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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Formen von Herstellungsartikeln
und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Entformung einer
geformten Linse aus einer Formoberfläche. Die vorliegende Erfindung
findet besondere Anwendung bei der Fertigung von geformten, ophthalmischen
Linsen, wie Kontaktlinsen und Intraokularlinsen.
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Statisches
Gießformen
von Kontaktlinsen ist bekannt, siehe z. B.
U.S.-Patent Nr. 5,466,147 , erteilt für Bausch & Lomb Incorporated.
Eine einzelne Formeinheit zum Herstellen einer einzelnen Linse umfasst
ein weibliches Formteilstück,
das eine konkave optische Oberfläche
aufweist und ein männliches
Formteilstück,
das eine konvexe optische Oberfläche
aufweist. Die weiblichen und männlichen Formteilstücke sind
entgegengesetzt gestaltet und werden zusammengebracht, um einen
Linsenformungs-Hohlraum zwischen den sich zugewandten konkaven und
konvexen optischen Oberflächen
bzw. den weiblichen und männlichen
optischen Oberflächen
zu bilden.
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Wenngleich
weniger verbreitet als die vollständige Gießformung, ist das Formen von
Linsen durch Rotationsgießen
ebenfalls bekannt, wobei das Linsenmaterial auf einem weiblichen
Formteilstück aufgebracht
wird und schnell gedreht wird, um die vordere Oberfläche der
Linse zu bilden. Die hintere Oberfläche wird dann durch einen Drehschneidmaschinen-Vorgang gebildet.
Bei diesem Verfahren der Linsenherstellung kann überschüssiges Material ebenfalls auf
dem weiblichen Formteilstück
gebildet werden, was dessen Entfernung vor der Linsen-Entformung
aus der Form erforderlich machen kann.
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Das
Grundverfahren für
das Gießformen
einer Linse ist wie folgt. Eine Menge an flüssigem Linsenmaterial wird
auf der konkaven, optischen Oberfläche des weiblichen Formteilstücks verteilt
und das männliche
Formteilstück
wird auf das weibliche Formteilstück gesetzt, so dass die sich
zugewandten konkaven und konvexen Oberflächen einen linsenförmigen Formhohlraum
bilden. Die verbundenen weiblichen und männlichen Formteilstücke bilden eine
einzelne Formeinheit, die einem Aushärtezyklus ausgesetzt ist (z.
B. durch Wärme-
oder UV-Strahlung),
wodurch die Polymerisation des Linsenmaterials in dem Formhohlraum
ausgelöst
wird. Ist das Linsenmaterial einmal ausgehärtet, müssen die weiblichen und männlichen
Formteilstücke
getrennt werden, um die ausgehärtete
Linse zu erhalten.
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Das Öffnen oder
Entformen der Formteilstücke
muss in einer Art und Weise ausgeführt werden, die die empfindliche
Linse nicht beschädigt.
Ist die Linse in dem Formhohlraum einmal auspolymerisiert, wird
die Linse und überschüssiges Linsenmaterial eine
klebrige Haftung zu den entgegengesetzten konkaven und konvexen
Formoberflächen
aufweisen. Daher muss das Entformen des männlichen Formteilstücks von
dem weiblichen Formteilstück
mit einer Kraft erfolgen, die ausreicht, um die klebrige Haftung
der Linse und überschüssigem Linsenmaterial
von der entgegengesetzten Formoberfläche zu lösen, die jedoch nicht so kraftvoll
oder willkürlich
ist, dass die optischen Oberflächen
der Linse durch das Entformungsverfahren beschädigt werden. Sollte die Linse
während
des Form-Entformungsverfahrens reißen oder anderweitig beschädigt werden,
muss die Linse aussortiert werden, wodurch sich die Ertragsausbeute
erniedrigt und die Herstellungskosten erhöhen.
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Sind
die Formteilstücke
einmal getrennt, wird die Linse an eine der Formoberflächen anhaften
und muss daher aus dem Formteilstück an dem sie anhaften, entformt
werden. Sowohl nasse als auch trockene Entformungsverfahren zur
Linsen-Entformung wurden im Stand der Technik vorgeschlagen. Bei nassen
Linsen-Entformungsverfahren wird eine wässrige Lösung verwendet, um die hydrophile
Linse zu befeuchten, die das Wasser absorbiert und aufquillt, was
dazu führt,
dass sich die Linse von der Formoberfläche trennt. Bei trockenen Linsen-Entformungsverfahren
wird die Linse, während
sie nach wie vor im trockenen Zustand ist, aus der zugehörigen Formoberfläche entfernt.
