DE60002686T2

DE60002686T2 - Verfahren zur entformung eines durchsichtigen gegenstandes und dessen anwendung zur herstellung eines gegenstandes aus durchsichtigem kunststoff wie z.b. einer kontaktlinse

Info

Publication number: DE60002686T2
Application number: DE60002686T
Authority: DE
Inventors: Gil De Marignan; Gaston Derozier
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2020-03-04
Also published as: JP2002538995A; DE60002686D1; FR2790993B1; US6171529B1; EP1163106B1; ATE240205T1; AU3171300A; EP1163106A1; WO2000054961A1; JP4434496B2; FR2790993A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Entformung eines Gegenstandes aus durchsichtigem Polymermaterial, wie ophtalmische Linsen (insbesondere für Brillen), erhalten mittels Guss und Polymerisation einer flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung in einem Hohlraum einer zweiteiligen Form.
Traditionell werden die ophtalmischen Linsen in durchsichtigem Polymermaterial (organisches Glas) hergestellt, mittels Guss und Polymerisation einer flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung, in den Hohlraum, der zwischen zwei Teilen der Form aus Mineralglas ausgebildet ist, wobei die Anordnung gestützt wird durch Befestigungsmittel, wie Clips. Dieser Zusammenbau bzw. Anordnung wird im allgemeinen „Sandwich" genannt.
Nach der Polymerisation entfernt man die Befestigung bzw. Fixierung und fährt mit der Entformung fort, um die ophtalmischen Linse zu erhalten.
Die brauchbaren flüssig polymerisierbaren Zusammensetzungen sind sehr variabel gemäß dem gewünschten Brechungsindex für die ophtalmische Linse.
Eine Anzahl an Zusammensetzungen, z. B. Zusammensetzungen, die ein Monomer umfassen, wie das Di-Ethylen-Glykol-Diallyl-Carbonat-Monomer (CR39®), zeigen während ihrer Polymerisation eine beachtliche Schrumpfung in der Größenordnung von 7% oder mehr und generell von 10% oder mehr auf, wodurch Spannungen der Linse innerhalb des Sandwichs entstehen.
Bestimmte ophtalmische Linsen, insbesondere Linsen, mit positiver optischer Stärke, können zufällige sichtbare Fehler bei ihrer späteren Färbung, zum Beispiel durch Eintauchen in einer wässrigen Pigmentdispersion, aufweisen. Diese Fehler werden allgemein wegen ihrer Form „Farne" genannt.
Diese Fehler sind wahrscheinlich zurückzuführen auf ein starkes Nachlassen der Spannung bei der Entformung, insbesondere im Falle, wenn die Zusammensetzungen hohe Polymerisationsschrumpfungen und die ophtalmischen Linsen eine positive optische Stärke aufweisen.
Das Patent US-A-3 171 869 beschreibt ein Verfahren zur Entformung von ophtalmischen Linsen, erhalten mittels Polymerisation einer flüssigen Zusammensetzung, die insbesondere eine hohe Polymerisationsschrumpfung aufweist, dieses besteht darin, vor der Vollendung der Polymerisation, den Sandwich auf eine Temperatur von 125 bis 235°C zu heizen, um das Material der Linse zu erweichen und gleichzeitig den Polymerisationsdruck zu lockern. Während der Erwärmung trennt sich das polymerisierte Material von der Oberfläche.
Gemäß dem Patent US-A-3 171 869, reduziert das Verfahren der Entformung das Risiko des Bruchs bzw. der Rissbildung der geformten Linsen während der Entformung. Allerdings führt die Trennung der geformten Linse und der Oberfläche der Form unausweichlich beim Heizen oder kurz danach beim Abkühlen zu Kräften, die die Farnbildung bewirken können.
Das Dokument WO 97/39880 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Linsen, umfassend einen Schritt der thermischen Übertragung durch Konvektion oder Wärmeübertragung an der Oberfläche der Form, um den Polymerisationsgrad der Oberfläche der Linse zu steigern, um bei einer späteren Färbung eine homogenere Verteilung des Farbstoffes auf der Oberfläche der Linse zu erhalten.
Wegen der Erwärmung mittels thermischer Leitung durch die eine Oberfläche des Sandwichs, erfolgt keine homogene Erwärmung des Sandwichs, was zu Spannungen in der polymerisierten Linse führen kann.
Es wäre also wünschenswert, ein Verfahren zur Entformung eines Gegenstandes aus durchsichtigem Polymermaterial, wie Linsen, erhalten durch Polymerisation einer flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung in dem Hohlraum einer zweiteiligen Form, auszuarbeiten, daß das Risiko des Auftretens von Farnen und anderen Fehlern bei der späteren Färbung der Linsen wesentlich reduziert.
Man erreicht obiges Ziel, gemäß der vorliegenden Erfindung, durch ein Verfahren zur Entformung eines Gegenstandes aus durchsichtigem Polymermaterial, gebildet in einem Hohlraum einer zweiteiligen Form mittels Polymerisation einer flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren umfaßt:

