CN1739947A - 接触透镜的掩敝预固化：其系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于制造着色接触透镜的方法和系统。公开了包括接触透镜半模的接触透镜模具组件，所述接触透镜半模的至少一个包括色料。一部分可固化透镜形成材料被预固化，而与着色层接触的一部分可固化透镜形成材料基本保持未固化，以使色料扩散进入透镜。

Description

接触透镜的掩敝预固化：其系统和方法

技术领域

本发明一般涉及用于模塑软性接触透镜(soft contact lenses)的设备和方法。本发明特别涉及在压力下选择性地将着色的可聚合单体预固化形成软性接触透镜的设备和方法。

技术背景

软性接触透镜的开发和制造是聚合物科学和技术的一种重要医学应用。软性(如“水凝胶”)接触透镜典型地通过使用透镜模具将单体混合物聚合制造。透镜模具的几何形状和透镜组合物通常决定最终透镜的光学性能。通常前曲透镜模具接收液态单体混合物而后曲透镜模具被压入液态单体混合物中。单体混合物的聚合反应通常通过使用紫外线，例如通过使用紫外线催化剂活化。聚合反应基本完成之后，去除透镜模具，并洗涤透镜以及水合。

作为一种化妆增强或改变人眼颜色的方法，着色接触透镜已经变得非常流行。许多色料通常由粘结聚合物和颜料组成以生产着色透镜。通常色料通过从模具表面扩散到透镜材料中而施加于未固化的透镜材料，随后透镜材料被固化。制造着色接触透镜的各种方法记载于Molock等人的美国申请公开2003/0000028，“用于着色接触透镜的色料及其制备方法(Colorants for use in tinted contact lenses andmethods for their production)”，在此将其全部引入作为参考。例如，可以使用盛有色料组合物的压于光学模具的模塑表面的印色盒，进行色料转移。使通常包括溶剂组分的色料组合物干燥，以提供着色透镜模具。将单体混合物加入到着色透镜模具中，色料扩散进透镜材料中，并将单体混合物聚合。

现有专利技术中充分描述了用紫外线使单体发生聚合反应形成未着色接触透镜形式的软性接触透镜。例如，Martin等人的美国专利6,220,845涉及“可聚合水凝胶的模具合模及预固化(Mold Clampingand Precure of a Polymerizable Hydrogel)”。该专利的摘要记载了用于部分固化可聚合单体或单体混合物形成软性接触透镜的设备和方法，在此全部引入作为参考。其还记载了一种用于在低氧环境中将多个接触透镜模具传送到预固化段的设备，每个接触透镜模具包括在其间带有可聚合单体或单体混合物的第一和第二半模。记载了一种具有多个模具啮合元件的掩模，其以预定的压力和时间使第一接触透镜半模与第二接触透镜半模合模。当接触透镜模具的半模合模时，将可聚合单体或单体混合物暴露于辐射能源中，使包含在每个接触透镜模具中的可聚合单体或单体混合物聚合。

现有的接触透镜制造技术使用光的各种波长照射活性单体混合物。与聚合反应基本完成所需的时间相比，预固化照射所需的时间短。但是，我们现已发现这种单体预固化减少或阻止了着色接触透镜制备中的色料和单体的扩散。虽然不受特定工作原理的限制，但是似乎预固化提高了透镜形成材料的粘度，并阻止了单体向预先印好的色料层中扩散。

发明内容

本发明人现已研发出用于制造着色接触透镜的方法和系统，克服了有关保持接触透镜模具安全闭合，同时允许色料和单体扩散的问题。因此，本发明提供几种方法，其包括提供一种接触透镜模具组件，所述组件包括第一接触透镜半模，与所述第一接触透镜半模邻近设置的第二接触透镜半模，第一和第二接触透镜半模中的至少一个包括着色层，以及在第一和第二接触透镜半模之间设置的可固化透镜形成材料，所述可固化透镜形成材料与至少一个接触透镜半模和所述着色层接触，将与至少一个接触透镜半模接触的至少一部分可固化透镜形成材料预固化，而与所述着色层接触的可固化透镜形成材料部分基本保持未固化。

本发明人还研发了用于制备着色接触透镜的系统。这些系统包括一种接触透镜模具组件，所述组件包括第一接触透镜半模，与所述第一接触透镜半模邻近设置的第二接触透镜半模，第一和第二接触透镜半模中的至少一个包括着色层，与至少一个半模接触的掩模，所述掩模包括多个辐射能够从中通过的孔，设置所述多个孔以辐照与至少一个半模接触的至少一部分可固化透镜形成材料，以及用于提供能够使所述可固化透镜形成材料预固化的辐射的辐射源。

鉴于在此提供的本发明的详细说明和附图，本发明的其它方面对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

附图说明

当结合附图阅读时，前述发明内容以及以下的详细说明可以得到进一步理解。为了说明本发明，附图示出了本发明的示范性实施方案；但是，本发明并不局限于所公开的特定的方法、组合物和设备。附图中：

