CS237592B1 - Zařízení pro výrobu kontaktních čoček odstředivým litím - Google Patents

Abstract

Předmětem vynálezu je zařízení pro výrobu kontaktních čoček odstředivým litím ve formách umístěných v rotujících vertikálních trubicích, které podle vynálezu sestává a vertikálního otočného tělesa, které je tvořeno pevným a vzduchotěsným vzájemným spojeném alespoň jedné trubice s řemenicí náhonu a pipřípadě se setrvačníkem. Celým otočným tělesem prochází vertikální otvor, jehož vnitřní průřez je nekruhového tvaru, kterému lze vepsat kružnici, jejíž střed leží v ose otáčení a jejíž průměr je o 0,01 až 0,3 mm větší než průměr sloupce forem. Vnitřní stěny otočného tělesa, které vybočují mimo vepsanou kružnici, tvoří při zaplnění otočného tělesa sloupcem forem souvislé podélné kanálky. Otočné těleso je otočně avšak vzduchotěsně uloženo v pevném bloku, v němž pod spodním koncem otočného tělesa je vytvořena komora. Tato komora je opatřena přívodem ochranného plynu a směrem dolů válcovým otvorem, jehož osa splývá s osou rotace otočného tělesa. Tento otvor má průměr o 0,01 až 0,3 mm větší než je průměr sloupce forem a dole ústí do horizontální drážky, jejíž příčný průřez odpovídá obrysu příčného průřezu formy. Do této drážky suvně zasahuje vysunovač forem. Spodní nebo střední část otočného tělesa v délce jedné až čtyř pětin celkové jeho délky prochází tunelem opatřeným regulovatelným s výhodou teplovzdušným médiem nebo zdrojem ultrafialového záření.

Description

Vynález se týká zařízení pro výrobu kontaktních čoček odstředivým litím monomerní směsi ve formách umístěných v rotujících verikálních trubicích.

čs. patenty č. 108 895, 116 260, 133 433 byla popsána výroba měkkých gelových kontaktních čoček odstředivým litím. V čs. patentu č. 138 871 byl tento způsob výroby specifikován ve formě automatického výrobního zařízení, jehož podstatném význakem bylo uspořádání rotujících forem karuselovým způsobem, ve kterém se do kruhově uspořádaných rotujících misek vkládaly skleněné odlévací formy obsahující příslušnou dávku výchozí monomerní suroviny.

Zařízení bylo velmi složité a značně poruchové, zvláště proto, že se z rotujícího menisku při polymerační teplotě vypařovalo jisté množství monomeru, které se po kondenzaci ve formě polymeru ukládalo po delší době na' některých částech stroje a působilo vážné poruchy chodu.

Jistým pokrokem bylo uspořádání tohoto postupu v aparatuře popsané v čs. AO 159 359, ve kterém se formy v monomerní směsi ukládaly do vertikální rotující trubice, opatřené pevným topným pláštěm.

Formy procházely trubicí tím způsobem, že se celá trubice i s topným pláštěm periodicky zvedala nahoru o výšku přesahující výšku_cjedné formy, čímž se její spodní konec uvolnil a jedna forma mohla být potom vysunuta.

Přitom se ovšem zastavila rotace trubice, jelikož se zvednutím trubice přerušil náhon. Následkem toho nebylo možno vysunovat zespodu formu dříve,, než ztuhl obsah ve všech formách v trubici, tj. dokud směs ve formě, která byla nasazena v předchozím cyklu,nezgelovatěla.

Následkem toho nebylo zde možno dosáhnout kratšího výrobního oyklu_znež je doba prohřátí formy na polymerační teplotu prodloužená o inhibiční periodu a dobu zgelovatění. Prakticky to znamenalo, že nebylo s tímto zařízením možno vyrobit jednu čočku za dobu kratší 3 až 5ti minut.

Jestliže zvýšením teploty nebo užitím účinnějšího katalyzátoru měla být rychlost polymerace zvýšena, vznikala další potíž tím, že se před zgelovatěním nestačila hladina rotující směsi přivést do tvaru rotujícího menisku.

Dalším vážným nedostatkem tohoto zařízení bylo, že se monomerní směs dávkovala do formy, která byla po nasazení držena na horním konci rotující trubice a zde se směs rozetířala až k okraji odlévací plochy pružným hrotem, což bylo nutno provádět ručně a vedlo to ke značnému podílu zmetků následkem přetoku směsi přes omezující hranu.