Die klebrige Haftung zwischen der Linse und der Formoberfläche wird üblicherweise
durch Anwenden einer Kraft auf den Formkörper durchbrochen, z. B. durch
Drücken
oder Pressen gegen die nicht-optische Oberfläche der Form, um die Formoberfläche relativ
zu der starren Linse zu bewegen. Ist die klebrige Haftung einmal durchbrochen,
wird die Linse entnommen, z. B. durch ein Vakuum-Aufnahmegerät. Wenn
eine Linse aus ihrer zugehörigen
Form im trockenen Zustand entformt wird, wird die Linse zwangsläufig etwas
Kraft absorbieren, die gegen die Form aufgebracht wurde, um die
Linse davon zu entformen. Daher muss, wie bei dem vorherigen Schritt
des Entformens des männlichen
Formteilstücks
von dem weiblichen Formteilstück,
die Kraft die aufgebracht wird, um die Linse aus der Form zu entformen
eine Kraft sein die ausreicht, um die klebrige Haftung der Linse
und überschüssigem Linsenmaterial
von der entgegengesetzten Formoberfläche zu lösen, jedoch nicht so kraftvoll oder
willkürlich,
dass die optischen Oberflächen
der Linse durch das Entformungsverfahren beschädigt werden. Sollte die Linse
während
des Form-Entformungsverfahrens reißen oder anderweitig beschädigt werden,
muss die Linse aussortiert werden, wodurch sich die Ertragsausbeute
erniedrigt und die Herstellungskosten erhöhen.
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Im
allgemeinen ist die Trocken-Entformung einer Linse aus dem zugehörigen Formelement
gegenüber
den Nass-Entformungsverfahren bevorzugt. Das kommt dadurch, dass
die Linse im trockenen Zustand, im Gegensatz zum nassen Zustand,
sehr viel einfacher zu handhaben ist. Im trockenen Zustand ist es
einfach, die Linse mit einem Vakuum-Aufnahmekopf abzunehmen und
die Linse von einer Verfahrensstelle zur anderen zu bewegen. Wie
oben dargestellt, beinhalteten vergangene trockene Linsen-Entformumgsverfahren
das Anwenden einer Kraft auf die nicht-optische Oberfläche des
Formelements (die Oberfläche
entgegengesetzt der optischen Oberfläche, an die die Linse anhaftet).
Während
dieses Verfahren für
bestimmte Formelement-Linsen-Kombinationen von Materialien und Ausführungen
zufriedenstellend ist, hat es sich in Fällen, in denen z. B. das Formelement
aus einem relativ starren Material gebildet wird, wodurch es schwieriger
wird, das Formteil ohne das Beschädigen der Linse in dem Verfahren relativ
zu der Linse, an die sie anhaftet, zu verformen, als unbefriedigend
erwiesen. Diese Situation ist besonders akut, wenn die Linse eine
torische Linse darstellt, die Rautensymbole in der Linsenoberfläche beinhaltet,
die dazu neigen, stärker
an das Formelement zu haften, als die umliegende glatte Oberfläche der
Linse. Das Entformen einer Linse dieses Typs kann im trockenen Zustand
das Reißen,
insbesondere neben den torischen Markierungen auf der Linse, verursachen.
Daher besteht in dem Fachgebiet weiterhin ein Bedarf für ein verbessertes
Verfahren zum Entformen einer Linse aus ihrem zugehörigen Formelement,
solange sie im trockenen Zustand ist.
