DE1704527A1 - Verfahren zur Herstellung von Linsen mit nichtsphaerischen Flaechen aus plastischen Stoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Linsen mit nichtsphaerischen Flaechen aus plastischen StoffenInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Linsen mit nichtsphärischen Flächen aus plastischen Stoffen
Zum Unterschied von konkaven Flächen lassen sich bei
konvexen Flächen von Linsen paraboloide oder andere nichtsphärische Flächen nur schwierig gestalten, insbesondere
bei Linsen aus plastischen Stoffen. Auch i alle anderen nichtsphärischen Flächen verursachen
bedeutende Schwierigkeiten im Vergleich mit einfachen sphärischen Flächen.
Di· Kosten für die Bearbeitung bilden den bei weitem
größten Posten der Herstellungskosten und stehen in einem untragbaren Verhältnis zum Werte des Erzeugnisses.
109821/15 58 Neue Unterlagen (Art. / § 1 als. ?. ;:>.; cu ζ ^=. Ar.dorungugou. v. 4.9.
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Die Forderung nach nichtsphärischen Flächen ergibt sich bei Kontaktlinsen einerseits daraus, daß die
Hornhaut immer kleinere und größere Abweichungen von der regelmäßigen Form hat und andererseits aus der
Forderung einer optischen Korrektur, bei der auch ein sphärischer Fehler beseitigt werden soll, daß heißt
eine Forderung, daß die vordere Fläche der Kontaktlinse einem Paraboloid nahekommen soll.
Besonders bei weichen Kontaktlinsen, zum Beispiel bei Linsen aus hydrophilen Gelen, die genau an der
Hornhaut anliegen, kann durch Wahl einer geeigneten Krümmung eine fast völlige Eliminierung eines sphärischen
Fehlers erzielt werden.
Ein weiteres sphärisches Element, das bei Linsen ausgebildet werden muß, ist die zylindrische Abweichung
für die Korrektur des Astigmatismus, insbesondere wenn es um einen anderen Astigmatismus als den der Hornhaut
geht.
Prinzipiell können diese sphärischen Flächen mit Hilfe an sich bekannter Bearbeitungsmethoden hergestellt
werden, z.B. mit Hilfe von Kopier-Drehbänken, durch Kombination einer größeren Reihe von Kugelflächen der
zylindrisch schleifenden Werkzeuge unter Anwendung von Formen, welche nichtsphärische, mit Hilfe dieser Werkzeuge
gebildete Flächen haben. Für die laufende Praxis sind dies aber sehr kostspielige Methoden, wofür
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die Tatsache spricht, daß die heutige Produktion von Kontaktlinsen praktisch nur sphärische Flächen
verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können unter Verwendung des bei der Erzeugung von Kontaktlinsen verwendeten
Maschinenparks ohne irgendwelche Änderungen oder Einführung zusätzlicher Maschinenelemente Linsen mit nichtsphärischen
Fläcnen aus plastischen Stoffen erzeugt werden, insbesondere von Kontaktlinsen.
Die Erfindung besteht darin, daß ein dreidimensionales,
im Wesen nicht gequollenes, mechanisch bearbeitbares Polymer über seine Einfriertemperatur erwärmt, dann
unter Druck deformiert und unter die Einfriertemperatur abgekühlt wird, in diesem Zustand mechanisch unter Bildung
einer sphärischen, gegebenenfalls zylindrischen Fläche oder Flächen bearbeitet wird, worauf man es durch
neuerliches Erwärmen über die Einfriertemperatur oder durch Quellen in den ursprünglichen spannungslosen Zustand
relaxieren lässt. ä
Als Material kann jede Art von nicht thermoplastischem, d.h. vernetztem Polymer, z.B. ein Kopolymer des Methylacrylats
mit Glykoldimethacrylat, ein Kopolymer des p-Ghlorstyrols mit Divinylbenzol, ein Polymer des
Diallyldiglykolkarbonats, ein Polymer des ÄthylenglykoImonomethacrylats
und Dimethacrylats und andere verwendet werden.
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SAD ORIGINAL
Bei mit V/asser quellenden Polymeren, wie das zuletzt angeführte Kopolymer der G-lykolester, kann diese Methode
mit Vorteil mit der Methode der deutschen Patentanmeldung P 14 95 381.2 kombiniert werden.
Das Verfahren, durch das eine Deformation des Präfabrikats erzeugt wird, kann sehr verschieden sein.