图1是用于预固化可聚合单体或单体混合物以形成软性接触透镜的实施方案之一的局部剖面正视图。

图2是图1中所示的设备的端部正视图。

图3是本发明的一个实施方案的图解和示意图。

图4是用于往返于预固化段传送其间具有可聚合单体或单体混合物的多个接触透镜模具的托板运载装置(pallet carrier)的平面图。

图4(a)是图4的托板运载装置中的一对半模的图解剖视图。

图5(a)是用于掩蔽辐射以及将半模固定在一起的气动掩模的示意图。

图5(b)是用于掩蔽辐射以及将半模固定在一起的弹簧驱动掩模的示意图。

图5(c)是用于本发明的掩模的顶视图。所示掩模包括一个用于引导射线通过孔的圆锥体。

图5(d)是图5(c)中所示掩模的底视图。

图5(e)是图5(c)中所示掩模的正视图。

图5(f)是图5(e)中所示掩模的仰视图。

图5(g)是图5(f)中所示掩模沿B-B线的剖视图。

图5(h)是本发明的系统的一个实施方案的示意图。

图5(i)是图5(h)中所示系统的示意图，其中掩模与后曲模具脱离。

图6是用于将可固化透镜形成材料预固化形成接触透镜的设备的往复部分的平面图。

图7是图6中所示设备的正视图。

图8是图6中所示设备的端部正视图。

图9是用于将可固化透镜形成材料预固化形成软性接触透镜的本发明的第二个实施方案的端部正视图。

图10是图9中所示设备的侧视图。

图11是固定多个掩模的固定托盘的照片。

具体实施方式

参考以下详细说明以及附图和实施例，可以更容易地理解本发明。应理解的是，本发明并不局限于在此描述和/或示出的特定的设备、方法、条件或参数。在此使用的术语仅通过举例的方式描述特定的实施方案，而并非是对所要求的发明的限制。此外，如包括附加的权利要求的说明书中使用的，单数形式包括复数。另外，除非上下文另外清楚地指明，所参考的特定的数值至少包括特殊值，并且所有范围都是包括在内的和可以结合的。类似地，当各值使用前行词“约”，用近似值来表示时，应理解为该特殊值形成了另一个实施方案。

一方面，本发明提供几种方法，其包括提供接触透镜模具组件，所述组件包括第一接触透镜半模，与第一接触透镜半模邻近设置的第二接触透镜半模，第一和第二接触透镜半模中的至少一个包括着色层；以及提供位于第一和第二接触透镜半模之间的可固化透镜形成材料，该可固化透镜形成材料与至少一个接触透镜半模以及着色层接触。这些方法包括将与至少一个接触透镜半模接触的至少一部分可固化透镜形成材料预固化，而与着色层接触的可固化透镜形成材料部分基本保持未固化。预固化的透镜形成材料部分通常有助于使接触透镜模具组件在后续加工步骤过程中保持完整，所述后续加工步骤如传送通过没有辐射的补充加热区段，或传送进入存在辐射的一个或多个固化区段，以充分固化透镜形成材料。

在本发明的某些实施方案中，所述方法包括将着色层、第一半模、第二半模、可固化透镜形成材料或其任意组合加热。通常通过传导或通过对流将这些组件加热，所述传导如使用嵌入合适的托板或固定器中的供热管或加热盘管，所述对流如使用加热气体。加热通常帮助色料和可固化透镜形成材料实现扩散。在某些实施方案中，加热使温度升高的量通常为约5℃到约50℃，更通常为约10℃到约40℃。在某些实施方案中，可固化透镜形成材料预固化的温度为约25℃到约95℃，更通常为约35℃到约85℃，更通常为约40℃到约70℃，以及最通常为约45℃到约60℃。

在本发明的某些实施方案中，通过使与第一接触透镜模具接触的至少一部分可固化透镜形成材料经受一定形式的可以产生或引发化学反应的电磁辐射或粒子束进行预固化。合适的辐射类型包括光化辐射。在此使用的“光化辐射”表示可以产生光化学反应的电磁辐射，如紫外线辐射、红外线辐射、可见光以及X射线。合适的粒子束包括电子。辐射优选由紫外灯提供，以约2到4mW/cm²辐射可固化透镜形成材料约5到约60秒，更优选约20到约40秒。辐射还可以由脉冲或周期的高强度紫外源提供。

通常通过使用掩模对与透镜模具接触的可固化透镜形成材料部分进行辐射，同时避免对与着色层接触的透镜形成材料进行辐射。在许多实施方案中，使用如具有多个孔的掩模将紫外线辐射定形。在某些实施方案中，该多个孔包括狭缝、孔洞或其任意组合。通常，掩模上的多个孔以使辐射向与透镜模具接触的可固化透镜形成材料部分发射辐射的方式在辐射源和透镜模具之间被校正(aligned)。对于在接触透镜中以中心定位的圆形层，通常围绕着色层按方位(azimuthally)排列所述孔。选择合适的材料用于掩模，以阻挡(如吸收、反射或同时吸收和反射)辐射。合适的掩模材料容易通过诸如机械加工或光刻技术制造，提供多个孔。合适的掩模材料通常包括金属，如黄铜、不锈钢或钨，或者金属复合材料。例如还可以通过用氮化钛或铬电镀合适的金属或塑料基材，将掩模材料涂覆于基材上。

在本发明的某些优选实施方案中，掩模使用合适的压力将接触透镜半模固定在一起。可以提供两个掩模来将接触透镜模具固定在一起，但是典型的实施方案中，是在一个掩模和一个合适的模具固定器，如托板之间将接触透镜模具固定。“合适的压力”表示掩模能够在一定区域之上施加的力，该力足以将接触透镜半模固定在一起，使可固化透镜形成材料成形为接触透镜形状。该压力通常应足够持久，直到透镜形成材料预固化达到在压力释放之后，足以使半模固定在一起的水平。用于将半模固定在一起的任何类型的力都是合适的，如使用夹持力、气缸、弹簧驱动气缸、磁力、静电力、分子力、加速力、重力或其任意组合。

合适的掩模包括在重力或加速度影响下足以产生压力的质量。由掩模产生的压力适当将接触透镜半模之一压进可固化透镜形成材料中。在一个实施方案中，第一透镜半模由托板固定就位。第一透镜半模(如前曲模具)在凹面部分含有着色层，并且液态可固化透镜形成材料沉积在凹面部分中。第二透镜半模(如后曲模具)的凸面部分被放置在液态可固化透镜形成材料中。具有多个按方位排列的狭缝和足够质量的掩模被放置在第二半模顶上，其在重力影响下的质量将第二半模相对于第一半模挤压。半模之间产生的空隙形成接触透镜。经通过掩模的多个孔的紫外线辐射作用，接触透镜模具并且基本不接触着色层的透镜材料部分预固化。