Předložený vynález má s čs. AO č. 159 359 společný znak v tom, že se polymerace provádí ve formách umístěných v rotující vertikální trubici, avšak celé zařízení se vyznačuje řadou opatření, kterými se uvedené nedostatky zcela odstraňují.

Předmětem vynálezu je zařízení pro výrobu kontaktních čoček odstředivým litím ve formách umístěných v rotujících vertikálních trubicích, které podle vynálezu sestává z vertikálního otočného tělesa, které je tvořeno pevným a vzduchotěsným vzájemným spojením alespoň jedné trubice s řemenicí náhonu a popřípadě se setrvačníkem.

Celým otočným tělesem prochází vertikální otvor, jehož vnitřní průřez je nekruhového tvaru, kterému lze vepsat kružnici, jejíž střed leží v ose otáčení a jejíž průměr je o 0,01 až 0,3 mm větší než průměr sloupce forem.

Vnitřní stěny otočného tělesa, které vybočují mimo vepsanou kružnici, tvoří při zaplnění otočného tělesa sloupcem forem svislé podélné kanálky. Otočné těleso je otočně avšak vzduchotěsně uloženo v pevném bloku, v němž pod spodním koncem otočného tělesa je vytvořena komora.

Tato komora je opatřena přívodem ochranného plynu a směrem dolů válcovým otvorem, jehož osa splývá s osou rotace otočného tělesa. Tento otvor má průměr o 0,01 až 0,3 mm větší než je průměr sloupce forem a dole ústí do horizontální drážky, jejíž příčný průřez odpovídá obrysu příčného průřezu formy.

Do této drážky suvně zasahuje vysunovač forem. Spodní nebo střední část otočného tělesa, v délce jedné až čtyř pětin celkové jeho délky, prochází tunelem, opatřeným regulovatelným s výhodou teplovzdušný_;.médiem nebo zdrojem ultrafialového záření.

Spodní úsek otočného tělesa může být s výhodou opatřen řemenicí spojenou se setrvačníkem v jediném celku, který je spojen otočným ložiskem s pevným blokem. Spodní čelní plocha otočného kroužku ložiska je kluzně uložena na horizontální ploše pevného bloku.

V této horizontální ploše je pod spodním koncem otočného tělesa vytvořena prstencová komora opatřená přívodem ochranného plynu. Na válcovém obvodu setrvačníku je výhodné upravit zuby nebo temné pruhy pro snímání elektrických nebo optických signálů, které mohou být známými způsoby zpracovány k měření otáček.

Trubice mohou být zhotoveny bud celé, nebo alespoň jejich spodní nebo střední části, v délce jedné až čtyř pětin celkové délky otočného tělesa, z materiálu propustného nebo alespoň polopropustného pro blízké ultrafialové záření.

Otočné těleso může být na svém horním konoi opatřeno zakládacím ústrojím pro oddělené zakládání jednotlivých forem opatřených monomerní směsí.

Zakládací ústrojí s výhodou sestává z trubicových zásobníků forem a spojovacího článku mezi zásobníkem a horním koncem otočného tělesa, který je se spojovacím článkem pevně spojen.

Spodní část spojovacího článku je v blízkosti jejího středního otvoru pro průchod forem spojena s jeho horní obdobně prstencovou částí dvěma tenkými sloupky. Tyto sloupky jsou svírány dvěma dvojicemi pružin nebo dvěma napjatými smyčkami pružné struny procházejícími mezi oběma částmi spojovacího článku, přičemž jedna dvojice pružin, resp. jedna smyčka struny je pevná a druhá nastavitelně otočná kolem osy otáčení.

Tento způsob zakládání má velkou přednost v tom, že se monomerní směs ve formách umístěných v trubicových zásobnících nejprve natáčením zásobníku v silně nakloněné poloze dokonale rozleje po celé odlévací ploše, tj. až k omezující ostré hraně na této ploše, načež se bezprostředně nasadí na spojovací článek zakládacího ústrojí na spojovací článek zakládacího ústrojí, kde již rotace zásobníků udrží celou odlévací plochu ve formách dokonale smočenou .

Celého zařízení lze použít k polymeračnímu odlévání čoček bud termickou polymerací, nebo fotopolymerací. V prvém případě je spodní část otočného tělesa nebo při použití dvou spojených trubic celá spodní trubice umístěna v tunelu, kterým proudí vzduch ohřátý na teplotu potřebnou k polymerací.

