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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formung von optischen
Linsen, insbesondere ophthalmischen Linsen, aus einer polymerisierbaren synthetischen
Zusammensetzung.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
herkömmliche
Form umfasst zwei Teile, typischerweise hergestellt aus Mineralgläsern, an
deren Peripherie ein ringförmiges
Verschlussteil wie beispielsweise ein Dichtring oder ein Klebeband
angeordnet ist, was mit diesen den erforderlichen Formenhohlraum
definiert.
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Der
herkömmliche
Weg, eine zweiteilige Form wie oben zu füllen besteht darin, das Formenmaterial
zu veranlassen, in den Formenhohlraum durch eine Gießöffnung zu
fließen,
die zu diesem Zweck im Verschlussteil bereitgestellt wird.
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In
einem zumindest teilweise automatisierten Verfahren wird die zu
füllende
Form vertikal mit einem Füllgerät ausgerichtet,
das angepasst ist, eine spezielle Menge eines Formenmaterials durch
eine Düse
zu liefern.
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Eine
Möglichkeit
mit solch einer vertikal orientierten Form besteht darin, den Formenhohlraum mittels
Schwerkraft nur durch eine Düse
zu füllen,
die an der Oberseite der Formenperipherie angeordnet ist. Siehe
beispielsweise das US-Patent Nr. 5,110,514.
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Die
Erfahrung hat gezeigt, dass, sofern keine speziellen Maßnahmen
implementiert sind, wie beispielsweise eine relativ lange Wartezeit
(in der Größenordnung
von beispielsweise 2 Stunden) zwischen dem Füllen der Form und dem Beginnen
der Polymerisation, die erhaltenen optischen Linsen häufig lokalisierte
optische Defekte von größerem oder
geringerem Ausmaß aufweisen,
was zu relativ hohen Ausschussraten führt.
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Um
die obigen Probleme zu lösen
schlagen die US-Patent Nr. 5,547,618 und 5,662,839 vor, den Formenhohlraum
einer zweiteiligen Form vertikal orientiert durch eine Gießöffnung zu
füllen,
die in einem unteren Teil des Verschlussteils ausgebildet ist, und Pumpmittel
zu verwenden, die angepasst sind, das Formenmaterial zum Fließen zu veranlassen,
ohne es signifikant unter Druck zu setzen.
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Typischerweise
wird das Füllen
des Formenhohlraums mittels eines Rohrs bewirkt, das mit einem unter
Druck gesetzten Formenmaterialreservoir verbunden ist und wie eine
Fülldüse an die
Gießöffnung angebracht
ist.
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Das
ringförmige
Verschlussteil, beispielsweise ein Klebeband, muss nicht nur die
zwei Teile der Form in den erforderlichen relativen Positionen fest halten
sondern muss ferner eine auslaufsichere Dichtung bezüglich des
flüssigen
polymerisierbaren Materials bereitstellen, um eine Leckage des Materials
der Peripherie der Form zu vermeiden.
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Herkömmliche
Klebebänder,
die verwendet werden um die ringförmigen Verschlussteile zu bilden,
sind im Allgemeinen undurchlässig
sowohl für das
flüssige
polymerisierbare Material als auch Gase.
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Während des
Füllens
des Formenhohlraums mit dem flüssigen
polymerisierbaren Material soll das Überfüllen des Formenhohlraums vermieden
werden, um nicht die Anhaftung des peripheren Klebebandes zu verschlechtern,
während
Gase vom Formenhohlraum evakuiert werden sollen und das Einschließen von
Gasblasen innerhalb des flüssigen
polymerisierbaren Materials soweit wie möglich vermieden werden soll.
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Folglich,
wenn ein herkömmliches
peripheres Klebeband als der ringförmige Verschluss verwendet
wird, muss eine Öffnung
in einem oberen Abschnitt des Klebebands bereitgestellt werden,
um das Austreten der Gase zu ermöglichen.
Diese Entlüftungsöffnung wird
typischerweise durch Einstechen des Klebebands mit einer Nadel gebildet.