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Die
WO 01/74574 offenbart ein
Verfahren zur Trocken-Entformung der vorderen, konvexen Oberfläche einer
Linse, die ein Zentrum und eine periphere Kante aufweist, aus einer
vorderen Form in der die Linse geformt wurde, wobei die vordere
Form eine konvexe, optische Oberfläche aufweist und an die die vordere
Oberfläche
der Linse nach dem Formverfahren anhaftet, wobei das vordere Formelement
weiter eine konvexe, nicht-optische Oberfläche umfasst, die auf der gegenüberliegenden
Seite der optischen Oberfläche
angeordnet ist, wobei jede der besagten optischen und nicht-optischen
Oberflächen
ein Zentrum und eine periphere Kante aufweisen, wobei besagtes Verfahren
den Schritt des Anwendens einer ersten Kraft gegen die nicht-optische
Oberfläche
des besagten vorderen Formelements an einer Stelle, die im Wesentlichen
im Zentrum der Formoberfläche
angeordnet ist, umfasst, wobei besagte Kraft ausreicht, um die Linse
aus dem vorderen Formelement zu entformen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit den Problemen, die mit dem
trockenen Entformen einer Linse aus ihrem zugehörigen Formelement in Verbindung
gebracht werden, durch das Bereitstellen einer Vorrichtung und eines
Verfahren, die die trockene Linse aus ihrem zugehörigen Formelement,
ohne das Verursachen von Schäden
an der Linse, entformt. Die Erfindung ist insbesondere an die Herstellung
von Kontakt- und Intraokularlinsen angepasst, die in einer Form
geformt werden, die ein weibliches Formelement aufweisen, an das
die Linse nach dem Linsen-Aushärtungsverfahren
vorzugsweise anhaftet.
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In
einem ersten Aspekt, stellt die Erfindung ein Verfahren zur Trocken-Entformung
der vorderen, konvexen Oberfläche
einer Linse bereit, die ein Zentrum und eine periphere Kante aufweist,
aus einem vorderen Formelement, in dem die Linse geformt wurde,
wobei das vordere Formelement eine konkave, optische Oberfläche aufweist
und an die die vordere Oberfläche
der Linse nach dem Formungsverfahren anhaftet. Das vordere Formelement
beinhaltet ebenfalls eine konvexe, nicht-optische Oberfläche, die
auf der gegenüberliegenden
Seite der konkaven, optischen Oberfläche angeordnet ist, wobei jede
der optischen und nicht-optischen
Oberflächen
ein Zentrum und eine periphere Kante aufweisen. Das Verfahren umfasst
den Schritt des Anwendens einer ersten Kraft gegen die nicht-optische
Oberfläche
des vorderen Formelements an einer äußeren radialen Stelle des nicht-optischen
Oberflächenzentrums,
wobei die erste Kraft ausreicht, um mindestens die periphere Kante
der Linse aus dem vorderen Formelement zu entformen. An dieser Stelle
ist es möglich, dass
die ganze Linse aus dem Formelement entformt wird, es ist jedoch
wahrscheinlicher, dass das Zentrum der Linse noch an dem Formelement
haften bleibt. In diesem Fall, wird eine zweite Kraft gegen die
nicht-optische Oberfläche
des vorderen Formelements an einer Stelle angewendet, die an das
Zentrum des nicht-optischen Oberflächenzentrums angrenzt, wobei
die zweite Kraft ausreicht, um das Zentrum der Linse aus dem vorderen
Formelement zu entformen, wodurch die Linse frei wird, um aus dem vorderen
Formelement für
die weitere Handhabung abgenommen zu werden (z. B. Kontrolle, Hydratation,
Sterilisierung und Verpackung).
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Eine
Vorrichtung um das Verfahren auszuführen, wird bereitgestellt,
umfassend eine Formausdrückhülse, die
eine ringförmige,
form-einnehmende Oberfläche
aufweist, die eine zen trale Öffnung
festlegt, wobei die ringförmige,
form-einnehmende Oberfläche
eine erste Kraft gegen die nicht-optische Oberfläche des Formelements, an einer
radialen äußeren Stelle
des Zentrums der nicht-optischen Oberfläche anwendet, wobei die erste
Kraft ausreicht, um mindestens die periphere Kante der vorderen
Oberfläche der
Linse aus der konkaven, optischen Oberfläche des vorderen Formteils
zu entformen.