U některého typu polymerací, například při odlévání silikonových čoček, je tento způsob zvláště výhodný, u jiných, zejména při výrobě hydrofilních gelových čoček, je mnohem výhodnější způsob založený na fotopolymerací, který se provádí při obyčejné nebo jen málo zvýšené teplotě, při které se proto neuplatní některé vady výrobku pramenící z nerovnoměrného prohřívání forem v trubicích a z rozdílné tepelné roztažnosti materiálu forem a trubic.

K provádění fotopolymerace v popsané aparatuře je trubice vyrobena z materiálu propustného nebo alespoň polopropustného pro ultrafialové zář=ní v oblasti vlnových délek 300-400 nm

Tímto materálem může být plexi sklo, křemenné sklo, nebo i obyčejné sklo.

Pro optimální průběh fotopolymerace je třeba eliminovat příliš krátkovlnné záření vlnové délky pod 300 nm. Proto mezi trubici a zdroj záření je vložen filtr absorbující toto krátkovlnné záření.

Hodí se k tomu obyčejné sklo nebo zvláště dobře nazelenalé tzv. determální sklo, které navíc silně absorbuje tepelné infračervené záření. Při použití tohoto filtru lze potom použít i trubice z plexiskla, které by jinak v intenzivním krátkovlnném záření degradovalo a po čase by se stalo nepropustným i pro žádané záření o vlnových délkách 300-400 nm.

Samozřejmě je možno použít i trubic z obyčejného nebo determálního skla, které by samy o sobě fungovaly jako vhodný filtr, avšak kterým je stejně třeba předsadit oddělený tepelný filtr, neboť jinak by se absorpcí intenzivního záření silně zahřívaly.

Absorpcí zahřívaný filtr je možno proudem vzduchu účinně chladit, a tak téměř zcela zabránit přestupu tepla z horkého filtru na trubici. K tomuto účelu se zdroj záření, například rtuťová nízkotlaká výbojka, umístí spolu s filtrem a trubicí v tunelu, který slouží jako stínidlo a současně jako tunel, ze kterého se ozonizovaný vzduch odsává mimo pracovní prostor.

Průřez tohoto tunelu se s výhodou volí eliptický s průsečíkem osy zdroje a osy otočného tělesa v ohniscích této elipsy, aby zrcadlící vnitřní stěny, například z leštěného hliníku, maximální intenzitou soustřeďovaly záření v ose otočného tělesa.

Téměř stejného účinku lze dosáhnout vložením pásů elipticky tvarovaných zrcadel do tunelu jakéhokoliv tvaru. Trubice mohou mít vnitřní průřez ve tvaru čtverce, jelikož se potom dají výhodně s velkou přesností zhotovit stmelením čtyř pásků broušeného skla obdélníkového průřezu.

Trubice se složitějšími tvary vnitřního průřezu se dají zhotovit ze skleněných trubic známou vakuovou technikou.

Obecné schéma zařízení podle vynálezu je znázorněno v osovém řezu na obr. 1. Na obr.

2a, b, c je znázorněno několik příkladů úpravy vnitřního průřezu vertikálního otvoru otočného tělesa v horizontálním řezu.

Příklad zařízení s některými rozvinutými detaily je znázorněn na obr. 3, který znázorňuje v řezu zvláště výhodnou úpravu řemenice, setrvačníku a způsobu spojení otočného tělesa s pevným blokem.

Na obr. 4 je potom znázorněno v osovém řezu a v obr. 5 v horizontálním řezu zakládací ústrojí.

Podle tohoto příkladu je spodní část otočného tělesa tvořena masivním ocelovým setrvačníkem £ spojeným do jediné součásti s řemenicí náhonu £. Tato část může být po obvodu opatře na zuby k indukčnímu čidlu pro měření otáček.

Toutéž součástí otočného tělesa je vytvořeno i jeho uložení v pevném bloku 7 tak, že setrvačník £ spočívá na vnitřním kroužku 15 valivého ložiska £4, jež je uloženo v pevném bloku 7 tak, že vnitřní kroužek 15 ložiska 14 se suvně pohybuje nad horizontální plochou £6 bloku £, čímž vzduchotěsně uzavírá vnitřní prostor otočného tělesa proti vnější atmosféře.

Blokem £ prochází přívod £ ochranného plynu, výhodně dusíku, který ústí do prstencové komory £, z níž dusík proudí celým otočným tělesem, bez odporu i v místech, které jsou zaplněny sloupcem forem, neboť mezi sloupcem forem a vnitřními stěnami otočného tělesa, jejichž průřez 4 je nekruhového tvaru, jemuž lze vepsat kružnici £ ležící v ose otáčení s průměrem o 0,1 mm větším než je průměr sloupce forem, jsou vytvořeny podélné kanály £.