在本发明的某些实施方案中，预固化可以在大气环境、低氧环境、惰性环境或其任意组合的环境中进行。在此使用的术语“低氧环境”表示氧气浓度小于存在于20℃一个大气压下的空气中的氧气浓度约一半的气氛。在此使用的术语“惰性环境”表示氧气浓度小于存在于20℃一个大气压下的空气中的氧气浓度的约1wt％的气氛。在实施方案中可以遇到各种环境，其中预固化透镜模具通过具有不同的大气组成的生产线。例如在某些实施方案中，在透镜半模之间进行可固化透镜可成形材料的组装(如填充和挤压)过程中，大气组成是惰性的。在随后的预固化阶段，使用紫外线使组装的透镜模具预固化，此时周围大气的氧含量可以高于惰性气氛的氧含量。例如，合适的接触透镜生产线可包括模塑、印刷、填充、组装、预固化、固化、水合、洗涤和包装阶段。因此，将大气中氧气含量设想为在组装(如在惰性条件下)和固化(如在大气中)之间变化。

在本发明的一个实施方案中，第一和第二透镜半模中的至少一个包括与着色层接触的透明层。合适的透明层通常包括与可固化透镜形成材料接触的聚合物膜，并且优选该透明层与第一和第二透镜半模中的至少一个接触。虽然透明层和着色层可以各自在不同的半模上，但是通常将透明层与着色层设置在同一半模上。通常设置透明层与前曲透镜模具接触，而着色层与透明层邻接。然后如在此提供的，进行可固化透镜形成材料的加入、两个透镜半模的组装以及预固化。

在本发明的某些方面中，当与至少一个半模接触的可固化透镜形成材料预固化时，与着色层接触的可固化透镜形成材料的粘度保持基本相同或减少。在这些实施方案中，辐射被适当地掩蔽，使得与着色层接触的透镜形成材料接受到很少或者不接收到辐射。虽然不被任何特定的工作原理所限制，接受到很少或者没有接收到辐射的透镜形成材料基本保持未固化，使得邻近着色层的透镜材料的粘度保持不变。保持透镜形成材料基本未固化促进了色料向透镜形成材料中扩散。在某些其中透镜形成材料被加热的实施方案中，当透镜形成材料预固化时，其粘度实际上可能减少。这种粘度的减少也可能增强色料向透镜形成材料中扩散。在类似的实施方案中，与光学面接触的可固化透镜形成材料的粘度在预固化过程中升高，这种升高使透镜模具组件在后续加工步骤过程中保持完整。

本发明还提供几种系统，其包括接触透镜模具组件，该组件包括第一接触透镜半模，与该第一接触透镜半模邻近设置的第二接触透镜半模，第一和第二接触透镜半模中的至少一个包括着色层，与至少一个半模接触的掩模，该掩模包括多个辐射能够从中通过的孔，设置该多个孔以辐射与至少一个半模接触的至少一部分可固化透镜形成材料，以及用于提供能够使可固化透镜形成材料预固化的辐射的辐射源。在这些系统中，包括着色层的第一和第二接触透镜半模中的至少一个通常包括设置在接触透镜半模和着色层之间的透明层。合适的掩蔽挤压设备(即“掩模”)通常包括多个孔，如狭缝、孔洞或者其任意组合。该多个孔通常例如以环形围绕接触透镜的着色层按方位排列。合适的掩模通常包括在重力或加速度影响下足以在半模之间施加压力的质量。

某些优选的系统进一步包括一个或多个用于加热着色层、第一半模、第二半模、可固化透镜形成材料或其任意组合的加热器。合适的加热器包括嵌入合适的托板或固定器的供热管或加热盘管、气枪和发热的热灯。不受特定的工作原理所限制，据信加热通常促进色料向可固化透镜形成材料中扩散。

在某些优选的系统和方法中，可聚合单体或单体混合物沉积在具有第一凹面和第二凸面半模的透镜模具中。半模通常由对紫外线或可见光辐射至少是部分透明的材料，如聚苯乙烯或聚烯烃形成。半模被从沉积和模具组合区传送到预固化区，并在预定压力下固定在一起预定的时间。通常将半模在低氧气环境中传送。第二或凸面半模可以略微比第一或凹面半模薄，以使当单体聚合时，能够使模具在固化过程中啮合。压力将存在于第一和第二半模上的帮助校正各个模具曲线的法兰加以校正。在优选实施方案中，压力还把第二凸面半模固定在于第一半模上形成的环形边缘上，由此基本将任何过量单体与包含在模具内的单体隔离。预定时间之后，将含有单体混合物的颜料暴露于诸如UV光源的辐射中，使主要围绕模具组件周围存在的单体部分固化(即预固化)。在这期间，直接在凹面半模上吹送热空气，以将可聚合单体混合物和着色的聚合物材料迅速加热到预定温度。在压力下UV曝光第二个预定时间之后，通常移去压力和辐射，并将含有选择性预固化透镜材料的接触透镜模具组件传送经过加热的区域。可聚合单体混合物向包含在凹面模具表面上的着色聚合物色料中的扩散，通常在基本没有光源或可见光辐射的合适的加热区域中进行。随后将模具组件传送到固化区，以进一步使透镜形成材料聚合和固化。

