CN1149085A - 气体处理方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于均匀且有效地在气态气氛中处理制品的固定装置和方法。固定装置提供一组用于在处理过程中支撑制品的点接触支撑位置。该固定装置和处理方法特别适用于接触镜的等离子气体处理以改进表面生物适应性和亲水性。

Description

气体处理方法和设备

本发明广泛地涉及在气态气氛中处理制品的方法和装置。在一个优选的实施例中，本发明涉及用于等离子体处理眼镜特别是接触镜以增加亲水性的方法和装置。

在气态气氛中进行制品的各种处理是公知的。例如，在等离子气体(即离子化气体)气氛中处理制品已被用于产生表面涂层或改进制品表面，使表面性质不同于原来的材料的性质。等离子体表面处理特别适用于制造眼镜如接触镜。

例如在1982年1月26日授予Peyman等人的美国专利No.4312575公开了用辉光放电聚合法处理软接触镜表面。该气氛主要由烃、卤代烃、卤代烃和氢气、烃和卤素以及它们的混合物组成。将镜片支撑在有弓形缝的环状结构中，镜边被支撑在其中。需要一个第二涂覆步骤以涂覆镜边，因为镜片的周边部分被支撑结构挡住。

1986年12月30日授予Yanagihar等人的美国专利No.4632844公开了一种有表面薄膜的光学产品，所述薄膜是在光学产品存在下通过使氧气和一种链烯烃的混合气进行等离子体聚合而得到的。将所述光学产品支撑在一个放在反应器内的支撑台上，并处理该光学产品的暴露的表面。另外在这种结构中，处理镜片的一半，而另一半与活性等离子体隔开(“被遮蔽”)。

虽然人们一直试图改进等离子体表面处理方法，但仍存在着处理均匀性和处理效率问题。

本发明的一个目的是提供均匀地等离子体处理制品表面的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供用于利用均匀的表面处理提供眼镜的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供用于提供具有适合于眼睛的均匀的亲水涂层的接触镜的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供有改进的效率的等离子体表面处理的方法和装置。

由本发明的创新的等离子体处理方法和固定装置实现了这些目的和其它优点。

在一个实施方案中，本发明是一种用于均匀且有效地支撑将要在气态气氛中被处理的制品的固定装置。该固定装置包括一种支撑结构，该结构提供用于要被处理的制品的多个点接触支撑位置。这组点接触足以支撑所述要被处理的制品但是其数目并不妨碍气态气氛基本上均匀地涂覆制品。选择一种优选的装置用于眼镜表面的等离子体聚合。

在另一个实施方案中，本发明是一种均匀地处理制品的整个表面的有效的方法。该方法包括将一制品放到一支撑结构上使得该制品被支撑在一组点接触支撑位置上并将制品暴露于处理气中一段时间而且条件是足以提供制品基本上均匀的表面处理。在一个优选实施方案中，制品只进行一次处理以制备基本上均匀的处理表面。一种优选的方法包括在眼镜表面上进行等离子体聚合涂覆。

图1是本发明的有支撑在其上的接触镜的固定装置的一个实施例的俯视图。

图2是图1的固定装置和镜片的侧视图。

图3是图1的固定装置和镜片的仰视图。

图4是本发明的在其上支撑一个接触镜的固定装置的另一个实施例的仰视图。

图5是本发明的在其上支撑一个接触镜的固定装置的另一个实施例的俯视图。

图6是本发明的在其上支撑一个接触镜的固定装置的另一个实施例的俯视图。

本固定装置和方法用于制品的等离子体涂覆或表面处理。这些固定装置和方法具体应用于眼镜的表面处理。这里所述“眼镜”广泛地涉及用于治疗或改善眼睛、眼组织或眼液，或校正视力的镜片。这样，眼镜包括但不局限于接触镜、角膜移植片和高嵌体、眼药释放装置、改变眼睛颜色的美眼镜等。由有硅氧烷基的聚合物制成的接触镜是一类优选的接触镜，它们可以按照本发明进行等离子体处理。

