DE69602427T2

DE69602427T2 - Verfahren zur entformung, extraktion und reinigung von gegenständen aus kunststoff mittels einer flüssigkeit im superkritischem zustand

Info

Publication number: DE69602427T2
Application number: DE69602427T
Authority: DE
Inventors: Roger Hoffman; Wilson Terry
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2016-02-10
Also published as: FI973381A; EP0809564B1; KR19980702373A; HUP9702450A2; MX9706417A; ZA961365B; PL321941A1; ATE179924T1; BR9607340A; EP0809564A1; IL117143A0; DE69602427D1; CN1175921A; NO973809L; WO1996026059A1; TW291541B; JPH11500078A; CZ266197A3; FI973381A0; US5607518A

Description

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entformen von Polymergegenständen aus Formen.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Die Verwendung von überkritischen Fluids (überkritische Flüssigkeiten (SCF)) zur Reinigung und Extraktion in der Lebensmittelindustrie ist bekannt (siehe Chem. Engr. Internat. Ed., Band 100, Nr. 3, Seiten 114-9). Beispielsweise beschreibt US-A-3 806 619, herausgegeben am 23. April 1974, für Zosel, ein Verfahren zur Entkoffeinierung von Kaffee mit überkritischen Fluids. Überkritische Fluids wurden auch zum Trocknen poröser Stoffe, die in einem Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden, verwendet. Extraktion von hydrophoben Polymeren, wie Polypropylen, mit überkritischen Fluids wurden ebenfalls untersucht (siehe J. Appl. Polym. Sci., 48, Nr. 9, 6/5/93, Seiten 1607-9). Außerdem wurden poröse Schwämme aus bioabbaubaren Polymeren durch Anwendung von überkritischen Fluids in einer Weise gebildet, die einen scharfen Druckabfall erfordert (siehe PCT-Anmeldung WO 91/09079, De Ponti). Die effiziente Verwendung von überkritischen Fluids erfordert allerdings hohe Temperaturen und Drücke, die bestimmte Polymerstoffe schädigen können.
Zahlreiche Polymergegenstände werden durch Anordnen einer Monomerlösung in einer Form und anschließend Auslösen von Polymerisation gebildet. Die effiziente Entfernung von Formgegenständen aus der Form stellt einen kritischen Schritt bei der Entwicklung eines Herstellungsverfahrens dar. Nachdem der Polymergegenstand aus der Form getrennt ist, muß der Gegenstand im allgemeinen Extraktionsverfahren unterzogen werden, um unerwünschte Materialien wie nichtumgesetzte oder teilweise umgesetzte Monomere (d. h. Oligomere oder kurzkettige Polymere) und restliches Lösungsmittel zu entfernen. Eine ophthalmische Linse ist ein Beispiel eines Polymergegenstands, der in einer solchen Weise geformt werden kann.
Ophthalmische Linsen, wie Kontaktlinsen, werden im allgemeinen aus hydrophilen Monomeren hergestellt, um die Bioverträglichkeit mit dem Auge zu erhöhen. Aus hydrophilen Polymeren hergestellte Kontaktlinsen sind zum Teil aufgrund der Tatsache erwünscht, daß sich hydrophile Kontaktlinsen im Auge besser bewegen. Die Bewegung erhöht Tränenfluß und die Entfernung von Debris unterhalb der Linse, wodurch das Wohlbefinden des Patienten verbessert wird.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse bezieht Drehen der Linse aus einer vorgeformten Polymerscheibe, einem sogenannten Linsen"knopf", ein. Ein weiteres Verfahren zur Formung von Kontaktlinsen bezieht wie bereits erwähnt Anordnen einer Polymerlösung in einer Linsenform und Polymerisieren des Monomers ein. Doppelseitiges Formen ist ein Beispiel einer zweiten Art des Linsenformungsverfahrens, das in letzter Zeit Popularität gewann.