本发明的某些系统选择性地将可聚合单体或单体混合物预固化形成软性接触透镜，而不妨碍着色聚合色料层的扩散。这些系统通常包括在低氧或充满空气的环境中周期性地将多个接触透镜模具组件移送到预固化区的传送装置。接触透镜模具组件适当地包括具有可聚合单体或单体混合物的第一和第二半模，以及其间的着色聚合色料。这些实施方案还包括用于将第一半模和第二半模保持在惰性、低氧或空气环境中预定时间的多个设备。然后将可聚合单体或单体混合物的选定区域在压力下暴露于辐射预定时间，以使单体或单体混合物在选定的暴露区域中部分或完全固化。通常用合适的设备，如环形气缸、弹簧驱动环形汽缸、物理重量或其任意组合施加压力。这种设备通常包括使射线通过设备中合适的一个或多个孔，引导射线远离半模中心的掩模。然后射线通过一个或多个半模的选定区域并进入单体或单体混合物中。该系统通常还包括一个控制器，用于控制压力(如固定压力)的持续时间和强度以及辐射的持续时间和强度。通常，本发明的系统包括提供径向均匀压力的固定设备，以使接触透镜半模彼此均匀固定在一起。

本发明的某些方法选择性地将可聚合单体或单体混合物预固化形成软性接触透镜。可聚合单体或单体混合物沉积于具有第一凹面和第二凹面半模的接触透镜模具组件中，所述半模具有单体以及其间的着色聚合色料。半模在压力下固定在一起，并暴露于辐射中，使单体或单体混合物的选定区域部分聚合至预固化胶状状态。释放固定压力，用另外的辐射或加热和辐射的组合使透镜固化。通常，用压力将半模固定在一起并校正，其引起过量单体从模腔中溢出。将至少一部分可聚合单体或单体混合物在选定区域，优选在溢出部分预固化至胶状状态。单体的收缩通常使半模的啮合性增加，其在剩余的固化时间使半模密封和固定在一起。该现象有助于避免偏心缺陷，如果在固化之前，后曲半模相对于前曲半模倾斜或旋转，则可能产生偏心缺陷。例如使用与掩模啮合或整合的气动气缸或电磁螺线管，可以使固定压力在预固化步骤过程中发生变化。适当地，将固定设备(如“合模装置”)和半模之间的表面能吸引力降至最小，而同时在预固化过程中提供径向均匀的固定压力。在此使用的术语“合模装置”表示适合于将模具组件固定在一起的任何设备或力。虽然其它实施方案可能具有与合模装置分开的质块，但是在优选实施方案中，用于本发明的掩模包括合模装置。

在一个实施方案中，所述方法由可聚合单体或单体混合物形成软性接触透镜。软性接触透镜在具有第一凹面和第二凸面半模的模具组件中形成。如图4(a)中说明的，通常由对于可见光和紫外线是透明的材料(如聚苯乙烯)形成的半模具有限定凹面31、凸面33和环形的圆周边缘31(c)的中心弯曲部分，以及连接到边缘31(c)上的基本共平面的环形法兰31(a)。至少一部分凹面31和凸面33分别具有在模具组件中生产的接触透镜的正曲或后曲尺寸，并且是光滑的，以使由与接触透镜表面接触的所述可聚合组合物聚合形成的表面是光学上可接受的。模具足够薄以从其快速地传热，并且模具具有足够硬度以承受在脱模步骤过程中为分离半模所施加的杠杆力，脱模步骤通常在制造过程中的固化步骤之后进行。

第一半模的凹面31通常包括色料层。使用合适的印刷方法，如喷墨、喷雾或压印提供合适的色料层。许多适合用于生产着色透镜的色料通常由粘结聚合物和颜料组成、合适的含色料层的半模记载于美国申请序列号10/027,579(“‘579申请”)中，现在是2003年1月2日公开的美国专利申请公开号2003/0000028，在此将其全部引入作为参考。通常色料通过从模具表面转移到透镜材料而施加于未固化的透镜材料上，随后后者被固化。‘579申请中公开，可以使用含有色料组合物的印垫，施压于光学模具的模塑表面进行色料转移。使通常包括溶剂组分的色料组合物干燥，以提供用于制造着色接触透镜的着色透镜模具。

预固化通常包括使可聚合单体或单体混合物的选定区域部分固化成粘性凝胶。预固化过程中，半模通常通过部分聚合单体凝胶的粘性凝胶状性质被固定。该预固化有助于保持半模的平行校正。凝胶粘度足以防止偏心并允许在剩余的固化时间中的自动和未计量加热和固化。与传统制造方法相比，增加该预固化步骤减少了残次品透镜的数目。

在各种实施方案中，预固化通常在可聚合组合物被置于前曲半模以及半模被组装之后立即进行。参考图4(a)，限定最终所需透镜形状的第一半模31和第二半模33互补对用于模塑单体混合物。合适的单体混合物可以溶于无水可替换的稀释剂中。填充或计量步骤之后，前凹面半模31基本用聚合混合物32充满，用基底半模33覆盖凹面前半模31。然后将基底半模放置在凹面前半模的圆周边缘31(c)上，以保证得到的透镜被适当地校正以及不会变形。

然后在预固化过程中，将第一和第二半模固定在一起，随后可以进行半模的组装，或两者同时进行。通常半模将过剩单体从模具区域排出，并且模具法兰保持校正。当模具在预固化过程中被固定在一起时，通常将单体或单体混合物暴露于辐射中，通常是光化辐射，优选紫外灯。通常半模用约30秒光化辐射固定在一起约40秒。预固化步骤完成后，单体或单体混合物优选在选定暴露区域形成部分聚合的凝胶。

在某些实施方案中，在预固化之后，单体/稀释剂混合物例如在UV烘箱中被加热并固化，由此完成单体的聚合。固化产生最终所需水凝胶透镜形状的聚合物/稀释剂混合物。固化(如聚合)完成之后，在脱模步骤中将两个半模分离，通常接触透镜留在第一(前曲)半模中。接着将接触透镜从前曲模具中取出。通常前曲和基曲半模用于一次模塑，并且随后被抛弃。脱模步骤之后，用水置换稀释剂生产水合透镜，当充分水合和缓冲时，其将具有最终的形状和尺寸，在大多数情况下，其比初始模塑的聚合物/稀释剂透镜标称地大10％。