这里所述的“表面处理法”是指这样的方法，其中借助与蒸气接触，(1)将涂层施加到制品表面上，(2)化学物质被吸附到制品表面上，(3)改变制品表面上的化学基团的化学性质(如静电荷)，或(4)以其它方式改进制品的表面性质。一种优选的表面处理法是等离子体法，其中将离子化气体施加到制品表面上。在US4312575和4632844中更详细地描述了等离子气体和处理条件，它们结合在此作为参考。

本方法和固定装置制得的制品得到高度均匀的表面处理。处理均匀性得到改进的一个原因是未与处理气体接触的制品表面量被最大限度地减小。这是通过为制品提供“点接触支撑位置”型支撑来实现的。这里所述的“点接触支撑位置”是指制品和支撑件之间的接触点不足以显著地破坏制品的表面处理的均匀性。在一个优选的实施例中，“点接触支撑位置”是指与制品接触的支撑件总共覆盖制品表面的约不到百分之一。在一个更优选的实施例中，“点接触支撑位置”是指与制品接触的支撑件覆盖制品表面的约不到0.1％。

点接触支撑位置的数量一般必须为至少3个以适合支撑要被处理的制品。点接触支撑位置数少于3个一般不会适当地稳定制品。这样，优选的点接触支撑位置数至少为三。可以有4个或更多的点接触支撑位置。在一个优选的实施例中，有4个点接触支撑位置，优选相互基本上等距离地分开。在另一个优选的实施例中，有约4—10个点接触支撑位置。

在一个优选的实施例中，支撑件是由细丝、纤维或丝状材料制成。优选细丝以便将等离子气体和要被处理的制品之间的任何影响或干扰减小至最低程度。丝状支撑件可由金属或非金属材料制成。在一个优选实施例中，丝状材料是一种非铁磁性材料，包括但不限于石英、光缆、玻璃纤维和细聚合丝。据信铁磁性材料对等离子体表面处理产生附加的干扰，因为铁磁性材料与离子化气体分子相互作用。光学纤维和聚合纤维是特别优选的支撑件材料。

本发明的另一个优点是制品可以以单步法进行表面处理。在现有方法中，制品一直是支撑在这样的结构中，这种结构显著地干扰或完全阻挡了制品的至少一个表面的处理。这样，为了处理制品的整个表面，现有技术一般需要附加的处理步骤：(1)停止表面处理设备的运行，(2)从支撑设备上移去制品，(3)转动制品约90——180°，(4)将制品放回支撑设备，(5)将制品和支撑设备放入处理设备，和(6)启动第二次处理循环。

与现有技术相反，本固定装置和表面处理方法提供了这样的手段，用该手段，制品的整个表面可以在一个连续的、半连续的或间歇处理步骤中处理。在一单个处理步骤中处理制品的整个表面有许多优点。在一单个处理步骤中进行表面处理会比多步骤表面处理法产生较少的有缺陷的产品。而且由于需要较少的设备，会需要较少的过程停工时间。另外会产生较少的废品。另外本方法减少了处理的不均匀性和随之产生的镜片产品的变化。显然，本单步骤表面处理法优于多步骤表面处理法。

参照附图可以更好地理解本发明。图1表示本发明的接触镜支撑在其上的固定装置的一个实施例的俯视图。在该实施例中，固定装置10以4个点接触支撑位置18支撑接触镜16。固定装置10包括一个周边支撑框12，该支撑框有固定在其上的制品支撑件14。虽然图1表示一种基本上为环形的支撑框，但支撑框的形状并不重要。这样，支撑框可以选用各种形状，所述形状基本上不影响制品的表面处理的均匀性而且为制品和支撑件提供适当的结构支撑，所述形状包括但不限于环形、椭圆形、矩形、三角形等。接触镜的凹侧面对固定装置10。图2是图1的固定装置和镜片的侧视图，表示一个凹面向下位置即凹面面对固定装置的接触镜。这样，接触镜16仅在沿接触镜16的周边的4个点处被支撑在支撑件14上。接触镜的中心区域不与任何固定装置接触。另外，接触镜的顶部、凸出部完全不受固定装置影响。

图3是图1的固定装置和镜片的仰视图。接触镜16只在4个点接触支撑位置18处被支撑。镜片16的凹面20不接触支撑件14，围绕点接触支撑位置18处可能除外，这些位置主要是边缘接触点。支撑件14的里面部分22可能稍微影响镜片的凹面的等离子体处理。然而，这种影响不足以显著影响表面处理的均匀性。

