CN1113180A - 制造眼科镜片的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种制造眼科镜片的方法和装置，将单体沿可透 气管的内部长度泵入该管的一端，同时用一个真空泵 来维持环绕在该可透气管外围的腔室内的负压。该 可透气管最好由硅橡胶制成。静态混合器引起管内 单体流的混合，以便使大部分单体与所述管的可透气 管壁接触。在这种情况下，在该可透气管中，可将大 部分溶解的气体从单体中排出，并继续由与腔室相连 的泵抽至腔外。然后将已脱气的单体送入模具中，使 其在模具中聚合成为眼科镜片。

Description

本发明涉及一种用于制造眼科镜片的改进型方法及装置，本发明特别适合于模制水凝胶接触镜一类的眼科镜片，尽管本方法还适合于制造如眼内镜片一类的其它小型高精密度眼科镜片以及如离心浇铸一类的其它方法。
可以采用各种技术制造置于角膜上的或眼睛内的软性眼科镜片，如接触镜片或软性眼内镜片。可以通过在一个转动的模具内离心浇铸单体材料，然后聚合如此成形的材料来制造眼科镜片。另一种用于制造接触镜片和眼内镜片的方法是精密地车削一片材料，然后将其抛光成为一片镜片。
目前，模制软性接触镜片和软性眼内镜片的方式很受欢迎。这种技术与已有的制造镜片的方法比较具有重复性好和速度快的优点。用于成功地模制水凝胶镜片的技术可以从以下专利中找到，如Larsen的美国专利US-4495313和US-4640489，以及Larsen等人的美国专利US-4889664，US-4680336和US-5039459。这些专利特别提出采用可接受的单体和一种在模制过程中替代水、在完成模制后再由水替回的稀释剂。这种技术的优点在于，与不使用这种稀释剂的方法比较，如此制造出的镜片的光学特性，尺寸和形状不会发生根本的变化。
从已有技术进一步了解到，通过使单体或单体混合物在一个模具（如由聚苯乙烯或聚丙烯制成的模具）内成形，可以模制出这种眼科镜片。这种已有技术的一个例子可以在Larsen的美国专利US-4565348中找到，在该专利中，讨论了对于聚苯乙烯模具材料、化学特性和处理过程的要求。与上述聚苯乙烯模具相对照，另一个例子使用的是聚丙烯或聚乙烯模具，如在Shepherd的美国专利US-4121896中所描述的那样。
然而，主要问题是，单体或单体混合物通常含有来自空气（O2和N2）中的已溶解气体，这些气体可能引起隋性气体形成小气泡，如果该气体在聚合过程中与存在着的自由基起反应的话，还会影响聚合。
业已认识到，在制造眼科镜片、特别是接触镜片时，要求消除单体混合物中的氧气，因为氧气会干扰聚合反应。业已发现用稀释剂模制接触镜片的生产方法仍然是正确的。一种实施方式是把单体混合物置入旋转式蒸发器（如由瑞士的Buchi Rotavapor,Inc.of Flawil提供，并由NJ州的Fisher Scientific of Springfield销售的Rotovap）中使单体或单体混合物脱气，以便去掉多余的气体。这种方法可以应用到单体混合物中，如美国专利US-4889664和US-4495313中所述，在负压条件下旋转单体混合物，然后用氮气冲洗装有单体混合物的容器，并将其保存在氮气中，直到它被使用为止。
这是在装有半瓶单体的圆形曲颈瓶中进行的。蒸发器Rotovap使单体旋转以增大它的表面，而气体的减少量与降低的压力同大气压（即760mmHg）的比例成正比。
整个气体含量减少到上述比例，但N2和O2仍保持它们在空气中时的比例。
由于后来又反过来用N2充填容器，氮气有机会再溶解到单体混合物内。这个过程的最终结果实际上是一个去掉O2的过程。尽管这种方法解决了O2与单体反应的问题及聚合过程的问题，但不能消除与溶解氮气有关的问题，所说的溶解氮气可能在聚合反应过程中导致气泡的形成。另外，虽然减少了单体的氧气含量，但由于在后续处理时还是暴露在空气中的氧气下，还可能导致O2的再次吸收。
此外，在低压力（低于40mmHg）下，单体混合物的挥发成分可能蒸发，从而改变了单体的组成。