合适的可固化透镜形成材料包括基于甲基丙烯酸2-羟乙酯(“HEMA”)和一种或多种共聚单体的共聚物，共聚单体如丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸乙氧基乙酯、甲基丙烯酸甲氧基三甘醇酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、双丙酮丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、丙烯酸羟基三亚甲基酯、甲基丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甘油酯以及丙烯酸二甲氨基乙酯。优选的可固化透镜形成材料包括诸如Larsen的美国专利4,495,313、Larsen等人的美国专利5,039,459以及Larsen等人的美国专利4,680,336所公开的可聚合组合物，在此将其公开的内容引入本发明作为参考。合适的组合物通常包括丙烯酸或甲基丙烯酸的可聚合亲水羟基酯与多元醇、以及水可置换的硼酸酯和优选具有至少3个羟基的多羟基化合物的无水混合物。将合适的组合物聚合，随后用水将硼酸酯置换，产生亲水接触透镜。在此记述的本发明的模具组件可以用于生产疏水或硬质接触透镜，并且优选用于生产亲水透镜。

合适的透镜形成材料优选含有少量交联剂，通常为约0.05到约2％，且最通常为约0.05到约1.0％的二酯或三酯。代表性的交联剂的实例包括：二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1，2-亚丁基酯、二甲基丙烯酸1，3-亚丁基酯、二甲基丙烯酸1，4-亚丁基酯、二丙烯酸丙二醇酯、二甲基丙烯酸丙二醇酯，二甲基丙烯酸二甘醇酯，二甲基丙烯酸双丙甘醇酯，二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸双丙甘醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。典型的交联剂通常具有但不是必须具有至少两个烯属不饱和双键。

合适的可固化透镜形成材料通常还包括催化剂，通常为约0.05到约1％的自由基催化剂。这种催化剂的典型实例包括过氧化月桂酰、过氧化苯甲酰、过碳酸异丙酯、偶氮二异丁腈以及已知的氧化还原体系，如过硫酸铵-焦亚硫酸钠组合等。来自紫外线、电子束或放射源的辐射也可以用于催化聚合反应，任选外加聚合引发剂。代表性的引发剂包括樟脑醌、4-(N，N-二甲氨基)苯甲酸乙酯以及4-(2-羟基乙氧基)苯基-2-羟基-2-丙基酮。

可固化透镜形成材料在模具组件中的固化如聚合优选通过将组合物暴露于聚合引发条件下进行。优选的技术包括使组合物中的引发剂光活化以及将组合物暴露于有效的强度和持续时间的紫外线或可见光辐射中，将透镜形成材料引发及聚合。为此，优选半模对于紫外线或可见光辐射是透明的。预固化步骤之后，再次在固化步骤中将单体暴露于紫外线或可见光辐射中，使聚合在该步骤中进行完全。对于任何组合物可以容易地用实验方法确定剩余的反应的持续时间。

可固化透镜形成材料已经固化(如可聚合组合物已经聚合)之后，将模塑组件拆开，将聚合水凝胶加工成接触透镜(该过程包括例如透镜的洗涤和水合以及包装)。优选，前曲和后曲半模的法兰被夹紧，并在完全相反的方向或在杠杆类动作中通过一定角度将其彼此拉开。有利地，首先适度地加热后曲以促进聚合制品的分离。

图1和图2分别表示用于实施本发明的系统的一个实施方案的侧面正视图和端部正视图。如图1和2中所示，具有腿12的支架11为在进料传送带13高度的装置提供支撑。如图3所示，预固化设备从进料传送带13接收多个其中具有多个接触透镜模具的托板30，其中之一如图4中所示。如图3所示，进料传送带13将托板30和模具31、33传送到通常表示为18的聚集部分，其收集多个托板用于预固化步骤。在图1-2和6-8所示的实施方案中，图4中所示类型的三个托板在每个间歇作业中聚集用于全部24个模具。在图9和10所示的实施方案中，将其上具有24个接触透镜模具的全部三个托板分批用于每个预固化操作。

在一个实施方案中，合适的预固化组件19在图1的开模部分是部分可见的，并根据图6-8进一步描述。预固化组件借助于气压缸20升起及落入与含有接触透镜模具的托板的啮合，所述气压缸20升起及降下中间支承杆21和往复轴元件22，往复轴元件22是用于在如随后在下文中更详细描述的元件23中往复支撑的枢轴。预固化之后，其中具有接触透镜模具的托板被传送到其中没有光化辐射的加热区域，然后被传送到随后用加热和辐射固化的区域。

在某些实施方案中，如图4和4a所示的多个托板具有多个用于接收多个接触透镜模具的空腔。如图4a中所示，接触透镜可以通过在第一或凹面半模31中放置一定量，通常为约60-100微升数量级的可聚合组合物形成。所需量取决于所需透镜的尺寸(如直径和厚度)、稀释剂的量(如果有)以及用于聚合副产物的交换水(如果有)。第二或凸面半模33被放置在具有第一和第二半模的可聚合组合物32上，第一和第二半模被校正以使其旋转轴是共线的并且各个法兰31(a)、33(a)是平行的。半模31载于接收和支撑第一或凹面半模的环形法兰31(a)的环形槽30(a)中。托板30也具有多个用于接收模具凹面部分的凹槽30(b)。托板还带有多个取向的凹槽30(c)，其接收基底半模的三角形标记部分31(c)，以提供预定的角坐标。第二或凸面半模33还包括三角形标记33(c)，其覆盖在标记31(c)上面，相对于两个半模提供共线的旋转轴。图4中所示的托板30还含有独特的条形码数字或识别芯片35，用于托板跟踪和质量控制程序。优选的托板包括用于吹送加热气体，如空气或氮气的孔洞。加热气体通常用于在预固化过程中加热透镜模具。