a) die gleichförmige Erwärmung des Gegenstandes in der Form, und zwar ohne Trennung des Gegenstands und der Teile der Form, auf eine Entformungstemperatur, enthalten zwischen Tg +20°C und Tg +80°C, bevorzugt zwischen +30° bis +60°C, wobei Tg die Verglasungsübergangstemperatur des transparenten oder durchsichtigen Polymermaterials ist; und
b) die Anwendung einer mechanischen äußerlichen Kraft zum Trennen zumindest eines Teils der Form von dem Gegenstand, während letztere bei der Entformungstemperatur vorliegt.

Die Entformungstemperatur ist ein wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Tat wird, wenn die Temperatur zu niedrig ist, es zu einem starken Entspannen der Spannungen bei der Entformung kommen und zum Auftreten von Fehlern von der Farnenart in dem Gegenstand kommen und wenn die Temperatur zu hoch ist, besteht ein erhebliches Bruchrisiko und/oder der Gelbfärbung bzw. der Färbung des Gegenstandes. Im allgemeinen ist die maximale Grenze der Entformungstemperatur bei 160°C. Beispielsweise wird im Fall der Herstellung der Linsen ORMA^®, gebildet mittels Polymerisation einer flüssigen Zusammensetzung, die ein Di-Ethylen-Glykol-Diallyl-Carbonat-Monomer umfaßt, die Entformungstemperatur in der Größenordnung von 120°C liegen.
Die gleichförmige Erwärmung des Gegenstandes erfolgt während einer Dauer von generell zumindest 30 Minuten und bevorzugt von zumindest 40 Minuten.
Die Erwärmung des Sandwichs bzw. der Sandwichstruktur und im weiteren Verlauf des geformten Gegenstandes, auf die Entformungstemperatur, kann durch jedes geeignete Mittel, wie durch reine Konvektion, Anwendung einer infrarot Strahlung, bevorzugt durch eine gemischte Infrarot/Konvektion Erwärmung erfolgen. Die Erwärmung muß so einheitlich oder gleichmäßig wie möglich durchgeführt werden, um zu große Temperaturgradienten zu vermeiden und um verfrühtes Entformen durch den thermischen Schock, das zu zahlreichen Farnen des entformten Gegenstandes führt, zu vermeiden.
Dies ist insbesondere der Fall bei ophtalmischen Linsen, die eine hohe positive optische Stärke bzw. Wirkung, und insbesondere eine hohe z. B. höher als +3,00 Dioptrien, aufweisen.
Generell wird vor der Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und nach Polymerisation die Temperatur der Anordnungsform abgesenkt auf eine Temperatur von 20 bis 60°C.
Obwohl gemäß dem Verfahren der Erfindung, generell nur ein Teil der Form während der Anwendung der mechanischen äußerlichen oder externen Kraft bei der Entformungstemperatur getrennt wird, der andere Teil später, ist es möglich die zweiteilige Form gleichzeitig von dem geformten Gegenstand mittels Anwendung dieser mechanischen äußerlichen oder externen Kraft bei der Entformungstemperatur zu trennen.
Die Anwendung der mechanischen äußeren Kraft zur Trennung der Teile der Form von dem geformten Gegenstand kann einfach durchgeführt werden mittels eines Werkzeugs, das wie ein Hebel auf die Teile der Form wirkt.
Beispielsweise, wie in 1 dargestellt, zeigt diese eine Darstellung eines Vorgangs des Auseinanderbauens der Teile der Form gemäß der Erfindung, nach dem Formen oder Gießen der ophtalmischen Linse 1 mit positiver optischer Wirkung oder Stärke und nachdem, herkömmlich bekanntem, Entfernen von Clips und Dichtungen, die die Teile der Form 2, 3 während dem Formen oder Gießen halten, fügt man zwischen die Teile der Form 2, 3 ein Werkzeug 4, wie einen Hebel oder Spachtel ein.