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Eines
der Hauptprobleme ist, das verbleibende Gas aus der Form ohne Leckagen
von überschüssigem Monomer
durch die Entlüftungsöffnung zu
evakuieren. Insbesondere wenn eine bodengefüllte Form verwendet wird, ist
es schwierig, die letzte Luftblase zu evakuieren, welche üblicherweise
an der Oberseite des Formenhohlraums eingeschlossen ist, gerade
neben dem punktierten Abschnitt des Klebebandes. Dies ist insbesondere
der Fall, wenn Negativbrechungsgläser geformt werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Deshalb
ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren für das Formen einer organischen
Linse oder eines Linsenrohlings, insbesondere einer organischen
ophthalmischen Linse oder eines Linsenrohlings bereitzustellen,
welches die Probleme des Standes der Technik überwindet und insbesondere das
Entlüften
von Gasen und insbesondere der letzten Luftblasen an der Oberseite
des Formenhohlraums ohne Risiken einer Leckage der flüssigen polymerisiereaden
Zusammensetzung erlaubt.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Verfahren für die
Herstellung einer organischen Glaslinse oder eines Linsenrohlings
bereitgestellt, welches umfasst:
- – Bereitstellen
einer zweiteiligen Form, die einen Formenhohlraum definiert, eine
vertikale Achse aufweisend, welche Teil eines- festen Bezugssystems
ist, umfassend die vertikale Achse und eine horizontale Achse, welche
beim Zentrum der Form schneidet, ein flüssigkeitsdichtes, ringförmiges Verschlussteil,
angeordnet an der Peripherie der Formenteile für das Halten der zwei Formenteile
und Schließen
des Formenhohlraums,
- – Füllen des
Formenhohlraums vom Boden davon mit einer flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung;
- – Evakuieren
des Gases nach außen,
das anfänglich
in dem Formenhohlraum enthalten ist;
- – Polymerisieren
der flüssigen
polymerisierenden Zusammensetzung;
- – Zerlegen
der Form und Erhalten der geformten Linse oder des Linsenrohlings;
- – wobei
das ringförmige
Verschlussteil an der Oberseite des Formenhohlraums (bezüglich des festen
Bezugssystems) zumindest einen Abschnitt umfasst, der aus einem
Ma terial hergestellt ist, das normalerweise gasdurchlässig, typischerweise
luftdurchlässig,
ist, das jedoch gasundurchlässig
wird, wenn es mit der flüssigen
polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt kommt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Formenhohlraum beinahe vollständig mit der Zusammensetzung
gefüllt,
es wird jedoch eine Gasblase an der Oberseite des Formenhohlraums
zwischen dem ringförmigen
Verschlussteil und der flüssigen polymerisierbaren
Zusammensetzung gelassen. Dann wendet man eine Kraft entweder auf
die Form oder das ringförmige
Verschlussteil an, um den Druck innerhalb des Formenhohlraums zu
erhöhen
und die Gasblase vom Formenhohlraum durch den anfänglich gasdurchlässigen Abschnitt
des ringförmigen Verschlussteils
zu evakuieren bis dieser Abschnitt die flüssige polymerisierbare Zusammensetzung kontaktiert
und gasundurchlässig
wird.
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Bevorzugter
wird die Kraft lokal auf das ringförmige Verschlussteil um den
anfänglich
gasdurchlässigen
Abschnitt herum angewendet.
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Noch
besser wird die Kraft mittels eines Stempels bzw. Kolbens angewendet,
der geformt ist, um einen Kontakt zwischen dem Stempel und dem ringförmigen Verschlussteil
an der Peripherie des anfänglich
gasdurchlässigen
Abschnitts bereitzustellen.
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Vorzugsweise
weist der Stempel einen Kopf auf, welcher U-förmig ist.
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Vorzugsweise
weist der luftdurchlässige
Abschnitt eine Porosität
derart auf, dass er einen Luftfluss im Bereich von 0,5–400 cm3 . cm–2 . s–1,
vorzugsweise 50–400
cm3 . cm–2 .
s–1 (Luftvolumen,
das durch 1 cm2 eines luftdurchlässigen Abschnitts
während
einer Sekunde passiert) aufrecht erhalten kann.
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In
einer am meisten bevorzugten Ausführungsform umfassen die ringförmigen Verschlussmittel
ein herkömmliches
flüssigkeits-
und luftundurchlässiges
Klebeband, das die Peripherie der Form mit Ausnahme eines kurzen
oberen Abschnitts davon bedeckt, welcher von einem Klebebandabschnitt
bedeckt ist, welches normalerweise gasdurchlässig ist, typischerweise luftdurchlässig, jedoch
gasundurchlässig
wird, wenn es mit einer Flüssigkeit
wie beispielsweise der flüssigen
polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt kommt, die für das Her stellen der
optischen Linsen oder der Linsenrohlinge und insbesondere ophthalmischen
Linsen oder Linsenrohlinge verwendet wird.
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Wie
oben angegeben sind die gasdurchlässigen Mittel vorzugsweise
ein Klebeband. Solche Klebebänder
sind bekannt und sind beschichtete poröse Materialien, die eine Gas-,
typischerweise Luftdurchlässigkeit
zeigen, und sind in der
US 5,989,698 und der
US 6,183,853 offenbart.
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Ein
geeignetes Klebeband, das eine Luftdurchlässigkeit und eine Abstoßung gegenüber Flüssigkeiten
zeigt wird auch konventionell vertrieben von 3M Company unter der
Bezeichnung "VENT
TAPE®".