Beim Formen von Linsen werden anschließend an die Polymerisation die Linsen im allgemeinen "entformt", d. h. sie werden aus der Form entnommen und für einen Zeitraum von Stunden Extraktionsverfahren unterzogen. Die Extraktionsverfahren entfernen nichtumgesetztes Monomer und teilweise umgesetztes Oligomer, Lösungsmittel oder andere nicht erwünschte Materialien. Diese handelsüblichen Extraktionsverfahren beziehen im allgemeinen das Inkontaktbringen der Linsen mit organischen Lösungsmitteln, wie Isopropylalkohol, ein, um unerwünschte Stoffe zu solvatisieren. Solche Naßextraktionsverfahren sind häufig zeitaufwendig und kostspielig und erzeugen eine nasse Linse, die für eine sofortige Oberflächenbehandlung nicht geeignet ist. Außerdem führen diese Extraktionsverfahren zu einem Abstrom von Lösungsmitteln und Monomer, der nicht einfach entsorgt werden kann.
Außerdem wirft der Formungsschritt Herstellungsprobleme auf. Zunächst muß das Entformen rasch und konsistent stattfinden, um den Produktionswirkungsgrad maximal zu ge stalten. Des weiteren muß das Entformen vollständig vor sich gehen, d. h. auch kleine Teile der Polymerlinse dürfen nicht haftend an der Form verbleiben. Unvollständiges Entformen führt im allgemeinen zu wesentlichem Volumen an Produktionsabfall, da die Linse reißen kann, wenn sie aus der Form entnommen wird. Auch geringe Unzulänglichkeiten der Linsenoberfläche, verursacht durch das Anhaften der Linse an der Form während der Entformung, führen außerdem zu starken Sehverzerrungen für den Linsenträger.
Somit besteht ein Bedarf zur Verbesserung des Wirkungsgrads, der Sicherheit, der Kosten und der Abfallminimierung bei Extraktions- und Reinigungsverfahren von Polymergegenständen (insbesondere ophthalmischen Vorrichtungen). Außerdem besteht Bedarf für ein verbessertes Verfahren zum Entformen eines Polymergegenstands (insbesondere einer ophthalmischen Vorrichtung) aus einer Form unmittelbar nach der Polymerisation.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum raschen und wirkungsvollen Entformen eines Polymergegenstands aus einer Form, anschließend an die Bildung des Polymergegenstands durch Polymerisation in der Form, die in der Verringerung der zur Verarbeitung der Polymergegenstände erforderlichen Herstellungszeit, der Verminderung von Produktionsabfällen bei der Herstellung der Polymergegenstände und der Verminderung der Menge der zur Herstellung von Polymergegenständen erforderlichen organischen Lösungsmittel. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 definierte Verfahren gelöst.
Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das genannte Verfahren zum Entformen von Polymergegenständen aus Formen wird anschließend an Polymerisationsverfahren ausgeführt. Das Verfahren schließt den Schritt Inkontaktbringen des Polymergegenstands mit einem überkritischen Fluid bei Bedingungen und für eine zum Trennen des Polymergegenstands aus der Form ausreichende Zeit ein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Schritt der gleichzeitigen Entfernung unerwünschter Materialien aus dem Polymergegenstand und Entformen des Polymergegenstands aus der Form mit eingeschlossen. Das Verfahren schließt den Schritt Inkontaktbringen des Polymergegenstands mit überkritischem Fluid bei Bedingungen und für eine Zeit ausreichend, um sowohl bestimmte unerwünschte Materialien aus dem Polymergegenstand zu entfernen als auch den Polymergegenstand aus der Form zu trennen, ein.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Vorrichtung zur Behandlung mit einem überkritischen Fluid für ein chargenweises Vielkomponenten-Verfahren.
