情况。另外,在用这种方法制造高含水软质隐形眼镜时,因为眼镜膨润过程中的延伸率高,所以难以精密控制眼镜参数。
因此,最近使用采取这种浇铸聚合,但还要制造参数恒定的高含水软质隐形眼镜的方法。该方法是在不阻碍单体聚合的单体用稀释剂存在下,使眼镜单体聚合,再将得到的聚合物用水和生理食盐水等置换,得到隐形眼镜。采用这种方法可抑制眼镜的膨润率,使得精密控制眼镜参数变得容易。
例如,在特开平6-289331(以下称作现有技术1)中,揭示了通过在选自纯水、二噁烷、二甲亚砜的水溶性溶液存在下使亲水性单体聚合而浇铸聚合隐形眼镜的方法。聚合混合物中水溶性溶液的含量,对每100份重量可共聚单体优选为30-80份重量。
特公平449093(以下称作现有技术2)揭示了通过在由可用水置换的硼酸酯构成的混合物存在下使丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体聚合而静止浇铸隐形眼镜的方法。作为硼酸酯,示例出甘油、山梨糖醇、丙二醇或它们的混合物的硼酸酯。
特开平4-110311(以下称作现有技术3)揭示了通过在可用水置换的稀释剂存在下,使主要比例为亲水性(甲基)丙烯酸酯单体、其烷基含至少4个碳原子的甲基丙烯酸烷基酯、以及交联单体浇铸聚合,得到隐形眼镜。其中稀释剂为某种二元醇的硼酸酯。
美国专利第3699089号(以下称作现有技术4)揭示了在水或水混合性溶剂存在下,通过使亲水性单体聚合而旋转浇铸软质隐形眼镜。其中,水混合性溶剂是乙二醇、甘油、二噁烷等。
由以上所揭示的现有技术可知,为了得到光学上透明并具有优良机械强度的隐形眼镜,应当根据单体的种类适当选择溶剂或稀释剂。
按照本发明人的研究,在上述现有技术方法中使用的稀释剂存在下,使亲水性单体及由甲基丙烯酸烷基酯构成的单体浇铸聚合,并且进行稀释剂(或溶剂)的置换,要得到上述光学透明且具有优良机械强度的隐形眼镜是极为困难的。采用上述现有技术的方法,只能得到光学不透明的眼镜和机械强度低的眼镜。
因此,本发明的目的就是由亲水性单体和由甲基丙烯酸烷基酯构成的单体的聚合物构成的高含水软质隐形眼镜,本发明的目的在于提供一种光学透明且具有优良机械强度的高含水隐形眼镜及其制造方法。
鉴于上述现有技术,本发明人对于过去不能以适于大量生产的浇铸聚合制造高含水性且具有优良透明性和较高机械强度的软质隐形眼镜进行了反复锐意研究。结果发现,用三甘醇、二甘醇单甲醚及三甘醇单甲醚作为稀释剂能够解决上述课题,从而完成了本发明。
即,本发明是一种含水软质隐形眼镜的制造方法,在单体用稀释剂存在下,使隐形眼镜用单体聚合,再将所得聚合物中所含的上述稀释剂与水溶液进行置换,籍此制造含水软质隐形眼镜,
其特征在于,上述稀释剂是由三甘醇、二甘醇单甲醚及三甘醇单甲醚组成的组中选择的1种或2种以上的化合物。
以下具体说明本发明
本发明是在单体用稀释剂存在下,使隐形眼镜用单体聚合,再将所得聚合物中所含的上述稀释剂与水溶液置换,制造含水软质隐形眼镜的方法。这种使用稀释剂的方法本身是公知的,在本发明的方法中,聚合方法和条件、与稀释剂置换的水溶液和置换方法等,可以直接利用过去的方法。具体的方法如后所述。
本发明的特征是,上述稀释剂是由三甘醇、二甘醇单甲醚及三甘醇单甲醚组成的组中选择的1种或2种以上的化合物。
使用这些稀释剂,在聚合后用水或生理食盐水等水溶液置换隐形眼镜中的稀释液而制作含水隐形眼镜时,可以降低眼镜的膨润率,并可均匀地精密控制眼镜参数。并且这些稀释剂有效地夺去在模具中聚合时产生的聚合热,得到均匀性优良的隐形眼镜。
相对于单体用稀释剂和隐形眼镜用单体的合计量,单体用稀释剂以20-40%(重量)的范围存在是适当的。单体用稀释剂的量不足20%(重量)时,在制作含水急形眼镜时难以降低膨润率。而当超过40%(重量)时,所得的眼镜的强度往往降低。单体用稀释剂的量特别优选的范围是25-35%(重量)。
在本发明的方法中,上述隐形眼镜用单体,作为主成分含有(1)由甲基丙烯酸-2-羟基乙基酯、N-乙烯基-2-吡咯烷酮及N,N-二甲基丙烯酰胺组成的组中选择的2种以上的亲水性单体,(2)甲基丙烯酸烷基酯,及(3)交联性单体是适当的。