图3表示图6-10中所示的实施方案的一部分，其显示了包括用于将多个托板30传送进入和离开预固化区的传送带系统13的设备。批处理式叉斗(fork)36(a)、36(b)用于收集和移动多个托板进入预固化设备。设备19包括多重垂直往复运动，其中的第一个响应来自气缸20(a)和往复杆21(a)的运动。随着预固化设备19在如箭头A所示的方向上下降，多个环形合模装置41将与包含在托板30内的每个半模的环形法兰33(a)上部啮合。多个掩模40装配在设备的往复平台41上并随其移动，并且被弹性固定在其中以沿着图3中所示的箭头方向B进行第二个往复动作。

如图3和图5(a)-(i)中所示，掩模40可以用弹簧42(如图解法所示)偏压在框架41中，弹簧42可以是如图5(a)中所示的气垫42(a)或者如图5(b)中所示的螺旋弹簧42。当设备下降时，掩模用由弹簧42确定的力使第一和第二半模啮合和固定在一起。当使用气垫时，力将由向气缸42(a)提供的压力量确定。虽然为了说明的目的，在图3中掩模40显示为四个元件，但是应理解的是，在图6-10中所示的实施方案中，可以有约96个独立的掩模，每个半模具有一个独立的掩模。

图5(c)和5(d)分别是包括可用于本发明的圆锥体的掩模40的一个实施方案的顶视图和底视图。所示掩模包括用于引导射线(未显示)通过多个孔102的圆锥体120。图5(e)是图5(c)中所示的掩模40的正视图，其显示了法兰元件51、啮合元件40(a)、掩模外环110和外环法兰延伸部分112的布局。图5(f)中提供了图5(e)中所示的掩模的底视图。该图进一步显示了多个孔102按方位围绕掩模底部平面104周边的布局。掩模底部平面104通过固定段108的方式固定于掩模外环110上。在该实施方案中，三个固定段108将多个孔102分开。提供紧固螺丝106以连接任选的圆锥体120(未显示)。图5(g)是图5(f)中所示的掩模40沿B-B线的剖视图。进一步详细显示的是具有圆锥体尖端122的任选的圆锥体120的布局，也就是其使用紧固螺丝106固定于掩模底部平面104的布局。啮合元件40(a)位于掩模的底部。射线(未显示)被引入掩模，从圆锥体120的表面反射并被引导通过孔102。

掩模通常由金属，优选诸如不锈钢或钨的重金属，或者含金属的复合材料形成。任选地，可以增加掩模的质量，以使其能在没有空气或弹簧辅助的情况下，依靠其自身重量固定就位(即合模)。但是，掩模40和局部驱动弹性偏压装置的组合能够精确控制施加于上部模具的塑料法兰33(a)上的固定压力的量，而不用考虑移动整块预固化组件19所需的力。在掩模40的啮合环上形成的是多个啮合元件40(a)-(c)，其使掩模和半模之间的啮合表面积最小化。这些啮合元件是通过切开部分环形元件，由环形汽缸整体形成的向下扩展的正方形齿状元件。在图5(c)-5(i)中所示的实施方案中，法兰元件51是方形的，具有斜角部分51(a)-(d)。

在本发明的某些实施方案中，掩模可以包括任选的反射体，如圆锥体。在这些实施方案中，圆锥体的底面积最大等于掩模底部平面的面积尺寸，虽然圆锥体底面积可能较小。圆锥体高度通常与锥底直径大致相同，虽然圆锥体高度可能小些或大些。通常圆锥体或合适的反射体的顶端位于整个掩模内，但是可以想像的是圆锥体顶端可以伸出掩模。虽然通常使用具有圆形基底的圆锥体，但是可以想像的是其它基底形状(如三角形、四边形、五边形、六边形和其它多边形)也适合用作反射体。

合适的反射体通常邻近掩模设置，如使用合适的机械装置与掩模密封，合适的机械装置如螺丝、铆接、粘合、焊接、舌槽榫合或其它机械连锁装置。反射体还可以是位于掩模凹陷中片，例如锥体。合适的掩模可以包括可以由固体金属或复合材料片，例如通过金属加工或金属注射制塑的整体反射体。

反射体通常具有适合于反射射线的表面，所述射线用于将透镜形成材料引发、固化或两者皆有。合适的反射面包括抛光金属，如抛光或涂覆金属，例如300系列不锈钢或电镀金属，如镀镍金属。在一个实施方案中，掩模由适当的可机械加工的致密金属，如镀有氮化钛的钨形成，而反射体是由300系列不锈钢构成的圆锥体。锥形反射体通常使用螺丝固定于掩模上。

在其它实施方案中，可以不邻近掩模底部平面提供反射体。在这些实施方案中，掩模可以由附着于掩模内部，如邻近法兰或外环-法兰延伸部分的支撑物固定。或者，例如使用位于辐射源和掩模之间的金属支撑物，可以将反射体支撑在掩模上方。

在某些实施方案中，掩模基本上是平圆盘，例如掩模底部平面如以上图5(c)-(i)中所示。掩模可以是环形的，但是可以使用其它多边形的掩模。优选，掩模包括一个靠近三个弧形孔的基本平坦的圆盘，以形成用于从其通过射线的无掩蔽区域。通常孔的面积小于约25％掩模面积，更通常小于约10％掩模面积。

本发明的一个实施方案中的掩模和接触透镜模具组件之间的位置关系在图5(h)和5(i)中显示。在预固化过程中，所示的掩模40与图5(h)中的在用紫外线辐射(箭头)曝光过程中的第一半模31、可固化透镜形成材料(可聚合组合物)32和第二半模33的组件固定在一起。预固化完成之后，掩模40从升起的后曲模具(图5(i))中分离，并且预固化的透镜形成材料32有助于使半模在随后的固化过程中保持在一起。