Únik ochranného plynu směrem dolů je přitom minimální, jelikož otvorem 10 těsně prochází sloupec forem, čímž se tento otvor prakticky uzavírá. Pod spodním koncem otvoru 10 se v tunelovité drážce 11 pohybuje kmitavým pohybem vysunovač 12 forem tak, že v jedné úvrati je mimo otvor 10 a ve druhé úvrati celý otvor 10 uzavírá.

Tím je dosaženo při každém kmitu vysunovače vyjmutí jedné formy, jež obsahuje již zpolymerovanou čočku, která se uvolní známým způsobem, tj. odbotnáním vodou a upraví do konečného stavu vypráním a uložením ve fyziologickém roztoku.

Směrem nahoru nad řemenicí £ kombinovanou se setrvačníkem £ je otočné těleso tvořeno dvěma snímatelnými a vzájemně zastupitelnými stejnými trubicovými díly, jejichž podstatnou část'tvoří skleněné trubice 1 čtvercového vnitřního průřezu /obr. 2b/ pro těsný průchod sloupce forem a pro jeho přesné centrování při rotaci.

Tyto skleněné trubice jsou zhotoveny přesným slepením čtyř pásků broušeného skla a konce trubic jsou přesně zatmeleny do kovových koncovek 17 a 18, které umožňují vzduchotěsné a Souosé spojení trubice se setrvačníkem £ uložení horního konce spodní trubice v pevném ložisku 19, vzduchotěsné spojení obou trubic, i vedení horní trubice a její spojení se zákládacím zařízením.

K provedení fotopolymerační reakce je spodní skleněná trubice £ po celé své délce zakrytována tunelem 13, ve které je umístěna rovnoběžně se skleněnou trubicí £ rtutová výbojka, jakožto zdroj ultrafialového záření, které se výhodně soustředuje do skleněné trubice £ pomocí eliptickoválcových zrcadel, umístěných v tunelu 13 tak, aby osy zdroje i skleněné trubice £ procházely ohnisky eliptického příčného průřezu zrcadel.

Mezi zdroj a skleněnou trubici £ je vložen filtr sestavený z proužků skla, absorbujícího krátkovlnné, již destruktivně působící části ultrafialového záření a současně i část dlouhovlnného tepelného záření zdroje.

Tím se zabrání nežádoucímu přehřívání skleněné trubice £ a sloupce forem. Do horního konce horní trubice, která je prostřednictvím koncovky IR uložena v ložisku £4, se zakládají formy opatřené přesnou dávkou monomerní směsi tak, aby do horní trubice padaly odděleně Vzhledem k nutnosti vypláchnout z obou stran formy dokonale vzdušným kyslíkem.

To se může dít ručně, nebo s použitím vhodného mechanismu. Jedním předmětem tohoto vynálezu je zvláště výhodná úprava zakládacího ústrojí, která spočívá v tom, že se synchronně s rotací otočného tělesa na krátký okamžik uvolňuje průchod do horní skleněné trubice £, během kterého se volným pádem pomalu posunuje sloupec forem s moncmerní směsi z trubicového zásobníku £0.

K tomu slouží spojovací článek nasazený na horní koncovku £8, kterým se přenáší rotace stočného tělesa na trubicový zásobník 20. Spojovací článek sestává ze dvou prstencových částí 21 a22 se středními otvory pro průchod forem, přičemž obě části jsou spojeny dvěma tenkými sloupky 23 umístěnými těsně při otvoru a které při rotaci rozevírají dva páry pružin 24, které pokud nejsou rozevřeny brání průchodu forem otvorem.

Jeden pár pružin 24 je pevný a druhý je otočný kolem osy rotace, takže podle vzájemného úhlu obou pružinových párů lze plynule nastavit interval uvolnění forem během jedné půlotáčky, a tím i interval zakládání jednotlivých forem.

Při zkřížení obou pružin 24 je průchod zcela zablokován. Tímto jednoduchým zařízením může obsluha jednoduše ovládat plnění horní trubice otočného tělesa tak, aby v této trubici vždy zůstala část prázdná pro vypláchnutí·padající formy dusíkem. Pružinová dvojice může být tvořena vidlicí z ocelového drátu, nebo též smyčkou z pružné struny napnuté mezi dvěma kolíky.