Fig. 2 ist eine Seitenquerschnittsansicht einer Inline-Behandlungsvorrichtung für überkritisches Fluid.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren zur Extraktion unerwünschten Materials aus einem Polymergegenstand, Entformen eines Polymergegenstands aus einer Form und/oder Reinigen der Oberfläche eines Polymergegenstands von unerwünschten Materialien beziehen die Schritte ein:
(1) Bereitstellen eines überkritischen Fluidstroms bei einer vorbestimmten Temperatur und bei einem vorbestimmten Druck;
(2) Inkontaktbringen eines Polymergegenstands mit dem überkritischen (oder nahezu überkritischen) Fluid für einen vorbestimmten Zeitraum;
(3) Bewegen des überkritischen Fluids in einer Weise, so daß mindestens eines der nachstehenden Ereignisse auftritt: (a) der Polymergegenstand wird aus der Form getrennt (entformt), (b) nichtumgesetztes Monomer, Oligomer und/oder Lösungsmittel wird aus dem Polymergegenstand mit dem überkritischen Fluid extrahiert und/oder (c) unerwünschte Materialien werden aus der Oberfläche des Polymergegenstands entfernt; und
(4) Entfernen des überkritischen Fluids, das nichtumgesetztes Monomer, Oligomer und/oder Lösungsmittel einschließen kann, aus dem Polymergegenstand und der Form. Der hierin verwendete Begriff "überkritisches Fluid" bedeutet einen Stoff bei einer Temperatur und einem Druck, die den Stoff in oder nahe dem überkritischen Bereich bringen. Eine Temperatur von mindestens etwa 20ºC und ein Druck von mindestens etwa 600 psia werden als ausreichend angenommen, um den Vorteil der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
Der hierin verwendete Begriff "Entfernen unerwünschter Materialien" bedeutet entweder Extraktion unerwünschter Materialien aus dem Polymerkern oder Reinigung unerwünschter Materialien von der Oberfläche des Polymergegenstands. Unerwünschte Materialien, die extrahiert werden können, schließen Monomere, teilweise umgesetzte Oligomere, Lösungsmittel, Polymerisationsstarter und dergleichen ein. Unerwünschte Materialien, die von der Oberfläche des Polymergegenstands gereinigt werden können, schließen die vorstehend genannten unerwünschten Materialien, Debris oder Oberflächenverunreinigungen wie beim Oberflächenpolierverfahren verwendete Schleifmittel, Öle und dergleichen ein.
Die durch die Ausführung der vorliegenden Erfindung erreichten Vorteile sind zahlreich. Zunächst sind Polymergegenstände, die mit überkritischen Fluids (SCF) behandelt werden, im wesentlichen "trocken", d. h. sie sind frei von Lösungsmitteln nach der SCF-Behandlung, während Extraktions-, Reinigungs- oder Entformungsverfahren mit organischem Lösungsmittel "nasse" Produkte ergeben, d. h. etwas Lösungsmittel verbleibt in oder auf dem Gegenstand. Um außerdem einen nassen Polymergegenstand weiterzuverarbeiten, muß der Gegenstand über einen gewissen Zeitraum getrocknet werden, im allgemeinen bei höherer Temperatur. Im Gegensatz dazu können Polymergegenstände, die SCF-Behandlung unterzogen wurden, nahezu sofort zu dem nächsten Verarbeitungsschritt (d. h. zu einem anschließenden Oberflächenbehandlungsverfahren) gerückt oder bewegt werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Verwendung von entflammbaren potentiell toxischen organischen Lösungsmitteln gering gehalten oder beseitigt wird. Somit erhöht die Erfindung die Sicherheit in der Arbeitsumgebung und/oder vermindert die mit dem Arbeitsschutz verbundenen Kosten aufgrund der Risiken mit organischen Lösungsmitteln. In ähnlicher Weise werden die Kostenaufwendungen und die mit der Entsorgung von verbrauchten organischen Lösungsmitteln verbundenen Gefahren mit der vorliegenden Erfindung vermindert oder beseitigt.
Die vorliegende Erfindung bietet aber auch einen weiteren Vorteil bei der Verbesserung des Extraktionswirkungsgrades. Die Extraktion von Kontaktlinsen mit überkritischen Fluids gemäß vorliegender Lehre kann Monomer/Oligomer-Konzentrationen von weniger als etwa 2 Gew.-% in einem Zeitraum von 1,5 bis 3 Stunden unter Verwendung eines Gemisches von 95 Gew.-% Isopropylalkohol/5 Gew.-% Kohlendioxid SCF (bei etwa 1 Gallon pro Minute Strömungsgeschwindigkeit) ergeben. Im Gegensatz dazu führt die Extraktion von Kontaktlinsen mit Lösungsmitteln im allgemeinen zu Monomer/Oligomer-Konzentrationen von etwa 2% in einem Zeitraum von 24 Stunden. Somit ergibt das vorliegende SCF-Extraktionsverfahren dasselbe Qualitätsprodukt in einem stark verminderten Zeitraum.