Wie 1 zeigt, wird das Werkzeug 4 derart eingeführt, dass es wie ein Hebel gehandhabt wird, wobei der Schwenkpunkt vorzugsweise an der Stelle ist, wo das Werkzeug Kontakt mit der inneren Oberfläche des konvexen Teils 2 der Form hat und ein Ende des Werkzeugs hat Kontakt mit der inneren Oberfläche des konkaven Teiles 3 der Form. Indem man das frei Ende des Werkzeugs mit Kraft beaufschlagt, wie durch den Pfeil A angegeben, wirkt dieser wie ein Hebel, und übt auf die konvexen und konkaven Teile 2, 3 der Form externe Trennungskräfte F1 und F2, im Gegensinn aus, wodurch eine annehmbare Trennung zumindest vom konkaven Teil 3 von der Form gewährleistet wird, während die ophtalmische Linse 1 bei der Entformungstemperatur vorliegt.
Anstelle des Hebels kann man auch eine semi-automatische Maschine benutzen. Die folgenden Beispiele beschreiben die vorliegende Erfindung.
Die benutzten Formen sind klassische Formen für die Herstellung von ophtalmischen Linsen mit positiver optischer Leistung bzw. Wirkung bzw. Stärke und bestehen aus einem konvexen Teil und einem konkaven Teil aus Mineralglas und aus einer Dichtungen aus Kautschuk, geschlossen gehalten mittels eines Clips.
Man hat in klassischer Weise Linsen aus organischem Glas ORMA^® mit einer Dicke von 1,5 mm im Zentrum und einer Stärke von +6 Dioptrien unter Einsatz vorgenannter Formen oder Gußformen geformt.
Das Monomer CR390 wird gemischt mit 2,5% PIP (Isopropyl-Peroxyd-Di-Carbonat). Das Ganze ist gefiltert, entgast, dann gegossen in einer Vorrichtung, die gebildet wird aus zwei Formteilen aus Mineralglas und einer Dichtung, gehalten durch einen metallischen Clip.
Das Ganze wird in einem Ofen mit einem thermischen Zyklus von 17 Stunden polymerisiert.
Nach der Polymerisation, last man die Clips und die Dichtungen, wäscht die Sandwichs mit einer verdünnten wässrigen Sodalösung bei ca. 70°C und nach dem Waschen bürstet man die Sandwichs, um die Reinigung zu vollenden.
Am Ende des Waschens, Bürsten weist die Vorrichtung (Sandwich) im allgemeinen eine Temperatur von 25°C bis 50°C auf.
Man unterwirft eine erste Serie von sauberen und trockenen Sandwichs einem anschließendem klassischen Entformunsverfahren.
Die sauberen und trockenen Sandwichs werden auf ungefähr 70°C in einem Ofen aufgewärmt, nach Öffnen des Ofens fügt man zwischen die Teile der Form, wie vorangehend beschrieben, einen Hebel ein und übt eine äußerliche Trennkraft bzw. Trennungskraft mit Hilfe des Hebels oder Spachtels aus.
Der konkave Teil der Form trennt sich von der Linse, wobei jedoch generell die Linse auf dem konvexen Teil der Form kleben bleibt.
Man trennt dann den konvexen Teil der Linse durch Einblasen von Luft und gewinnt diese.
(Man kann dann die Teile der Form mit einer neuen Dichtung bei sorgfältiger Vermeidung der Einleitung von Staub wieder zusammenbauen und eine neue Linse formen, indem man wie vorangehend beschrieben vorgeht.)
Eine zweite Serie von werden dem erfindungsgemäßen Demontage- oder Entformungsverfahren unterworfen, bei welchem man die sauberen und trockenen Sandwichs auf 120°C mit Hilfe folgender Schritte aufwärmt.