Die Deformation kann am besten mechanisch durchgeführt werden, d.h. durch Einschließen des erwärmten Polymers
von gegebener Gestalt in eine Form mit solchen Preßdornen, welche die gewünschte nicht homogene Deformation
hervorrufen. Man kann auch die Deformation durch Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit hervorrufen,
wobei der Deformationsgradient durch Auswahl eines bestimmten !Demperaturgradienten im Augenblick des deformierenden
Zuges oder Druckes beeinflußt werden kann. Wirkt man zum Beispiel auf ein Präfabrikat (einen
Zylinder mit einem Durchmesser und Höhe von 10 mm z.B.), der vorher über die Erweichungstemperatur erwärmt wurde,
mit einem Druck in der Richtung der Hauptachse gerade in dem Augenblick ein, wo der Kern noch hochelastisch
ist, während die Ränder schon erstarrt sind, dann bildet sich eine ganz typische Deformation, die
nach der Endgestaltung, d.h. nach der Bearbeitung unter der Einfriertemperatur und der nachfolgenden
Relaxation, zur Reduktion des sphärischen Fehlers der Linse führen kann.
Für das Verfahren gemäß der Erfindung ist also charakteristisch, daß die sphärische Linse aus einem Material
- 5 -109821/1558
mit sogenanntem Pormgedächtnis (elastische Formbeständigkeit)
hergestellt wird, das ist aus einem nicht allzu dicht vernetztem Polymer, dem über der
Einfriertemperatur eine Deformation erteilt wird, die nach der Relaxation die sphärische Pläche in eine
nichtsphärische Pläche, gegebenenfalls eine zylindrische
in eine nichtzylindrische, verwandelt, vor allem in eine paraboloide, die für eine Linse besonders
erwünscht ist, insbesondere für Kontaktlinsen. Bei der Deformation kommt es zu einer regelmäßigen reversiblen
Verlagerung der Masse des Polymers, die unter der Einfriertemperatur fixiert ist. Eine mechanische
Bearbeitung (schneiden, schleifen, polieren) muß selbstverständlich so vor sich gehen, daß das Polymer
nicht über die Einfriertemperatur erwärmt wird und nicht
vorzeitig relaxiert.
Das Verfahren der Erfindung kann zur Herstellung von verschiedenartigen Linsen aus plastischen Stoffen verwendet
werden, bei denen sich eine paraboloide äussere Pläche praktisch gar nicht anders herstellen ließ.
Es sind dies z.B. Linsen aus vernetztem Polymethylacrylat und anderen durchsichtigen, nicht allzu dicht vernetzten
Polymeren, die sich durch Wärme erweichen und deformieren lassen. Es können so zum Beispiel Linsen
für billige Photoapparate, Brillenlinsen, Lupen, Linsen
für analytische Waagen und andere Apparate hergestellt werden.
Die Relaxation bei größeren Linsen aus harten Polymerenmuß
mit einer bestimmten Vorsicht durchgeführt werden,
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damit es nicht zu einer unerwünschten Deformation, z.B. durch Einfluß der Eigenschwere kommt. Zu diesem
Zweck wird die Linse auf eine geeignet geformte Unterlage gelegt und das Erwärmen wird sehr langsam vorgenommen,
damit sich die ganze Hasse der Linse gleichmäßig durchwärmt.
Bei weichen Kontaktlinsen aus hydrophilen Gelen, die durch Quellen in Wasser, Alkohol oder ähnlichem relaxiert
werden, ist eine solche Yorsicht nicht nötig.
Pur eine bestimmte Form und für ein bestimmtes Ausmaß
der Linse kann man die Deformation, die für das Erreichen der gewünschten nichtsphärischen Fläche
notwendig ist, entweder vorher berechnen oder experimentell bestimmen, z.B. in der Weise, daß das deformierte
Präfabrikat des Polymers auf gerade Plättchen zerschnitten wird, auf denen in nicht relaxiertem Zustand
auf irgendeine Weise ein regelmäßiges Netz bildlich dargestellt wird, dessen Ausmaße und Form mit den
W Veränderungen nach der durchgeführten Relaxation verglichen wird. Bei manchen Polymeren kann die Verteilung
der inneren Spannung nach der Deformation direkt im polarisierten Licht verfolgt werden.
Die Veränderungen des dioptrischen Wertes, der durch
die Relaxation nach der Deformation hervorgerufen wird, kann durch die im Beispiel dargestellte Weise berechnet
werden.