Obwohl die tolerierbare Menge an nichtumgesetztem Monomer/Oligomer, die in dem fertigen Polymergegenstand verbleibt, von der vorgesehenen Anwendung des Polymergegenstands abhängt, sind die Vorschriften für medizinische Vorrichtungen, ophthalmische Linsen und dergleichen im allgemeinen sehr streng. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur Anwendung auf jenen Bereichen geeignet, die strenge gesetzgeberische Erfordernisse aufweisen, insbesondere bei der industriellen Fertigung ophthalmischer Linsen.
Polymergegenstände, die mit überkritischen Fluids gemäß vorliegender Erfindung behandelt werden können, schließen eine Vielzahl von Polymergegenständen ein, die durch Start von Polymerisation eines Monomergemisches in einer Form gebildet werden. Beispiele solcher Polymergegenstände schließen ohne Einschränkung medizinische Vorrichtungen und Komponenten, wie Arzneistoffabgabevorrichtungen (transdermale, ophthalmische, parenterale usw.) und Komponenten davon und ins besondere ophthalmische Vorrichtungen, einschließlich Sehkorrekturvorrichtungen, wie Kontaktlinsen, okulare Implantate, okulare Onlays und Komponenten davon, ein.
Zur Formung von Polymergegenständen geeignete Polymere, die vorteilhafterweise dem beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen werden können, schließen ohne Einschränkung hydrophobe Polymere, wie Polyethylen, Polypropylen, Poly(vinylpyrrolidon) oder Polysiloxane, hydrophile Polymere, wie Poly(2-hydroxyethylmethacrylat) und Poly(vinylalkohol), bioabbaubare Polymere, wie Polylactide, Polyglycolide und dergleichen und antimikrobielle Polymere, wie polyquaternäre Ammoniumverbindungen, ein. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen SCF-Behandlungsverfahren auf hydrophile Polymergegenstände angewendet, die Hydrogele bilden können, wenn sie mit Wasser ins Gleichgewicht gebracht werden (d. h., die in der Lage sind, etwa 10 Gew.-% Wasser oder mehr zu absorbieren).
Die erfindungsgemäßen SCF-Behandlungsverfahren werden im allgemeinen auf Kontaktlinsen angewendet, die das Copolymerisationsprodukt eines copolymerisierbaren Macromers und 2 oder mehrerer copolymerisierbarer Monomere sind.
Das copolymerisierbare Macromer ist vorteilhafterweise ein Macromer, umfassend ein Polysiloxansegment, bevorzugter ein Polydimethylsiloxansegment. Das Macromer umfaßt ebenfalls bevorzugt zusätzlich Uretanbindungen und 2 oder bis zu 5 endständige Vinylgruppen, die mit copolymerisierbaren Monomeren eine Polymerisationsreaktion eingehen können. Am meisten bevorzugtes Macromer umfaßt ein Polydimethylsiloxansegment, das an eine Vinylisocyanatgruppe gebunden ist, wie Isocyanatoethylmethacrylat (IEM). Das Macromer kann weitere Segmente, die noch nicht speziell genannt wurden, umfassen. Beispiele solcher Segmente sind Perfluorpolyethersegmente, Diisocyanate oder Derivate von Gluconsäure.
Die erste Form an copolymerisierbarem Monomer, die zusammen mit dem Macromer verwendet wird, ist ein Monovinylsiloxan mit bis zu 15 Siliziumatomen. Ein bevorzugtes Beispiel ist 3-Tris(trimethylsiloxy)silylpropylmethacrylat (TRIS).