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Wenn
ringförmige
Verschlussmittel verwendet werden, die ein herkömmliches flüssigkeits- und gasundurchlässiges Klebeband verwenden,
eine obere Öffnung
aufweisend, ist die Öffnung
typischerweise ein Schlitz, der eine Länge im Bereich von 2–15 mm (abhängig von
der Dicke der Linse) und eine Breite von 0,1–5 mm aufweist.
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Natürlich ist
dann der gasdurchlässige
Klebebandabschnitt derart in der Größe bemessen, dass er die Öffnung vollständig dicht
bedeckt und dessen Anhaftung an die Formenteile erlaubt. Das flüssigkeits-
und gasdichte Klebeband kann jedes beliebige herkömmliche
Klebeband sein, das gewöhnlich
im technischen Gebiet verwendet wird.
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Die
flüssige
polymerisierbare Zusammensetzung kann jede beliebige herkömmliche
Zusammensetzung sein, die für
die Herstellung von optischen und ophthalmischen Linsen oder Linsenrohlingen verwendet
wird, ist jedoch vorzugsweise eine bei Raumtemperatur polymerisierbare
oder härtbare
Zusammensetzung.
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Bevorzugte
polymerisierbare Zusammensetzungen sind in der
US 5,973,098 offenbart. Kurz zusammengefasst
umfassen diese Zusammensetzungen
- a) zumindest
ein Polyiso(thio)cyanat-Monomer, und zumindest ein Polythiol-Monomer;
oder zumindest ein Episulfid und optional eine oder mehrere Verbindungen,
die zwei oder mehrere funktionelle Gruppen aufweisen, geeignet zum
Reagieren mit Episulfidgruppen; und
- b) einen Polymerisationskatalysator, wobei der Polymerisationskatalysator
eine effektive Menge von zumindest einem Salz der folgenden Formel umfasst: MP+m Y–n
wobei
MP+ ein
Kation ist, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Erdalkalimetallen, Übergangsmetallen
und Ammoniumgruppen der Formel NR4 +, worin R ein Alkylradikal ist,
Y– ein
Anion ist, wie beispielsweise die korrespondierende Säure YH,
aufweisend einen pKa, der die Bedingung 0,5 ≤ pKa ≤ 14 erfüllt, mit der Bedingung, dass
wenn die polymerisierbaren Zusammensetzungen eine Episulfidverbindung
umfassen und MP+ eine Ammoniumgruppe ist,
die polymerisierbare Zusammensetzung auch eine Elektronen- Donor-Verbindung
umfasst,
p die Valenz des Kations ist, und
n = mxp.
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Wie
zuvor angegeben wird der Formenhohlraum, welcher vertikal orientiert
ist, von der Unterseite mit der flüssigen polymerisierbaren Zusammensetzung
gefüllt.
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Das
Füllen
von der Unterseite des Formenhohlraums kann bewirkt werden mittels
beliebiger herkömmlicher
Füllmittel.
Beispielsweise wird das Füllen
bewirkt durch die Verwendung eines Rückschlagventils und insbesondere
eines Entenschnabelventils. Eine Ausführungsform eines Entenschnabelventils
ist offenbart in der
EP 0.998.951. Andere Entenschnabelventile
werden kommerziell vertrieben von Vernay Laboratories.
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Nach
dem Härten
und Entformen verbleibt das Rückschlagventil
eingeschlossen innerhalb des polymerisierten Materials. Der erhaltene
Linsenrohling wird dann zurechtgemacht, um das Ventil zu entfernen,
um die fertige Linse zu erhalten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorhergehenden und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten beim Lesen der folgenden detaillierten
Beschreibung leicht ersichtlich werden, wenn in Verbindung mit den
angehängten
Zeichnungen betrachtet, bei denen gilt:
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer zweiteiligen Form für die Implementierung des
Verfahrens gemäß der Erfindung;
und
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Die 2A und 2C sind
schematische Ansichten der Hauptschritte des Verfahrens gemäß der Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Wie
in 1 gezeigt wird im Querschnitt eine Ansicht einer
zweiteiligen Form 10 für
die Implementierung der Erfindung dargestellt.
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Die
zweiteilige Form 10 umfasst ein Vorderteil 11 und
ein Hinterteil 12, vorzugsweise hergestellt aus Mineralglas,
sowie ein ringförmiges
Verschlussteil 13, wie beispielsweise ein herkömmliches
Klebeband, angeordnet an der Peripherie der zwei Teile 11, 12.
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Die
zwei Teile 11, 12 und das ringförmige Verschlussteil 13 definieren
zusammen einen Formenhohlraum 14, welcher, wie in 1 dargestellt, für das Formen
einer ophthalmischen Linse beabsichtigt ist.