上述亲水性单体是为调节隐形眼镜含水率而使用的。特别是在使用2种以上的亲水性单体时,可得到高含水率的隐形眼镜。这些亲水性单体,相对于单体用稀释剂和隐形眼镜用单体的合计量,为50-75%(重量)的范围是适当的。亲水性单体的量不足50%(重量)时,要得到作为目的的高含水软质隐形眼镜就要变得困难,而当超过75%(重量)时,所得眼镜的强度有降低的倾向。特别优选的亲水性单体的量为55-70%(重量)。
甲基丙烯酸烷基酯(以下称作RMA),是为提高眼镜的机械强度的目的而使用的。作为RMA,例如可使用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或两者。相对于单体用稀释剂和隐形眼镜用单体的合计量,RMA为3-20%(重量)的范围是适当的。RMA的量不足3%(重量)时,不能充分提高机械强度,而当超过20%(重量)时,眼镜的柔软性降低,或者还有眼镜表面透水性降低的情况。特别优选RMA的量为5-18%(重量)。
交联性单体是为防止隐形眼镜的变形和提高机械强度的目的而使用的。交联性单体是由多元醇的二(甲基)丙烯酸酯或分子中具有至少1个烯丙基的单体组成的组中选择的至少1种单体。作为多元醇的二(甲基)丙烯酸酯的例子,可举出乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯等。而作为分子中具有至少1个烯丙基的单体,例如可举出(甲基)丙烯酸烯丙酯、顺丁烯二酸二烯丙酯、邻苯二甲酸二烯丙酯、间苯二甲酸二烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯等。另外,本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”指的是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯二者。
这些交联性单体的使用量,相对于上述亲水性单体及甲基丙烯酸烷基酯的合计量,为0.1-2%(重量)范围是适当的。不足0.1%(重量)时,难以显现导入交联性单体的效果,超过2%(重量)时,眼镜变脆,有力学物性恶化的倾向。特别优选的交联性单体的量为0.25-1%(重量)。
另外,在本发明中,为了赋予所得的隐形眼镜以紫外线吸收能力,或是为了着色,可使用例如聚合性紫外线吸收剂、聚合性色素等作为其聚合成分。
作为上述聚合性紫外线吸收剂的具体例子,可举出5-氯-2-[2-羟基-5-(β-甲基丙烯酰氧基乙基氨基甲酰氧基乙基)]苯基-2H-苯并三唑、2-[2-羟基-5-(β-甲基丙烯酰氧基乙基氨基甲酰氧基乙基)]苯基-2H-苯并三唑、5-氯-2-[2-羟基4-(对-乙烯基苄氧基-2-羟基丙氧基)]苯基-2H-苯并三唑等。
作为上述聚合性色素的具体例子,可举出1,4-双(4-乙烯基苄基氨基)蒽醌、1-对-羟基苄基氨基4-对-乙烯基苄基氨基蒽醌、1-苯胺基-4-甲基丙烯酰基氨基蒽醌等。在使本发明的隐形眼镜着色时,不使用这些聚合性色素,即使是使用在还原染缸中浸渍,使染料的无色体充分浸透眼镜整体中,然后在氧化缸中浸渍,将无色体变为氧化物而固定的还原染法,也没什么障碍。
除此之外,着色剂还可以使用Alcian Blue 8GX或Alcian Green 2GX等酞菁系色素。
上述聚合性紫外线吸收剂和聚合性色素的配合量,由于受镜片厚度的影响,其值在共聚成分的5%(重量)以下,特别优选在0.02-3%(重量)是适当的。配合量超过5%(重量)时,所得的隐形眼镜的机械强度有时会降低,另外,考虑到紫外线吸收剂和色素的毒性,作为与生物体直接接触的软质隐形眼镜是不适宜的。
本发明在制造软质隐形眼镜时,首先向含上述稀释液和单体的混合液中添加聚合引发剂并充分搅拌,制成均质的单体混合液。此处所使用的自由基引发剂,作为一般的自由基引发剂已被公知,可举出过氧化月桂酰、氢过氧化枯烯、过氧化苯酰等过氧化物,和偶氮二戊腈、偶氮二异丁腈等。相对于亲水性单体及甲基丙烯酸烷基酯的合计量,这些引发剂的使用量为0.1-1%(重量)的范围是适当的。