Eine zweite Art copolymerisierbaren Monomers, die zusammen mit dem Macromer verwendet wird, ist ein hydrophiles copolymerisierbares Monomer, das gewöhnlich bei der Herstellung von Kontaktlinsen verwendet wird. Typische Beispiele sind Hydroxy-C&sub2;-C&sub4;-alkyl(meth)acrylate, wie 2-Hydroxyethylmethacrylat, (Meth)acrylsäure, Dimethylacrylamid oder N-Vinylpyrrolidon, von denen Dimethylacrylamid (DMA) besonders bevorzugt ist.
Im Hinblick auf vorstehend Genanntes ist es bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren auf einen Polymergegenstand anzuwenden, der eine aus einem Gemisch eines copolymerisierbaren Macromers von zwei oder mehreren, vorzugsweise zwei copolymerisierbaren Monomeren wie vorstehend definiert erhaltene Kontaktlinse ist.
Das Gemisch von Macromer, Monomer des ersten Typs und Monomer des zweiten Typs umfaßt im allgemeinen Gew.-%
Macromer: etwa 30 bis 60%,
Monomer des ersten Typs: etwa 12,5 bis 35%,
Monomer des zweiten Typs: etwa 27,5 bis 35%.
Bevorzugter umfaßt das Gemisch in Gew.-%
Macromer: etwa 33 bis 56%,
Monomer des ersten Typs: etwa 14 bis 33%,
Monomer des zweiten Typs: etwa 30 bis 33%.
Drei Beispiele von sehr bevorzugten Gemischen umfassen etwa
50% Macromer, 20% Monomer des ersten Typs und 30% des zweiten Typs;
56% Macromer, 14% Monomer des ersten Typs und 30% des zweiten Typs;
33% Macromer, 33% Monomer des ersten Typs und 33% des zweiten Typs.
In diesen Gemischen ist das Monomer des ersten Typs besonders bevorzugt TRIS und das Monomer des zweiten Typs ist besonders bevorzugt DMA. Sehr bevorzugt sind Gemische, die in den Beispielen offenbart sind, oder die Anwendung der offenbarten Verfahren für Kontaktlinsen, die aus den betreffenden Gemischen hergestellt wurden.
Außerdem erhält man durch Anwenden der überkritischen Fluids unmittelbar anschließend an eine im wesentlichen vollständige Polymerisationsreaktion, d. h. während der Polymergegenstand noch in der Form ist, einen deutlichen Vorteil bei der Entformung des Gegenstands aus der Form. Somit kann die Anwendung von SCF zu einem Zeitpunkt unmittelbar anschließend an den Abschluß der Polymerisation gleichzeitig den Gegenstand aus der Form entformen und unerwünschte nichtumgesetzte Monomere, teilweise umgesetzte Oligomere, Lösungsmittel oder andere Additive extrahieren. Diese bemerkenswerte Erkenntnis liefert die vorstehend genannten Vorteile hinsichtlich der Lösungsmittelverminderung oder Beseitigung, während gleichzeitig das Erfordernis einer zusätzlichen Ausrüstung oder zusätzlicher Materialien zur Trennung des Polymergegenstands aus der Form überflüssig wird.
Bei der Herstellung von Kontaktlinsen zeigt die vorliegende Erfindung besonders deutliche Vorteile. Kontaktlinsen, die in einem doppelseitigen Formverfahren hergestellt werden, werden im allgemeinen in einer hydrophoben Polymerform geformt. Ein Monomergemisch, das gewöhnlich 2-Hydroxyethylmethacrylat für hydrophile "weiche" Kontaktlinsen einschließt, wird in die Form eingeführt. Die das Monomer enthaltende Form kann zum Polymerisationsstart bestrahlt werden. Ist die Linse einmal hergestellt, d. h. die Polymerisation im wesentlichen vollständig, muß die Linse entfernt werden, d. h. ausgeformt werden. Manchmal werden Linsen zerschabt aufgrund Schädigung, die im Entformungsschritt verursacht wurde, da die Haftkraft der Linse zur Form den Entformungsvorgang verschlechtert. Außerdem sind nichtumgesetztes Monomer und Oligomere unerwünschte Materialien, die aus der Linse entfernt werden müssen. Die Entfernung von unerwünschten Materialien kann verschiedene anschließende Verarbeitungsschritte einbeziehen, einschließlich Lösungsmittelextraktion und Wärmebehandlung über einen ausgedehnten Zeitraum. Somit schließen viele handelsübliche Kontaktlinsenherstellungsverfahren zahlreiche Verfahrensschritte, die die Extraktion und das Entformen betreffen, ein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch ein gleichzeitiger Extraktions- und Entformungsschritt die üblichen anschließenden Extraktions- und Entformungsschritte ersetzen. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Anwendung von überkritischem Fluid auf Kontaktlinsen in einer Form für Extraktionszwecke die Linse aus der Form löst. Die Verminderung der Haftkräfte zwischen Linse und Form ermöglicht eine rasche Entfernung der Linse aus der Form, während die Wahrscheinlichkeit der Schädigung der Linse und einer einhergehenden Ausschußbildung verringert wird.