最后，在处理、制造方面还存在一些问题，这些问题都与如何维持围绕在成批生产出的已脱气单体混合物周围的氮气环境有关。
因此，本发明的一个目的在于大大地减少用于制造眼科镜片的单体混合物中所含的溶解氧气的量。
本发明的再一个目的在于减少用于生产眼科镜片的单体混合物中所含的溶解氮气的量。
本发明的又一个目的在于减少或者消除在单体处理过程中对处理氮气的需求。
本发明的另一个目的在于减少在去掉溶解气体过程中从单体混合物中蒸发掉的挥发成份的量。
本发明的最后一个目的在于，在将已脱气的单体混合物用于生产眼科镜片前，减少它们在空气中、特别是在氧气中的暴露时间。此外，应该不再需要在批量的基础上进行脱气操作，以便在使用已脱气单体时能进一步减少其处理时间和暴露在空气中的时间。
上述目的通过一种方法和装置达到，该方法及装置先接收单体，再把单体从接收其的容器中泵入一个可透气的管，并通过该可透气管的全长到达该管的一端。借助于一个与可透气管周围的腔室相连的真空泵的抽吸，将该腔室维持在负压状态下。在这种状态下，在该可透气管中，单体内的大部分已溶解气体从单体中分离，进而被与腔室相连的泵抽至腔外。
在完全通过位于腔室内的可透气管之后，单体到达可透气管的另一端，然后输入镜片模具中，在该镜片模具中聚合成眼科镜片，然后从模具中取出所述镜片。
按照本发明的一个优选实施例，本发明的装置包括一个引起管中的单体流混合的装置，以便把大部分单体暴露在管的可透气管壁上。
在腔体内经过处理并由可透气管排放出的、在模制镜片时又不需要的多余的单体被送回到原来的容器中，且在以后又通过脱气系统再次被处理。
最好用硅橡胶制造可透过气体的管。优选的方法包括这样的步骤，即：把从可透气管中排出的单体保持在隋性气体环境下，直到这些单体被聚合成眼科镜片为止。
图1是简化的流程图，表示单体脱气和镜片生产系统的各个组成部分；
图2是图1所示的脱气流程中的实际设备的透视图；
图3是一幅详细的平面图，表示构成脱气系统的一个部件的脱气器的剖面；
图4详细示出了图2所示脱气器中的一根可透气管以及位于该管中的稳流混合器；
图5是主体系统的单体投料部件的局部剖视的平面图。
参照图1和图2，它们分别以流程的形式和实体的形式表示本发明的优选实施例：单体置于容器10内，容器10的容量一般为15升。容器通过管道12连接在单体脱气系统上。抽取单体的过程是：用泵14从容器10中抽出单体，使单体经过管道12、泵14，并从泵14的排放管16排出。
若没有其它规定的话，用于使单体流经系统的管道可以由任何一种不透气的且与单体不起化学反应的材料制作。
在单体经过排放管16的同时，要再通过过滤器18，以便去掉在单体内可能存在的外来粒状杂质。
然后，将单体输入脱气器22的输入口20。在脱气器内，单体被分在多个管24中，然后，再组合在一起进入脱气器排放口26。脱气器是在低压下操作，所说的低压通常是由真空泵28产生的约4乇的压力。该真空泵通过管道30连接在脱气器22上，并借助管道32排放脱气器中的多余气体。
单体通过排放管道26从脱气器22中排出后经过一个氧气监视器34。该监视器测量在单体内的剩余的含氧量，以便保证脱气器能正常地运转。如果单体含氧量过高，眼科镜片生产线的操作暂停，直到含氧量被修正，目的在于防止生产不合格的镜片。
一旦氧气监视器确定单体的氧气含量足够低，单体通过管道36进入集流腔38，该集流腔作为公共源使用，以便供应由泵控制器控制的多个精密投料泵40，并用于在单体投料站43上充填各个接触镜片模具。用于抽取传送到集流腔38的已处理过的单体的泵40是由IL州的Rockford的the Motor and Control Division of Pacific Science制造的IVEK泵。这些泵把剂量精确的已脱气单体通过喷嘴72送入模腔74中。
通过系统处理的多余的单体沿回转管道42送回单体容器10。该回转管道42除了保证能有足量的单体经过处理以便送入制镜片用的充填机外，还能使单体脱气系统在充填机因任何原因暂时停机的情况下继续工作。在这种情况下，如果镜片生产系统的其余部分不起作用，并不需要单体脱气系统停机。