上述单体混合液在注入隐形眼镜制造用模具后聚合。该模具是具有凸面和凹面的曲率的溢料式模具,可由金属、玻璃、树脂等材质制成。但是优选聚合物剥离性好,耐溶剂性、耐热性优良的材质。另外,树脂制的模具可容易地制成具有按所希望的眼镜设计所需形状的模具,因而被优选。这些树脂材料最好是从成形收缩小、由模具面的复制性良好、而且尺寸精度及耐溶剂性优良的树脂中选择,作为这样的树脂材料,例如可举出聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯(TPX)、聚砜、聚苯硫、环状烯烃系共聚物(例如“アペル”,三井石油化学(株),“ゼオネツクス”,日本ゼオン(株))、烯烃·马来酰亚胺共聚物等。
对模具充分减压,除去模具表面的水分和氧等对反应有影响的物质,用氮或氩等惰性气体清洗后,将单体混合液注入模具中。另外,在注入单体混合液时,最好是在氮或氩等惰性气体的气氛下进行。
作为聚合的方法,例如可举出分阶段地或连续地25-120℃的温度范围内升温、在5-24小时内完成聚合的方法。此时,最好是将聚合炉内调整成为氮或氩等惰性气体的气氛,并且在大气压下或加压状态下聚合。另外,在聚合时,也可采用在配合光聚合引发剂后,利用紫外线或可见光线等的光聚合法。
聚合终了后,由模具中聚出共聚物,将共聚物中所含的稀释剂与水溶液置换,得到含水隐形眼镜,与稀释剂置换的水溶液,只要是含水隐形眼镜中通常所含的水溶液即可,例如可举出水、生理食盐水或软质隐形眼镜用保存液等。另外,为了有效地除去共聚物中未聚合的单体及稀释剂,可首先对眼镜用膨润度高的醇或醇/水混合液置换,接着与上述水溶液进行置换。
本发明还包括一种新型的含水隐形眼镜。
本发明的含水隐形眼镜,是含有上述亲水性单体、甲基丙烯酸烷基酯以及交联性单体作为主成分的、由隐形眼镜用单体的共聚物和水溶液构成的含水隐形眼镜。
亲水性单体、甲基丙烯酸烷基酯和交联性单体以及它们的使用量(共聚物量),与在上述制造方法中所说明的相同。而且水溶液的种类也与上述制造方法中所说明的同样。
另外,本发明的含水隐形眼镜,在含水率高达50-70%时也没关系,机械强度仍然优良,达到穿通强度为1100gf/mm以上。本发明的含水隐形眼镜的含水率,从装着感舒适的角度考虑,优选为55-70%。
以下通过实施例进一步说明本发明,但本发明并不受这些实施例限定。
实施例1
向容量100ml的玻璃制试样瓶中,加入甲基丙烯酸-2-羟乙酯(以下称作HEMA)18.75g(37.5%(重量))、N-乙烯基-2-吡咯烷酮(以下称作NVP)13.5g(27%(重量))、甲基丙烯酸乙酯(以下称作EMA)5.25g(10.5%(重量))、三甘醇(以下称作TEG)12.5g(25%(重量))、顺丁烯二酸二烯丙酯(以下称作DAM)0.1875g(相对于HEMA、NVP、EMA的合计量为0.5%(重量))及2,2’-偶氮二异丁腈(以下称作AIBN)0.15g(相对于HEMA、NVP、EMA的合计量为0.4%(重量)),充分搅拌,制成单体混合液。将该单体混合液注入聚丙烯制的具有隐形眼镜形状的模具中,在压力为2kgf/cm2的氮气气氛中,于25-110℃进行15小时聚合。聚合终了后,将聚合物由模具中取出,在大量的蒸馏水中浸渍,除去稀释剂。然后,在生理食盐水中浸渍,得到作为目的的隐形眼镜。所得到的隐形眼镜在含水时是透明的,机械强度也是良好的。
使用该隐形眼镜,按以下方法调查各物性。将其结果示于表1中。
①透明性
用肉眼观察置于25℃生理食盐水中的隐形眼镜,按以下的评价标准进行评价。
[评价基准]
○:透明
△:弱混浊
×:强混浊
②含水率
将水合膨润后,在25℃的生理食盐水中达到平衡膨润的隐形眼镜重量定为Ww,再干燥(80℃、4小时)后的重量定作Dw,按下式算出含水率
含水率(%)={(Ww-Dw)/Ww}×100
③膨润率
将聚合后,置换稀释剂前的眼镜直径定为Dd,水合膨润后在25℃生理食盐水中达到平衡膨润的隐形眼镜的直经定作Wd,用下式算出膨润率。
膨润率(%)={(Wd-Dd)/Dd}×100
④穿通强度