Der überkritische Stoff kann aus einer breiten Vielzahl von Stoffen, die bei Raumtemperatur und -druck Gase oder Flüssigkeiten sind, ausgewählt werden, einschließlich ohne Einschränkung Kohlendioxid, Wasser, Alkohole, insbesondere niedermolekularer Alkohole, wie Isopropylalkohol und Ethanol, Ammoniak, Ethylen, Schwefelkohlenstoff, Schwefelhexafluorid, Hexan, Aceton und weiterer üblicher organischer Lösungsmittel und Gemische davon. Eine bevorzugte Gruppe von SCF schließt Alkohole, wie Isopropylalkohol und relativ inerte unschädliche Gase oder Flüssigkeiten, wie Kohlendioxid oder Wasser ein. Kohlendioxid und Isopropylalkohol sind bevorzugter.
Obwohl die Bedingungen des als überkritisches Fluid verwendeten Stoffs manchmal etwas schwanken können, muß der Stoff bei einer Temperatur und bei einem Druck, die diesen Stoff in oder nahe dem überkritischen Zustand bringen, sein. Temperatur und Druck des überkritischen Fluids hängen von der gewählten Fluidzusammensetzung ab. Für Kohlendioxid liegen Temperatur und Druck zur Herstellung eines überkritischen Fluids oberhalb etwa 68,95 bar (1085 psi) und etwa 31ºC. Eine Temperatur im Bereich von 21 bis 45ºC und ein Druck im Bereich von 41,37 bis 344,73 bar (600 bis 5000 psia) werden als für einen Kohlendioxidstrom geeignet angenommen. Vorzugsweise wird der Kohlendioxidstrom bei einer Temperatur von etwa 21 bis 35ºC und einem Druck von etwa 62, 05 bis 206, 84 bar (900 bis 3000 psia) gehalten.
Besonders bevorzugte Gemische von Fluids, die bei der Extraktion und Entformung von Kontaktlinsen geeignet sind, schließen Kohlendioxid und Isopropylalkohol (IPA) ein. Eine bevorzugte Zusammensetzung des Fluids schließt etwa 70 bis etwa 99 Gew.-% Kohlendioxid und etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% Isopropylalkohol ein. Eine bevorzugtere Fluidzusammensetzung schließt etwa 75 bis etwa 85 Gew.-% Kohlendioxid und etwa 15 bis etwa 25 Gew.-% Isopropylalkohol ein.
Um unerwünschte Materialien von der Kontaktlinse innerhalb einer Linsenform geeignet zu extrahieren, sollte das überkritische Fluid geeignet bewegt werden. Ausreichende Bewegung der überkritischen Flüssigkeit kann durch bloßes Inkontaktbringen eines Stroms von überkritischem Fluid mit dem zu behandelnden Polymergegenstand stattfinden. Ein bevorzugter Strömungsbereich ist allerdings der turbulente Bereich, d. h., das Fluid strömt mit einer Reynolds-Zahl oberhalb 2100.