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Sollte
die Linse nicht vollständig
aus dem Formelement entformt werden, wird das Anwenden einer zweiten
Kraft, durch das Verwenden eines Formauslösestifts erreicht, wobei der
Formauslösestift für Kolben-,
Teleskopbewegungen innerhalb der zentralen Öffnung der Formausdrückhülse angebracht ist,
wobei der Formauslösestift
eine zweite Kraft gegen die nicht-optische Oberfläche des vorderen Formelements
an einer angrenzenden Stelle des Zentrums des nicht-optischen Oberflächenzentrums,
anwendet, wobei die Kraft ausreicht, das Zentrum der vorderen Oberfläche der
Linse aus dem vorderen Formelement zu entformen, wodurch die Linse
frei wird, um aus dem vorderen Formelement für die weitere Handhabung abgenommen
zu werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische, auseinander gezogene Darstellung einer repräsentativen
Formanordnung zur Verwendung mit der Erfindung;
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2 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung der zusammengebauten Formanordnung aus 1;
und
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3 ist
eine fragmentarische, schematische Querschnittsdarstellung des vorderen
Formelements der Formanordnung und einer daran anhaftenden Linse,
gleich nach dem Entfernen des hinteren Formelements und vor dem
Entformen der Linse. Das vordere Formelement und die Linse sind
an einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindungsvorrichtung angebracht, die zur Ausführung des
Erfindungsverfahrens zum Entformen der Linse aus dem Formelement
verwendet werden kann.
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Genaue Beschreibung von bevorzugten
Ausführungsformen
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, veranschaulichen 1 und 2 schematisch
eine repräsentative
Formanordnung für
die Verwendung in dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Formanordnung 20 beinhaltet ein vorderes Formteilstück 21 und
hinteres Formteilstück 22. Nach
dem Zusammenbau legen vordere und hintere Formteilstücke 21, 22 einen
Formungshohlraum dazwischen fest. Das vordere Formteilstück 21 beinhaltet
eine konkave, optische Oberfläche 23a,
die die konvexe, vordere Oberfläche 10a der
geformten Linse 10 bildet (die Oberfläche, die von dem Auge wegzeigt).
Das vordere Formteilstück 21 beinhaltet
weiterhin eine konvexe, nicht-optische Oberfläche 23b, die auf der
gegenüberliegenden
Seite der optischen Oberfläche 23a angeordnet
ist. Das hintere Formteilstück 22 beinhaltet
eine konvexe, optische Oberfläche 24a,
die die konkave, hintere Oberfläche 10b der geformten
Linse 10 bildet (die Oberfläche, die das Auge berührt). Das
hintere Formteilstück 22 beinhaltet
weiterhin eine konkave, nicht-optische Oberfläche 24b, die auf der
gegenüberliegenden
Seite der optischen Oberfläche 24a angeordnet
ist. Die Formelemente 21, 22 beinhalten weiterhin
entsprechende zylinderförmige
Wände 27, 28,
die sich ineinander schieben, wenn die Formelemente vollständig zusammen
gebaut werden, wie in 2 gezeigt.
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Gemäß herkömmlicher
Gießformungs-Verfahren,
werden die Formelemente 21, 22 zunächst in einer
Spritzgussvorrichtung aus einem Kunststoffharz spritzgeformt. Ein
aushärtbares
Linsenmaterial, wie eine flüssige
polymerisierbare Monomer-Mischung, wird auf eine vordere Formungsoberfläche 23a aufgetragen,
Formelemente 21 und 22 werden in einen engen Verbund
mit der Flüssigkeit
gebracht, die dabei zusammengepresst wird, um den Formungshohlraum 25 zu
füllen
und die Monomer-Mischung wird zu einer Kontaktlinse 10 ausgehärtet. Häufig wird
ein Reservoir zum Aufnehmen von überschüssigem Linsenmaterial
bereitgestellt, wenn die Formelemente zusammen gebracht werden.
Für die dargestellte
Formanordnung, nimmt Reservoir 26 überschüssiges Linsenmaterial auf;
wenn die Linse ausgehärtet
wird, härtet
das überschüssige Linsenmaterial
ebenfalls unter Ausbildung einer kreisförmigen Form aus.
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Wie
oben dargestellt, muss nach dem Gießen der Linse die Formanordnung,
die aus den hinteren und vorderen Formelementen besteht, auseinandergebaut
werden (in Fachkreisen als „Entkappung” bezeichnet),
um auf die Linse zugreifen zu können.
In Hinblick auf die vorliegende Erfindung wird angenommen, dass
nach der Entkappung des hinteren Formelements 22 von dem
vorderen Formelement 21, die Linse 10 an dem vorderen
Formelement 21 anhaften wird. Die Vorrichtung zum Entformen
der vorderen Oberfläche 10a der
Linse 10 aus der konkaven Oberfläche 23a des vorderen
Formelements 21 wird nun beschrieben.