图4是本发明的其上支撑有接触镜的新的固定装置的可供选择的实施例的仰视图。固定装置30包括有支撑件34的外周支撑框32，支撑件固定在其上并向内延伸。在该实施例中支撑件34不相互固定，以便最大限度地减小支撑件对表面处理蒸气的影响。为了提供附加的稳定性，图4的实施例包括一个视具体情况而存在的内周支撑框35，该框在超过接触镜36的周边的位置处固定在支撑件34上。这样，当镜片处于固定装置中心时，支撑件34的端部39不相遇，而是延伸超过接触镜36的边一段距离，该距离足以在镜片偶然由固定装置的中心稍微移动的情况下支撑接触镜。在一优选的实施例中，当镜片处于固定装置中心时支撑件从镜片的边延伸至少约0.1mm。

支撑框固定到固定装置的支撑件上的方式一般并不重要。所述固定可以通过多种本领域公知的方式进行，如通过金属件的点固焊固定、通过在构件间施加粘合剂固定、通过成形和压配合构件固定等。

图5是本发明的其上支撑有接触镜的固定装置的另一个实施例的俯视图。固定装置41包括三个基本上均匀间隔的支撑件44，所述支撑件被固定到周边支撑框42上并且由支撑框42处向内延伸。所示的接触镜46只在三个点接触支撑部位48处被支撑。该实施例相对图1的实施例的优点是固定装置和接触镜有更少的接触，从而对表面处理过程有更小的影响。如果在表面处理过程中镜片基本上保持在该装置的中心，不会有支撑问题。然而，如果不希望有的力引起镜片向远离中心处移动一段距离，可以想象镜片会落下支撑框。这样，选择这些实施方案中的一种而不选用另一种则取决于所选的具体产品和处理方法的详细情况。

图6是本发明的其上支撑有接触镜的固定装置的另一实施例的俯视图。在该实施例中，固定装置50包括支撑件54，支撑件54以基本上平行的方式由矩形支撑框52的一侧延伸到另一侧。当镜片基本上处于固定装置中心时，接触镜56以4个点接触支撑位置58被支撑。如果接触镜沿着基本上与支撑件54平行的途径移动，点接触部位58保持在镜边上的基本上相同的位置上。如果镜片在不与支撑件54平行的方向上移动，镜片可以被一组新的支撑件支撑，但会穿过固定装置落下。不平行的移动可以使镜片被三个支撑件支撑，从而接触6个点接触支撑位置。

这样，用于均匀且有效地支撑要在气态气氛中处理的制品的本发明的新的固定装置可以限定为包括一个支撑结构，该结构提供一组用于要被处理的制品的点接触支撑位置。这组点接触支撑位置足以支撑要被处理的制品但是其数目并不妨碍气态处理气氛基本上均匀地涂覆该制品。在一优选的实施例中，固定装置有这样一种支撑结构，该结构包括一个周边支撑框，该框限定通过其中的内部开孔；和固定到框上的至少一个支撑件，所述支撑件由框向内延伸。

该支撑结构优选包括固定到框的相对端处的两个位置上的第一支撑件；和固定到框的相对端的两个不同位置上的第二支撑件。可供选择替代的方式是，第二支撑件可以只固定到第一支撑件上，或者可以固定到框上和第一支撑件上。支撑件可以穿过或可以不穿过由框限定的开孔。然而，支撑件的一个重要特征是支撑件限定一组点接触支撑位置以顶住要被处理的制品。

利用本发明在气态气氛中均匀且有效地处理制品的方法一般包括下述步骤：提供一种要被处理的制品；提供一种用于该制品的支撑结构；将制品放在支撑结构上使制品被支撑在一组点接触支撑位置上；并使制品暴露于处理气中一段时间而且其条件能够对所述制品进行基本上均匀的表面处理。优选的处理气是离子化气体即一种等离子气体，它优选能够改变制品的表面以增加亲水性和/或生物适应性。