Claims (9)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení pro výrobu kontaktních čoček odstředivým litím ve formách umístěných v rotujících vertikálních trubicích, vyznačené tím, že sestává z vertikálního otočného tělesa', které je tvořeno peVným a vzduchotěsným vzájemným spojením alespoň jedné trubice /1/ s řemenicí /2/ náhonu a popřípadě se setrvačníkem /3/, přičemž celým otočným tělesem prochází vertikální otvor, jehož vnitřní průřez /4/ je nekruhového tvaru, kterému lze vepsat kružnici /5/, jejíž střed leží v ose otáčení a jejíž průměr je o 0,01 až 0,3 mm větší než průměr sloupce forem, přičemž vnitřní stěny otočného tělesa, které vybočují mimo Vepsanou kružnici /5/, tvoři při zaplnění otočného tělesa sloupcem forem souvislé podélné kanálky /6/ a otočné těleso je otočně avšak vzduchotěsně uloženo v pevném bloku /7/, v němž pod spodním koncem otočného tělesa je vytvořena komora /8/, která je opatřena přívodem ochranného plynu /9/ a směrem dolů válcovým otvorem /10/, jehož osa splývá s osou rotace otočného tělesa, přičemž tento otvor /10/ má průměr o 0,01 až 0,3 mm větší než je průměr sloupce forem a dole ústí do horizontální drážky /11/, jejíž příčný průřez odpovídá obrysu příčného průřezu formy a do této drážky suvně zasahuje vysunovač f.orem /12/, spodní nebo střední část otočného tělesa v délce jedné až čtyř pětin celkové jeho délky prochází tunelem /13/, opatřeným regulovatelným s výhodou teplovzdušným médiem nebo zdrojem ultrafialového záření.
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že spodní úsek otočného tělesa je tvořen řemenicí /2/ spojenou se setrvačníkem /3/ v jediný celek, který je spojen ložiskem /14/ s pevným blokem /7/, přičemž spodní čelní plocha otočného kroužku /15/ ložiska /14/ je kluzně uložena na horizontální ploše /16/ pevného bloku /7/.
3. 3. Zařízení podle bodů l a 2, vyznačené tím, že trubice /1/ jsou zhotoveny bud celé, nebo alespoň jejich spodní nebo střední části, v délce jedné až čtyř pětin celkové délky otočného tělesa, z materiálu alespoň polopropustného pro blízké ultrafialové záření.
4. 4. Zařízení podle bodů i až 3, vyznačené tím, že otočné těleso je na svém horním konci opatřeno zakládacím ústrojím pro oddělené zakládání jednotlivých forem opatřených monomerní směsí.
5. 5. Zařízení podle bodu 4, vyznačené tím, že zakládací ústrojí sestává z trubicových zásobníků forem /20/ a spojovacího článku mezi zásobníkem a horním koncem otočného tělesa, který je se spojovacím článkem pevně spojen, přičemž spodní prstencová část /21/ spojovacího článku je v blízkosti jejího středního otvoru pro průchod forem spojena s jeho horní obdobnou prstencovou částí /22/ dvěma tenkými sloupky /23/, které jsou svírány dvěma dvojicemi pružin /24/ nebo dvěma napjatými smyčkami pružné struny procházejícími mezi oběma částmi spojovacího článku, přičemž jedna dvojice pružin /24/, resp. jedna smyčka struny je pevná a druhá nastavitelně otočná kolem osy otáčení.
6. 6. Zařízení podle bodů i až 5, vyznačené tím, že trubice /1/ mají vnitřní průřez ve tvaru čtverce.
7. 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačené tím, že trubice /1/ je zhotovena stmelením čtyř pásků skla obdélníkového průřezu.
8. 8. Zařízení podle bodů l až 6, vyznačené tím, že v tunelu /13/ je zdroj ultrafialového záření oddělen od trubice /1/ otočného tělesa filtrem ze skla, které absorbuje záření kratších vlnových délek hež 300 nm a prostor v tunelu /13/ po obou stranách filtru je připojen k odsávacímu ústrojí umístěnému s výhodou mimo pracovní prostor, přičemž v tunelu /13/ jsou upraveny zrcadlové plochy, jejichž horizontální řez má tvar elipsy, jejímž jedním ohniskem prochází osa zdroje záření a druhým ohniskem osa otočného tělesa.
9. 9. Zařízení podle bodů 1 až R, vyznačené tím, že na válcovém obvodu setrvačníku /3/ jsou upraveny zuby nebo temné pruhy pro snímání elektrických nebo optických signálů k měření rychlostí otáček.