- 7 109821/1558
Ein Präfabrikat eines Polymers, das durch Polymerisation von 99,5$ Äthylenglykolmonomethacrylat, 0,4#
Dirnethacrylat und O,1# Diisopropylperkarbonat hergestellt
wurde, hatte in relaxiertem Zustand die Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von d mm und
einer Höhe von ν mm. Das Präfabrikat wurde in die zylindrische Öffnung eines Duralblocks mit einem Durchmesser
von d + 0,1 eingelegt und zwischen zwei dichtpassende Kolben, die am Ende mit Kugelflächen mit einem
konkaven Radius R versehen waren, eingeschlossen. Der Block wurde auf 1500G erwärmt und nach etwa 5 Minuten,
wo das Polymer schon gleichmäßig durchwärmt war, wurden die beiden Kolben gegeneinander mit einer Kraft von
50 Kilopond gedrückt. Die Form wurde dann auf Zimmertemperatur abgekühlt und auseinandergenommen. Es
hatte sich eine faßartige Gestalt gebildet, die dann in konventioneller Weise durch Abdrehen auf eine Kontakt
linse verarbeitet wurde. Wenn diese linse so geschliffen wurde, daß sie in der Mitte einer Stärke von 3? mm
und einen dioptrischen Wert von D hatte, dann gestalten sich bei der nachfolgenden Relaxation der Spannung,
die zum Beispiel durch Eintauchen in siedendes Xylol erreicht werden kann, die Ausmaße und die Form der Linse
in der Weise, daß diese an Stelle der ursprünglichen Stärke t die Starke
und den dioptrischen Wert D.. hat, der in der nachfolgenden
Beziehung zum ursprünglichen D steht:
- 8 109821/1558
also zum Beispiel bei d = 12 mm, ν = 6 mm, R = 10 mm,
t s 0,4 mm wird bei D « -5 die Stärke 0,28 mm und der
dioptrische Wert -8,8 sein.
Ein zylindrischer Stab aus dem gleichen Material mit einem Durchmesser von d mm wurde in ein zylindrisches
Metallgefäß mit dem größeren Durchmesser d.. gebracht.
Nach dem Erwärmen auf 15O0G wurde dieser durch einen
Kolben so zusammengedrückt, daß der ganze zylindrische Raum ausgefüllt wurde. Nach dem Abkühlen wurde der Stab
zu Kontaktlinsen in gewohnter Weise verarbeitet. Die bearbeiteten und polierten Linsen wurden durch Erwärmen
in einem Trockenkasten bei 145°C relaxiert. Ihre Form veränderte sich so, daß die Stärke in der Mitte von der
ursprünglichen Stärke t
auf t1 s t ( -jp- ) 2
anwuchs und ihre ursprüngliche Kugelfläche mit einem Durchmesser R sich in eine elliptische verwandelte, wobei
sich die auf der optischen Achse senkrechte Halbachse auf RdZd1 verkleinerte und die lange Halbachse,
die mit der optischen Achse identisch ist, gegenüber dem ursprünglichen Halbmesser der Kugel auf
anwuchs.
_ Q —
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Ein zylindrisches Präfabrikat aus dem gleichen Material wurde zwischen zwei parallele Platten gelegt,
welche gleich hoch waren wie der Zylinder und wurde unter denselben Bedingungen wie in den vorangehenden
Beispielen durch das Zusammendrücken von zwei halbelliptischen Backen zu einer Ellipse geformt, deren
Fläche der Fläche des ursprünglichen Zylinders gleicht. Waren die Verhältnisse der Halbachsen dieser Ellipse
gegeben, so ändern sich die horizontalen Parameter der Kontaktlinse nach der Relaxation im Verhältnis dieser
Halbachsen, während die axialen Parameter unverändert bleiben.
Ein Präfabrikat des Polymers gemäß dem Beispiel 1 wurde auf beiden Stirnflächen sphärisch bis in eine Tiefe
von 1 mm ausgehöhlt, und zwar in der Mitte im Vergleich
zum Rand. Es wurde dann auf 1350O erwärmt und zwischen
zwei ebenen Flächen unter Entlüften in die Form eines j regelmäßigen Zylinders zusammengedrückt. Nach dem
Schleifen und nach der Relaxation im Wasser hatte die Kontaktlinse nichtsphärische Flächen.
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Claims (1)
- - ίο -Patentansprüche :1, Verfahren zur Herstellung von Linsen mit nichtsphärischen Flächen aus plastischen Stoffen, insbesondere von Kontaktlinsen,
dadurch gekennzeichnet,daß man ein Präfabrikat aus einem im Wesen nicht gequollenen, mechanisch bearbeitbaren Polymer mit iOrmgedächtnis über seine Einfriertemperatur erwärmt, dann deformiert, in deformiertem Zustand unter die Einfriertemperatur abkühlt, in diesem Zustand mechanisch unter Bildung von rotationssymmetrischen Flächen, insbesondere sphärischen, zylindrischen oder kegelförmigen, bearbeitet und dann durch neuerliches Erwärmen über die Einfriertemperatur oder durch Quellen relaxieren lässt.2· Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,daß in dieser Weise vernetzte Polymere, mit Vorteil spärlich vernetzte, verarbeitet werden.109821/1558Nouö Unterlagen (Art * ι λι>.·.. .: ■.. ,.,.., .. (, ^.v^t-Hiiiy:«^;.*. 4.
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