前面的公开会使本领域中普通技术人员能够实施本发明。本发明已经参照特定的优选实施例进行了详细描述以使读者在不进行过度的实验的情况下能实施本发明。然而，本领域普通技术人员会容易认识到许多构件和参数都可以在一定程度上被改变或改进而不脱离本发明的范围和实质。另外，提供标题、标目等是为了增强读者对本文献的理解，不应理解成限制本发明的范围。从而本发明的知识产权只由权利要求及其适当的延伸限定。

Claims (31)

1.一种固定装置，用于均匀且有效地支撑要在气态处理气氛中处理的制品，包括一个支撑结构，它为要被处理的制品提供一组点接触支撑位置，其中所述点接触支撑位置组足以支撑所述要被处理的制品但并不妨碍所述制品和所述气态气氛之间的接触，能够用所述气态气氛基本上均匀地处理所述制品。

2.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述点接触支撑位置有至少3个。

3.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述点接触位置为4个。

4.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述支撑结构由丝制成。

5.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述点接触支撑位置相互分开基本上均匀的距离。

6.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述制品是一种眼镜。

7.一种权利要求6的固定装置，其特征是所述镜片为一种接触镜。

8.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述制品为一种眼镜，而且所述支撑结构包括：

(a)一个周边支撑框，该框限定一个通过其间的内部开孔；和(b)至少一个支撑件，该件固定到所述框上并由所述框向内延伸。

9.一种权利要求8的固定装置，其特征是当所述制品定位在所述支撑件上并基本上处于所述框内的中心时，所述周边支撑框延伸超过所述制品的边。

10.一种权利要求8的固定装置，其中所述支撑件是一种丝或聚合丝。

11.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述制品是一种眼镜而且所述支撑结构包括：

(a)一个周边支撑框，该框限定一个通过其中的内部开孔；

(b)一个第一支撑件，该件固定到所述框的相对端的两个位置上；和

(c)一个第二支撑件，该件固定到所述框的相对端的两个不同的位置上。

12.一种权利要求11的固定装置，其特征是所述第一和第二件基本上穿过所述框的中心。

13.一种权利要求11的固定装置，其特征是所述第一和第二件不穿过所述框的中心。

14.一种权利要求11的固定装置，其特征是所述第一和第二支撑件基本上为直丝或聚合丝，这些丝基本上相互垂直。

15.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述支撑结构由非铁磁性材料制成。

16.一种权利要求15的固定装置，其特征是所述非铁磁性材料选自石英、光缆和细聚合丝。

17.一种权利要求16的固定装置，其特征是所述非铁磁性材料是光缆。

18.一种权利要求16的固定装置，其特征是所述非铁磁性材料是细聚合丝。

19.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述固定装置挡住所述制品的被支撑表面的约1％以下。

20.一种权利要求19的固定装置，其特征是所述固定装置挡住所述制品的被支撑表面的约0.1％以下。

21.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述气态气氛是一种等离子气体。

22.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述点接触位置有至少3个，所述制品为一种眼镜，和所述支撑结构包括：

(a)一个框；

(b)一个固定到所述框上的非铁磁性第一丝；和

(c)一个固定到所述框或所述第一丝上的非铁磁性第二丝，使所述第一丝与所述第二丝相交。

23.一种权利要求1的固定装置，其特征是所述处理是涂覆所述制品。

24.一种权利要求23的固定装置，其特征是所述涂层是聚合涂层。

25.一种在气态气氛中均匀且有效地处理制品的方法，包括下述步骤：

(a)提供一种要被处理的制品；

(b)提供一种所述制品的支撑结构；

(c)将所述制品放到支撑结构上使所述制品被支撑到一组点接触支撑位置上；

(d)在基本上均匀地表面处理所述制品的条件下使所述制品暴露到处理气中一段时间。

26.一种权利要求25的方法，其特征是所述制品是一种接触镜。

27.一种权利要求25的方法，其特征是所述处理气是一种等离子气体。

28.一种权利要求25的方法，其特征是所述方法在所述制品上制造一个聚合涂层。

29.一种由权利要求25的方法制得的眼镜。

30.一种权利要求25的眼镜，其特征是眼镜是一种接触镜。

31.一种权利要求25的眼镜，其特征是接触镜包含一种含硅氧烷基的聚合物。

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