在优选实施方案中，足够质量的掩模下降到模具组件上，并在重力影响下凭借掩模的质量固定就位。参考图11，多个掩模40包含于在多个模具组件(未显示)之上上下往复的固定托盘110中。当固定托盘110向下移动时，多个掩模40施压于模具组件，使半模固定在一起。辐射源(未显示)通常设置在托盘110上方。

位于合模装置或固定托盘110上方的是多个光化光源44，其可以是紫外灯。对预固化装置19的操作优选通过控制电路10设定，该电路通过气缸20(a)被触发到其往复的在下位置的时间长度控制固定时间段的持续时间。控制电路还通过经由开关光化光源的操作控制曝光的持续时间来控制由模具接收到的辐射量。强度也可以通过将灯44相对于模具31、33升高或降低来手动调节。任选地，辐射可以借助于光纤系统远距离地产生并传递到半模和可聚合材料，用控制系统10提供对曝光时间和能量水平的控制。

由掩模40施加的力的量通常为约0.25kgf到约2.0kgf每个透镜，并被用于在曝光过程中保持第二凸面半模的法兰33(a)平行于第一凹面半模的法兰31(a)。通过控制器10施加掩蔽约10到约60秒，更通常为约30到约50秒。约0到约20秒之后，优选约5到约15秒之后，来自紫外灯44的光化辐射的未掩蔽部分施加于一部分组和模具和可聚合单体上。UV光源的强度通常为约2到约4mW/cm²。将该强度施加约10到约50秒，优选约20到约40秒。

在优选的实施方案中，辐射源包括管式低压汞蒸汽荧光紫外灯，其发射320和390纳米之间的具有高浓辐射的长波紫外线辐射。例如，在一个实施方案中，由Philips制造的型号为`TL`29D 16/09 N的灯具有在所需光谱中的14瓦的标称瓦数和1.8瓦的平均辐射。

在各种实施方案中，在暴露于预固化辐射之前，半模通常固定在一起一段预定的时间，以使单体和模腔之间形成平衡。该平衡时间也使任何过量单体从模腔中挤出，进入法兰31(a)和32(a)之间的间隙，在那里其形成过量单体环33(a)，当使用甲基丙烯酸羟乙酯单体时，其通常称为“HEMA”环。在优选的实施方案中，第一或凹面模腔包括与半模33的凸面部分整齐接触的锐利的环形边缘31(c)，并由此将接触透镜32与HEMA环32(a)分离。预曝光固定时间(如合模时间)使过量单体从模腔移动到HEMA环，使第二模腔能够整齐地就位于分割边缘31(c)，并使半模和单体之间的平衡形成。虽然半模可以固定在一起直到可固化透镜形成材料完全固化，但是在优选实施方案中，施加约2到约4mW/cm²数量级的光化辐射大约30秒以进行预固化。可以使用不同的强度和曝光时间，包括曝光时间为约5到约60秒的约10到约150mW/cm²的脉冲的和周期的高强度UV。在脉冲的或周期的曝光中，光化辐射可以周期性地打开约3到约10秒，然后关闭约3到约10秒，进行总共约1到约10个周期的辐射。在辐射时间段的终点，关闭光化辐射并移去掩模。当组件19升起时，掩模40升起离开模具和托板，使它们能够通过使用传送带13(a)从预固化设备中送出。在优选的实施方案中的预固化过程中，加热气体被吹送到凹面半模上，使其达到优选为约40到约60℃的预定温度。通常加热气体通过托板中的孔洞吹送，并优选在固定时间内吹送，以免将模具组件从托板中喷出。

在预固化过程结束时，可固化透镜形成材料(如单体或单体混合物)的选定面积通常已经受到引发并产生一定程度的聚合。透镜形成材料的预固化部分通常呈凝胶状态并主要位于“HEMA”环周围以及透镜模具组件的周边，在那里透镜模塑材料具有最小的厚度。与辐射隔离的透镜组件的更中心体通常保持未聚合，这样透镜形成材料可以继续向包含在凹面半模上的着色聚合色料中扩散。当单体聚合时，通常沿着分割边缘31(c)形成密封，其与源于单体聚合的固有收缩一起，例如通过施加热形成可以固化的固定模具包装。

在某些实施方案中，固定压力校正模具法兰，以提供法兰的基本平行校正。在释放固定压力之后，由预固化产生密封并发生作用以保持平行校正。在优选实施方案中，固定压力和得到的密封保持共轴性并在透镜周边提供整齐边缘。在其它实施方案中，如图5(b)中所示，载荷的掩模40包括法兰51，其通过弹性线圈弹簧42啮合并相对于挡板55被向下驱动。线圈弹簧42的另一端装配在上部挡板56(a)中。隔板52和上部挡板56为掩模40的垂直往复运动提供支撑和引导。

在某些优选实施方案中，如图4(a)中提供的，啮合元件40(a)-(c)的尺寸为约1毫米，现已发现其足以确保围绕尖锐边缘31(c)的压力均匀分布。啮合元件促进从半模到掩模的油的吸引力或迁移最小化。虽然在图5(d)中显示了啮合元件的结构，但是啮合元件40(a)-(c)的任何结构都将有效。啮合元件通常以径向均匀方式在环形尖锐边缘31(c)周围分布。固定压力的不均匀分布可以引起上部或后曲半模相对于下部或前曲半模的倾斜。