现在回到图3，图中详细地示出了单体脱气器22。所示的脱气器22包括由圆柱形外壁44、顶板46和底板48组成的压力范围。在圆柱形侧壁44内有一个与真空泵28（未示出）连接的孔30。
通过将几个法兰50分别挤压在位于底板和顶板上的O形垫圈52和54上，把顶板46与底板48固定到圆柱形侧壁44上。螺栓56的作用是将底板和顶板固定在法兰上，也就是说，通过螺栓56将O型垫圈压实，并将板46和48固定在法兰50上。
单体输入管道20穿过顶板46。该输入管道穿过顶板46，然后通过“Y”形连接器在腔室22内分成两个等长的管道57。两个管道57最好是等长的，以便提供相等的内部压力，使得通过两个管道到达两个分离头子58的单体流相同。每一个这样的头子与10个硅管60连接，所说的硅管是能透过氧气的。10根硅管按3-4-3的方式排成错位阵列，相邻管中心间的间隔为0.300。流入管的单体从管底向上灌注，以便保证充满所说的管，而不会在液体中出现空隙。
通过不锈钢管66使脱气器的内部结构远离腔室22的底部。不锈钢管67按所要求的间隔支承Delrin块68，这些Delrin块本身又支承集流腔58和62，在集流腔58和62之间有细长的可透气管60。
当氧气和氮气滞留在位于低压脱气腔室44内的硅管60中时，它们通过管壁60从单体中迁出，再由真空泵通过腔室的排出口抽出。当单体接近腔室的顶部时，它基本上已不含溶解的气体。
靠近腔室顶部的硅管与第二组头子62相连。这些头子62又将硅管60连接到总管64上。这些管64由不透气材料制成，且具有相同的长度，以防止可能导致流量不平衡的压差。然后以“Y”形方式将管道64连接起来，以构成单个脱气器输出口26。之后，单体如图1和图2所示的方式继续流动。
现翻到图4，图4详细示出了可透气管60的剖面图。在该管内有一个稳流混合器70。
如果没有该稳流混合器70，与可透气管60的内壁接触的单体量将大大减少。虽然在没有稳流混合器70的情况下（即绝对没有混合的情况下）通过管道的单体流不会是塞状流，但会有出现层流的现实可能性。当稍有一些混合时，会沿管壁的内表面形成边界层。引入稳流混合器70会消散边界层，且在整个管长范围内引起遍布整个流动截面的紊流。
必须仔细地选择所使用的可透气管的类型。曾经尝试过反向使用由多孔聚丙烯制作的血液充氧器（用于去掉气体而不是供给气体），并且发现这种管的确适合用于减少单体的含氧量，但却有使单体通过聚丙烯管滤掉的缺点。必须用一种固体膜来防止单体滤掉。
还采用过另一种血液充氧材料，即一种硅膜，且发现它可以透过氧气和氮气，且不会使单体通过管壁滤掉。然而，现已发现所述硅膜的一种彩色添加剂在处理过程中渗入单体内。
为此，用于气体可透过管的优选材料是由NJ州的Sanitech Inc of Andover用MI州的Dow Corning of Midland生产的医用级硅橡胶Q74780制造的STHT管。这种硅管不含可能进入单体的添加剂。
装置的配置是，每组管24包括10个管，且每个管的壁厚为1/32吋，内径为1/4吋。已经发现原先使用的硬度为60丢洛（Duro）的管没有足够的阻力抵抗所抽入的单体的反向压力。管壁将膨胀，且影态静态混合器的功能。此外，在真空操作的条件下，单体的压力将增大，之后使管破裂。
业已发现使用80丢洛的硅管可消除上述缺陷。
本发明的装置主要包括两组管，每组管由10根3呎长的管组成，每个管都有静态混合器。这些静态混合器由IL州的KOFLO，Inc. ofCarrie用Delrin制造，直径为1/4吋，长6吋。
操作过程中，具有百万分之十七的氧浓度的单体流入脱气器，并以百万分之0.6的氧浓度从腔室排出，（管外）腔室内的真空度最好在2-5乇之间。
参照图5，图中详细示出了单体投料站43。外径为1/8吋的管76经由精密投料泵40（未出示）引入所述站中，该管符合上面提出的标准，即不透气且不与单体起化学反应。通过带有1/8吋尼龙滚花指拧螺纹80的连接件78将输入管76连接到外径为1/16吋的管82上。