将在不锈钢棒的前端装有直径1/16英寸的钢球的穿通棒安装在Instron万能材料试验机4310型上,测定在25℃的生理食盐水中固定的眼镜中心部分破断时的穿通负荷(g)。表1中的值是破断时的穿通负荷除以眼镜中心厚度(mm)得到的值。
另外,用于测定的眼镜中心厚度在0.10-0.12(mm)的范围内。
实施例2-10
除了如表1所示改变组成之外,与实施例1同样,得到隐形眼镜。所得到的隐形眼镜在含水时是透明的,机械强度也良好。
比较例1(特开平6-289331(现有技术1))
除了将实施例1中作为稀释剂使用的TEG改变为二甲亚砜(以下称作DMSO)之外,与实施例1同样,得到隐形眼镜。将所得到的隐形眼镜与实施例1所得到的隐形眼镜相比较,其机械强度较弱。
比较例2(特开平4-110311(现有技术3))
除了将实施例1中作为稀释剂使用的TEG改变为二甘醇硼酸酯(1)(以下称作DEG硼酸)之外,与实施例1同样,得到隐形眼镜。所得到的隐形眼镜呈现强的白浊,不能作为隐形眼镜使用。
上述(1)是将82.2%(重量)的二甘醇与17.8%(重量)的硼酸在10mmHg的真空下于80℃的温度反应4小时而制造的(特开平4-110311,表2中的第21号酯)。
比较例3(特公平4-49093(现有技术2))
除了将实施例1中作为稀释剂所使用的TEG改变成为丙三醇硼酸酯(2)(以下称作Gly硼酸)之外,与实施例1同样,得到隐形眼镜。所得到的隐形眼镜呈现很强的白浊,不能作为隐形眼镜使用。
上述(2)是将73.5%(重量)的丙三醇与26.5%(重量)的硼酸在10mmHg的真空下于80℃的温度反应4小时而制造的(特公平4-49093号,实施例2的稀释剂)。
比较例4
将实施例1中作为稀释剂使用的TEG改变为二甘醇(以下称作DEG),除此之外,与实施例1同样,得到隐形眼镜。所得到的隐形眼镜与实施例1所得到的隐形眼镜相比,机械强度较弱。
比较例5(美国专利第3699089号(现有技术4))
将实施例1中作为稀释剂使用的TEG改变为乙二醇(以下称作EG),除此之外,与实施例1同样,得到隐形眼镜。所得到的隐形眼镜与实施例1所得到的隐形眼镜相比,其机械强度较弱。
比较例6(美国专利第3699089号(现有技术4))
将实施例1中作为稀释剂使用的TEG改变成甘油(以下称作Gly),与实施例1同样调制单体混合液,但EMA和Gly分离,不能得到均匀的单体混合液。
比较例7(不使用稀释剂的体系)。
向容量100ml的玻璃制试样瓶中加入HEMA 17.5g(35%(重量))、NVP25g(50%(重量))、甲基丙烯酸甲酯(以下称作MMA)7.5g(15%(重量))、DMA 0.25g(相对于HEMA、NVP、MMA的总量为0.5%(重量))及AIBN0.2g(相对于HEMA、NVP、MMA的总量为0.4%(重量)),充分搅拌,调制单体混合液。然后,与实施例1同样操作,得到隐形眼镜。所得到的隐形眼镜呈现弱的白浊,与实施例1所得到的隐形眼镜相比,膨润率大,而且机械强度较弱。
                                                                    表1
    实  施  例                           比较例
     No.    1    2    3    4    5    6    7    8    9   10    1    2    3    4     5    6    7
    HEMA   37.5   37.5   41.25   41.25   37   37   32   32   30   32   37.5   37.5   37.5   37.5   37.5   37.5   35
    NVP   27   27   28.5   28.5   28   28   28   28   20   6.4   27   27   27   27   27   27   50
    DMAA   10   25.6
    MMA   10   10   15   15   15   16   15
    EMA   10.5   10.5   5.25   5.25   10.5   10.5   10.5   10.5   10.5   10.5