1. Durchgang in einem ersten Ofen bei 80°C (Dauer 30 bis 45 Minuten)
2. Durchgang in einem zweiten Ofen bei 100–110°C (Dauer 30 bis 45 Minuten)
3. Aussetzen einer Infrarotstrahlung, um ungefähr 120°C zu erreichen (Dauer 50 Sekunden)

Die Sandwichs bzw. Sandwichstruktur werden unmittelbar bei der Temperatur von 120°C mit Hilfe eines Hebels bzw. Spachtels, der zwischen die Teile der Form geschoben wird und wie oben beschrieben vorgehend, auseinandergebaut bzw. entformt oder demontiert.
Der konkave Teil der Form trennt sich von der Linse, wobei jedoch generell die Linse auf dem konvexen Teil der Form kleben bleibt bzw. diesbezüglich anhaftet.
Nach dem Abkühlen trennt man den konvexen Teil der Form von der Linse, wie oben beschrieben.
Beide Serien von Linsen werden anschließend einem Färbeschritt unterzogen, dieser besteht darin, die Linsen in ein wässriges Bad das verteilte Farbstoffe enthält einzutauchen, wobei die Temperatur bei ungefähr 95°C gehalten wird.
Man hat für jede Reihe von Linsen die Rate des Farnaufkommens bestimmt. Man hat festgestellt, dass die Rate für die Linsen der ersten Serie (klassisch entformt bei 70°C) ungefähr 50% betrug, während die Rate für die Linsen der zweiten Serie, die durch die Verfahrensweise der Erfindung aus der Form genommen bzw. entformt wurden, niedriger als 2% war.
Somit erlaubt das erfindungegemäße Verfahren zur Entformung eine sehr starke Reduzierung der Rate des Farnaufkommens bei ophtalmischen Linsen.

Claims

Verfahren zur Entformung eines Gegenstands aus durchsichtigem Polymermaterial, gebildet in einem Hohlraum. einer zweiteiligen Form mittels Polymerisation einer flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren umfaßt: a) die gleichförmige Erwärmung des Gegenstands in der Form auf eine Entformungstemperatur, enthalten zwischen Tg + 20°C und Tg + 80°C, wobei Tg die Verglasungsübergangstemperatur des transparenten oder durchsichtigen Polymermaterials ist, und zwar ohne Trennung des Gegenstands und der Teile der Form; und b) die Anwendung einer mechanischen äußerlichen Kraft zum Trennen zumindest eines Teils der Form von dem Gegenstand während letzterer bei der Entformungstemperatur vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichförmige Erwärmung des Gegenstands in der Form während einer Dauer von zumindest 30 Minuten erfolgt, insbesondere bevorzugt von zumindest 40 Minuten.
Verfahren zur Entformung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durchsichtige Polymermaterial eine Polymerisationsschrumpfung von zumindest 7% , insbesondere bevorzugt von zumindest 10% aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß das durchsichtige oder transparente Polymermaterial aus der Polymerisation einer flüssigen polyimerisierbaren Zusammensetzung resultiert, die ein Di-Ethylen-Glykol-Dialyl-Carbonat-Monomer umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwendung der mechanischen äußerlichen Kraft mittels eines Werkzeugs erfolgt, das wie ein Hebel auf die Teile der Form wirkt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Form einen konvexen Teil und einen konkaven Teil umfassen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug, das wie ein Hebel wirkt einem Schwenkpunkt an dem konvexen Teil oder Abschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich der konkave Teil oder Abschnitt von dem geformten oder gegossenen Gegenstand während der Anwendung der externen mechanischen Kraft getrennt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand eine ophtalmische Linse ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ophtalmische Linse eine Linse mit positiver optischen Stärke oder Leistung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, daß nach Polymerisation und vor der Durchführung des Verfahrens der Ansprüche 1–10 die Temperatur der Anordnung abgesenkt wird auf eine Temperatur von 20° bis 60°C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entformungstemperatur enthalten ist zwischen Tg + 30°C und Tg + 60°C.
Verfahren zur Herstellung eines geformten oder gegossenen Gegenstands aus durchsichtigem Polymermaterial, umfassend das Einfließenlassen einer flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung in einen Hohlraum einer zweiteiligen Form und die Polymerisation der eingeflossenen Zusammensetzung zum Ausbilden des geformten oder gegossenen Ge genstands, dadurch gekennzeichnet, daß der gegossenen Gegenstand entformt wird mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–12.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es den anschließenden Schritt der Färbung nach Entformung des gegossenen Gegenstands umfaßt.