图6-8是用于实施本发明的设备的一个实施方案的上部侧面正视图和端部正视图。如图6-8所示，预固化组件19装配在往复支撑轴22上，该轴是在支承元件23内往复运动的枢轴，支承元件23可固定地装配于支架上。每个支承元件23包括上部和下部轴承或枢轴23(a)、23(b)以提供对往复轴22的精确引导。轴22由中间支架21驱动，该支架如先前所述又由气缸20驱动。预固化组件19相对于图7和8中图示的传送带13的最上部表面垂直往复运动。预固化组件19由上部支架60支撑，从该支架各种操作组件中间支承元件悬挂在各个通常在图7中以61、62和图8中以62、63显示的角落。这些元件悬挂往复运动平台41，在其中装配掩模40以沿着相同轴进行二级往复运动。分离的副架(subframe)65装配在平台41上并为紫外灯44和镇流器元件66以及点火装置67提供支撑，所述镇流器元件66为UV灯提供高电压，点火装置67用于引发荧光。例如在一个实施方案中，镇流器元件可以是BTP 30C05S，如由Philips制造，以及点火装置可以是型号S2，如由Philips制造。中间支架65可以通过使用多个操纵装置67从往复运动平台41自由升起，所述操纵装置67经由狭条68装配到中间支架65上。

现已提供了用于制备着色接触透镜的方法、材料和设备。虽然已经结合各个附图和实例的示例性实施方案对本发明进行了描述，但是应理解的是，可以使用其它类似的实施方案，或者可以对所述实施方案做出改进和补充，以实施本发明的相同功能而不背离本发明。例如，本领域技术人员将会认识到，如本申请中所述的本发明方法可以包括例如附加工艺步骤。同样，本申请中所述的掩模可以包括例如任何类型图案的多个孔，以实现一部分可固化透镜形成材料的预固化。因此，本发明不应限于任何单一的实施方案，而是应该根据所附的权利要求在宽度和广度上加以解释。

Claims (31)

1.一种方法，包括：

提供接触透镜模具组件，该组件包括：

第一接触透镜半模；

与所述第一接触透镜半模邻近设置的第二接触透镜半模，第一和第二接触透镜半模中的至少一个包括着色层；和

在第一和第二接触透镜半模之间设置的可固化透镜形成材料，所述可固化透镜形成材料与至少一个接触透镜半模和所述着色层接触；

固化与至少一个接触透镜半模接触的至少一部分可固化透镜形成材料，而与所述着色层接触的可固化透镜形成材料部分基本保持未固化。

2.权利要求1的方法，包括加热着色层、第一半模、第二半模、可固化透镜形成材料或其任意组合的步骤。

3.权利要求2的方法，其中所述加热使着色层、第一半模、第二半模或可固化透镜形成材料中的至少一个的温度升高约5℃到约50℃。

4.权利要求1的方法，其中通过用紫外辐射照射与所述第一接触透镜模具接触的至少一部分可固化透镜形成材料实现所述固化。

5.权利要求4的方法，其中使用掩模来选择所述紫外辐射，所述掩模在光学上位于提供所述紫外辐射的光源和所述第一接触透镜模具之间。

6.权利要求5的方法，其中用反射体反射至少一部分紫外辐射，所述反射体在光学上位于提供所述紫外辐射的光源和所述第一接触透镜模具之间。

7.权利要求6的方法，其中所述反射体邻近所述掩模。

8.权利要求5的方法，其中所述掩模包括多个孔。

9.权利要求8的方法，其中所述多个孔包括狭缝、孔洞或其任意组合。

10.权利要求8的方法，其中所述多个孔按方位排列。

11.权利要求5的方法，其中所述掩模将接触透镜半模固定在一起。

12.权利要求11的方法，其中所述掩模包括在重力或加速度影响下足以产生所述压力的质量。

13.权利要求11的方法，其中所述掩模将所述第二接触透镜半模压进所述单体混合物。

14.权利要求1的方法，其中所述固化发生在大气环境、低氧环境、惰性环境或其任意组合中。

15.权利要求1的方法，其中第一和第二透镜半模中的至少一个包括模塑表面以及与所述模塑表面接触的透明层。

16.权利要求15的方法，其中所述透明层接触所述可固化透镜形成材料。

17.权利要求15的方法，其中所述着色层接触所述透明层。

18.权利要求17的方法，其中透明层接触透镜半模之一。

19.权利要求1的方法，其中当与至少一个半模接触的可固化透镜形成材料预固化时，与所述着色层接触的可固化透镜形成材料的粘度基本保持相同或减少。

20.权利要求1的方法，其中与所述光学表面接触的可固化透镜形成材料的粘度在固化过程中升高。

21.一种系统，包括：

接触透镜模具组件，该组件包括：

第一接触透镜半模；

与所述第一接触透镜半模邻近设置的第二接触透镜半模，第一和第二接触透镜半模中的至少一个包括着色层；

邻近至少一个半模设置的掩模，所述掩模包括多个能够从中通过射线的孔，将所述多个孔定位以照射与至少一个半模接触的至少一部分可固化透镜形成材料；和

用于提供能够使所述可固化透镜形成材料固化的辐射的辐射源。

22.权利要求21的系统，其中包括着色层的第一和第二接触透镜半模中的至少一个包括在接触透镜半模和着色层之间设置的透明层。

23.权利要求21的系统，其中所述掩模与至少一个半模邻近设置。

24.权利要求23的系统，其中所述多个孔包括狭缝、孔洞或其任意组合。

25.权利要求24的系统，其中所述多个孔按方位排列。

26.权利要求21的系统，其中掩模包括辐射反射体。

27.权利要求26的系统，其中所述辐射反射体包括圆锥形反射体。

28.权利要求21的系统，其中所述掩模包括在重力或加速度影响下足以在所述半模之间施加压力的质量。

29.权利要求21的系统，包括用于加热着色层、第一半模、第二半模、可固化透镜形成材料或其任意组合的加热器。

30.权利要求29的系统，其中所述加热器能够使着色层、第一半模、第二半模或可固化透镜形成材料中的至少一个的温度升高约5℃到约50℃。

31.权利要求21的系统，包括多个接触透镜模具组件。

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