    AMA   0.64
    DAM   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
    AIBN   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4
    TEG   25   25   25   25
    MTEG   25   25   25   25   20
    MDEG   25
    DMSO   25
   DEG硼酸   25
   Gly硼酸   25
    DEG   25
    EG   25
    Gly   25
   透明性   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ×   ×   ○   ○   -   △
   含水率   56   56   58   57   56   56   54   55   60   62   53   -   -   52   53   -   61
   膨润率   21   19   24   23   22   21   20   20   27   31   21   -   -   21   22   -   39
  穿通强度   1780   1960   1430   1360   1500   1640   1740   1870   1310   1160   705   -   -   945   957   -   915
如表1所示,比较例1、4和5的隐形眼镜虽然通过使用稀释剂抑制了膨润率,但机械强度较弱。
比较例2和3的隐形眼镜呈现白浊,不能作为隐形眼镜使用。
比较例6中,由可单体和稀释剂分离,不能调制均匀的单体混合液。
比较例7的隐形眼镜呈现弱的白浊,另外,因为不用稀释剂制作隐形眼镜,所以膨润率大,并且机械强度较弱。
与此相反,实施例1-10的隐形眼镜都是透明的,与不用稀释剂的体系(比较例7)相比,能够抑制膨润率,而且穿通强度为1100gf/mm以上,具有高的机械强度。这些,特别是通过使用三甘醇、二甘醇单甲醚、三甘醇单甲醚等溶剂作为稀释剂而带来的效果。
本发明的隐形眼镜是高含水性的具有优良的透明性和较高的机械强度,并且使用本发明的制造方法具有可采用适于大量生产的浇铸聚合进行制造的优点。

Claims (6)

1、一种含水软质隐形眼镜的制造方法,该方法在单体用稀释剂存在下,使隐形眼镜用单体聚合,将所得聚合物中所含的上述稀释剂与水溶液置换,制成含水软质隐形眼镜,
其特征在于,隐形眼镜用单体含有下列物质作为主要成分:
(1)由甲基丙烯酸-2-羟乙酯、N-乙烯基-吡咯烷酮及N,N-二甲基丙烯酰胺组成的组中选择的2种以上的亲水性单体,
(2)甲基丙烯酸烷基酯,以及
(3)交联性单体,
隐形眼镜用单体含有相对于单体用稀释剂和隐形眼镜用单体的合计量为50-75%重量的亲水性单体和3-20%重量的甲基丙烯酸烷基酯,
隐形眼镜用单体含有相对于亲水性单体和甲基丙烯酸烷基酯的合计量为0.1-2%重量的交联性单体,
上述稀释剂是由三甘醇、二甘醇单甲醚及三甘醇单甲醚所组成的组中选择的1种或2种以上的化合物。
2、权利要求1所述的制造方法,其特征在于,相对于单体用稀释剂和隐形眼镜用单体的合计量,存在20-40%重量的单体用稀释剂。
3、权利要求1所述的制造方法,其特征在于,甲基丙烯酸烷基酯是甲基丙烯酸甲酯和/或甲基丙烯酸乙酯。
4、权利要求1所述的制造方法,其特征在于,交联性单体是由多元醇的二(甲基)丙烯酸酯或分子中具有至少一个烯丙基的单体组成的组中选择的至少1种单体。
5、权利要求1所述的制造方法,其特征在于,将单体用稀释剂和隐形眼镜用单体的混合液注入模具中,使之共聚,得到隐形眼镜形状的聚合物。
6、一种按照权利要求1所述的制造方法制成的含水隐形眼镜,其特征在于,含水率为50-70%。
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