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Die
Linse 10 weist ein Zentrum 10c, das entlang der
Längsachse
CL von 1 liegt,
und eine periphere Kante 10e auf, die sich beide generell
mit den Zentren und peripheren Kanten 23ac, 23ap der
optischen Oberfläche 23a und 23bc, 23bp der
nicht-optischen Oberfläche 23b des
vorderen Formelements 21 decken, in der die Linse 10 geformt
wurde.
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Bezug
nehmend auf 3, ist das vordere Formelement 21 mit
der darin noch anhaftenden Linse 10 zu sehen, das auf der
erfindungsgemäßen Linsenentformungs-Vorrichtung
in der beabsichtigten Art und Weise angebracht ist. Es wird angemerkt, dass
die Darstellung in 3 eine durch das längslaufende
Zentrum genommene Hälfte
der Vorrichtung und des Formelements darstellt, wobei die andere
Hälfte
ein Spiegelbild darstellt. Insbesondere beinhaltet die Vorrichtung
eine zylinderförmige
Formausdrückhülse 30,
die eine ringförmige
form-einnehmende Oberfläche 30' aufweist, die
in einer Ebene im wesentlichen lotrecht zu der Längsachse CL liegt
und eine Längshülsen-Öffnung 32 festlegt.
Das vordere Formelement 21 wird auf der Hülse 30 angebracht, wobei
der Wandteil 27 davon über
die äußere Wandoberfläche 30a der
Hülse 30 geschoben
wird. Diesbezüglich
wird angemerkt, dass der äußere Durchmesser
der Hülse 30 und
der Durchmesser der inneren Oberfläche der Formwand 27 sehr
klein eingestellt werden kann, so dass das Formelement 21 in einem
engen passenden Verhältnis über die
Hülse 30 gleitet
und damit zentral ausgerichtet wird. Wie oben beschrieben, entformt
die vorliegende Erfindung die Linse aus dem Formelement zuerst entlang
der peripheren Kante 10e der Linse, gefolgt durch das Entformen
des Zentrums 10c der Linse. Das wird mit der ringförmigen,
form-einnehmenden Oberfläche 30' erreicht, die
entlang der Längsachse
CL relativ zur Linse 10 bewegt
wird, um eine erste Kraft F1 gegen die nicht-optische Oberfläche 23b des
vorderen Formelements 21 an einer äußeren, radialen Stelle des Zentrums 23bc davon,
anzuwenden. Diese erste Kraft ist ausreichend, um mindestens die
periphere Kante 10e der Linse aus der konkaven, optischen Oberfläche 23a des
vorderen Formelements 21 zu entformen.
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Ein
Formauslösestift 40 wird
für eine
Kolben-, Teleskopbewegung innerhalb der Längsöffnung 32 der Formausdrückhülse 30 bereit
gestellt und angebracht, wobei der Formauslösestift eine sequentielle zweite
Kraft F2 gegen die nicht-optische Oberfläche des vorderen Formelements
an einer Stelle, die an das Zentrum 23bc angrenzt, anwendet. Die
zweite Kraft ist ausreichend, um das Zentrum 10c der vorderen
Oberfläche
der Linse aus dem vorderen Formelement 21 zu entformen,
wobei die Linse frei wird, um aus dem vorderen Formelement für die weitere
Handhabung abgenommen zu werden. Das Entformen der Linse 10 wird
somit in einer Art und Weise ausgeführt, die nicht zum Reißen oder
Beschädigen der
Linse während
des Entformungs-Verfahrens führen
wird.
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Es
wird angemerkt, dass die relativen Längsbewegungen der Formausdrückhülse 30 und
des Formauslösestiftes 40 in
Bezug zu Formelement 21 nicht gezeigt ist, aber in jeder
Art und Weise ausgeführt
werden kann, die dem Fachmann auf dem mechanischen Gebiet bekannt
sind. Z. B. können
Formausdrückhülse 30 und
Stift 40 jeweils so zu ihrem eigenen linearen Gleiten angebracht
werden, um eine periodische, wechselseitige Bewegung der Hülse 30 und
Stift 40 entlang der Längsachse
CL zu bewirken.