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Ein
herkömmliches
Klebeband 13a welches gas-, typischerweise luft-, und flüssigkeitsundurchlässig ist,
ist an der Peripherie der Formenteile 11, 12 angehaftet
und bedeckt die Peripherie des Formenhohlraums 14 mit Ausnahme
eines schmalen Abschnitts an der Oberseite des Formenhohlraums 14. Das
Verschlussteil 13 umfasst fernen einen Abschnitt 13b,
der den kleinen Abschnitt an der Oberseite des Formenhohlraums 14 bedeckt.
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Der
Abschnitt 13b ist aus einem Material hergestellt, das normalerweise
für Gas,
typischerweise Luft, durchlässig
ist, jedoch gasundurchlässig
wird, wenn es mit der flüssigen
polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt kommt, die für das Herstellen der
Linse oder des Linsenrohlings verwendet wird. Vorzugsweise ist der
Abschnitt 13a (siehe 2A) aus
einem Klebeband wie beispielsweise einem Ventilationsband hergestellt,
das die Öffnung
bedeckt und an der Peripherie der Formenteile 11, 12 und/oder
dem Klebeband 13a anhaftet.
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Der
Formenhohlraum 14 umfasst eine obere Hälfte und eine untere Hälfte, symmetrisch
angeordnet bezüglich
einer zentralen, horizontalen Achse HH der Form 10, wobei
die Form vertikal oder auf einer Kante gehalten wird, d.h. mit dem
Formenhohlraum sich in der Richtung einer vertikalen Achse, rechtwinklig
zu der zentralen horizontalen Achse HH, erstreckend.
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Ein
Rückschlagventil 15,
in der Ausführungsform 1,
ein Entenschnabelventil, ist in einer Öffnung angeordnet, die im unteren
oder Bodenteil des Verschlussteils 13 bewerkstelligt ist,
um eine Schlusskommunikation von außerhalb der Form 10 in
den Formenhohlraum 14 hinein zu etablieren.
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Wie
in 2A gezeigt, wird die flüssige polymerisierbare Zusammensetzung 16 in
den Formenhohlraum durch das Entenschnabelventil 15 eingeführt.
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In
Verwendung ist das Entenschnabelventil 15 verbunden durch
eine Röhre
bzw. ein Rohr (nicht gezeigt) mit einem unter Druck stehenden Reservoir (nicht
gezeigt), das die polymerisierbare Zusammensetzung enthält. Ein
Dosierventil (nicht gezeigt) kann zwischen dem unter Druck stehenden
Reservoir und der Röhre
bereitgestellt sein, um die Lieferung der polymerisierbaren Zusammensetzung
an das Entenschnabelventil 15 zu steuern.
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Wie
gut bekannt ist, ist das Entenschnabelventil 15 anfänglich geschlossen
und öffnet
sich unter dem leichten Druck, der von der Zusammensetzung 16 ausgeübt wird,
die von dem Reservoir geliefert wird, was folglich den Formenhohlraum 14 füllt.
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Wie
in 2B gezeigt, wird der Formenhohlraum 14 mit
der Zusammensetzung 16 aufgefüllt bis lediglich eine kleine
Gas- (typischerweise Luft-) Blase 17 an der Oberseite des
For menhohlraumes 14 gerade neben dem gasdurchlässigen Abschnitt 13b des
Verschlussteils 13 verbleibt.
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Wie
in 2C gezeigt wird dann ein U-förmiger Stempel 18 gegen
das Verschlussteil 13 und insbesondere gegen das Klebeband 13a gedrückt und ein
Druck wird um den gasdurchlässigen
Abschnitt 13b herum mittels lokaler Deformation des Klebebands 13a angewendet,
was dem Gas erlaubt, zu entweichen. Der gasdurchlässige Abschnitt 13b wird, wenn
er die flüssige
polymerisierbare Zusammensetzung 16 kontaktiert, gasdicht.
Während
der Deformation des Klebebands 13a erlaubt es der Abschnitt 13b aufgrund
dessen Gasdurchlässigkeitseigenschaft der
Gasblase, die anfänglich
an der Oberseite des Formenhohlraums vorhanden ist, entlüftet zu
werden.
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Sobald
der Formenhohlraum vollständig
gefüllt
ist und kein Gas verbleibt kann die Form vorsichtig ohne Leckagen
der polymerisierbaren Zusammensetzung gehandhabt werden.
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Dann
wird die flüssige
Zusammensetzung 16 danach polymerisiert, zumindest teilweise,
um einen handhabbaren Linsenrohling zu erhalten.
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Die
Form 10 kann wie üblich
zerlegt werden, wobei im Allgemeinen das Entenschnabelventil 15 eingeschlossen
innerhalb der polymerisierbaren Zusammensetzung verbleibt.
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Der
erhaltene Linsenrohling kann dann kantenbearbeitet werden, um das
Entenschnabelventil 15 zu entfernen und eine fertige Linse
zu erhalten, die die erforderliche Geometrie aufweist.