这些管又通过1/16吋的尼龙滚花指拧螺纹84装到1/16吋的塑料管套81上。管套81连接到喷咀72上，该喷咀向型腔74（未示出，见图1）提供一定剂量的单体。
投料喷咀72的出口表面86被削成45°±15°角。喷咀位于接收投料的型腔上方、离该型腔0.50mm±0.2mm处。
系统的性能示于下表。
表1
(单体输送率=18.6ml/min)
真空度(乇)  氧气浓度(PPM)  温度(℃)
760  17.6  22.9
4  2.5  22.2
表2
(单体输送率=8.5ml/min)
真空度(乇)  氧气浓度(PPM)  温度(℃)
760  17.4  22.5
4  0.58  22.4
用于处理上述单体流的硅管的总长度是60米。已计算出，在没有静态混合器的情况下，所需的管的长度大约为2-3km。
在操作时，在15升容器内的单体被传送给所述装置，所述装置按图1和图2所示和上面所述的方式工作。所述的方法最好包括将从可透气管输出的单体保持在隋性气体环境中，直到单体被聚合成眼科镜片为止的步骤。这是通过使单体流经不透气的管和不含气体的贮存器；或者通过保持已脱气单体周围的隋性气体环境来实现的。再看图1和图2，经过处理并传送到集流腔38的单体由精密投料泵40泵送。这些泵和控制器41是由IL州Rockford的Motor and Control Division of Pacific Science、制造的IVEK泵。这些泵具有喷咀72，这些喷咀将精确剂量的已脱气单体注入型腔74中。
将这些型腔与相对的模具部分拼合，以便形成一个含有已脱气单体并使镜片成形的腔室。然后用紫外光激发聚合，再把模具的两半分开，取出眼科镜片。从模具中取出镜片的方法都是本领域公知的方法，且这也决定于模制过程和所用材料。可以从Kindt-Larsen的美国专利US-5094609和US-5080839中找到如何将镜片取出的一个例子。
以上所述的优选制造法采用的是模铸法，但也可以采用离心浇铸法，在该方法中，只向模具的一个部分投以适量的单体。以一定的角速度转动，使单体的非闭合表面呈现所要求的形状，然后用紫外光或加热来激发聚合。
前面所述的只是本发明的一个实例，本发明由下面所述的权利要求书按其最宽的范围限定。

Claims (10)

1、一种制造眼科镜片的方法，包括以下步骤：
向一个接收装置提供一种单体；
将所述的单体从所述的接收装置经由一根可透气管的一端沿该管的内部长度泵入该可透气管中；
在所述管的外围抽气，并维持所述外围的负压；
将所述单体从所述管的另一端排出；
将所述的单体置入一个模具内，使所述单体呈现眼科镜片的形状；
把所述单体聚合成一种聚合眼科镜片；
从模具中取出所述的聚合的眼科镜片。
2、如权利要求1所述的方法，还包括在所述的管内引起单体混合的步骤。
3、如权利要求1所述的方法，还包括将从所述的管中排出的超出所述模腔需要量的单体送回所述接收装置的步骤。
4、如权利要求1所述的方法，还包括把从所述可透气管中排出的所述单体保持在隋性环境中，直到所述的单体聚合成镜片的步骤。
5、如权利要求1所述的方法，其中是将所述的单体泵入一根硅橡胶管中。
6、一种用于制造眼科镜片的装置，包括：
一个传送单体的装置，
一根可透气的管，所述管与所述的传送单体的装置的一端相连，以便将单体传送到所述管的内部，
一个环绕所述可透气管的腔室，
一个抽气及维持负压的装置，所述负压装置与所述腔室连接，
一个将单体从所述管的另一端排出并送入一个镜片模具中的装置。
7、如权利要求6所述的装置，还包括在所述的管中引起单体混合的装置。
8、如权利要求7所述的装置，其中所述的引起混合的装置是一个静态混合器。
9、如权利要求6所述的装置，还包括把从所述管的另一端排出的超出所述模腔需要量的单体送回所述接收装置的装置。
10、如权利要求6所述的装置，其中所述的可透气管由硅橡胶构成。
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