Die Ausstattung zur Extraktion mit überkritischem Fluid kann handelsüblich von einer Vielzahl von Herstellern bezogen werden, einschließlich Pressure Products Industries Inc. (Warminster, Pennsylvania) und Autoclave Engineering (Erie, Pennsylvania). Ein bevorzugter SCF-Extraktor für ophthalmische Vorrichtungen wie Kontaktlinsen ist ein EP-Modell 12-3000, erhältlich von Autoclave Engineering.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung einer ophthalmischen Linse anschließend an die Polymerisation der Linse. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform wird hinsichtlich einer bestimmten bevorzugten Ausführungsform der Behandlung einer Kontaktlinse erörtert. Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist jedoch nicht auf Kontaktlinsen beschränkt, sondern schließt intraokulare Linsen, Arzneistoffabgabelinsen, Hornhautonlays usw. ein.
Wenn die Linse durch ein doppelseitiges Formverfahren hergestellt wird, wird eine Hälfte der Form von der Linse vor der Anwendung des überkritischen Fluids getrennt. Im allgemeinen verbleibt die Linse zu der Grundformhälfte beweglich fixiert (konvexe Formhälfte) unter Hinterlassen der freiliegenden Vorder- oder Konvexlinsenoberfläche. Die Linsenform kann behandelt werden, um eine Formhälfte haftender und/oder die andere Formhälfte weniger haftend zu gestalten, um eine übereinstimmende Anordnung der Linse in der gewünschten Form hälfte zu gewährleisten. Alternativ kann eine Tastvorrichtung verwendet werden, um die Formhälfte zu bestimmen, an die die Linse beweglich fixiert ist, so daß die die Linse enthaltende Formhälfte mit dem überkritischen Fluid behandelt wird. Ungeachtet der gewählten Technik wird die die Linse zurückhaltende Formhälfte mit der überkritischen Flüssigkeit anschließend an den ersten Formhälftentrennschritt behandelt.
Die Behandlung der Linse auf der Formhälfte mit überkritischem Fluid wird vorzugsweise in einem chargenweisen Verfahren ausgeführt, um sorgfältigen Kontakt mit dem Fluid zu gewährleisten und um zu gewährleisten, daß das Fluid innerhalb der überkritischen Temperatur- und Druckbereiche verbleibt oder sich darin bewegt. Um die Verarbeitungseffizienz zu erhöhen, kann eine Vielzahl von Linsen in einem chargenweisen Verfahren behandelt werden. Fig. 1 erläutert schematisch eine Vorrichtung, die eine Vielzahl von Linsen behandeln kann.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine linsenbehandelnde Vorrichtung 10 von einer Isolierung 12 umgeben, ausreichend, um das angewendete Fluid bei den gewünschten überkritischen Temperatur- und Druckbereichen zu halten. Schalen 14 tragen eine Vielzahl von Linsen 16, die an Formen 18 befestigt sind. Die Trägerschalen weisen entweder Durchbrüche auf oder sind ausreichend porös, damit das überkritische Fluid durch die Schalen strömen kann.
Bei Betrieb werden die Schalen in die Linsenbehandlungsvorrichtung 10 gestellt, entweder manuell oder über ein automatisches Linsenverteilungssystem, durch eine Zugangsöffnung (nicht dargestellt), wobei die Zugangsöffnung anschließend an den Beladungsschritt abgedichtet wird. Überkritisches Fluid, das durch Einlaß 20 mit einer Rate von etwa 0,378 bis 18,93 l (0,1 bis 5 Gallon) pro Minute eintritt, wird gleichförmig in den längs den Wänden des Behälters angeordneten Gängen durch Bewegungsvorrichtung 22 verteilt. An einem Punkt nahe dem oberen Teil der Vorrichtung 10 tritt überkritisches Fluid durch ein Stromverteilungselement 24, das einen gleichförmigen überkritischen Fluidstrom quer zum Querschnitt der Vorrichtung senkrecht zum Strom liefert. Das überkritische Fluid strömt durch Schalen 14 unter Berührung von Kontaktlinsen 16 und Formen 18, vorzugsweise in turbulenter Weise, bevor es durch den Fluidauslaß (nicht dargestellt) austritt.
Eine alternative Linsenbehandlungsvorrichtung 40 wird in Fig. 2 erläutert. Vorrichtung 40, in geschlossener Konfiguration dargestellt, schließt Einlaß 42 am oberen Teil 44 und Auslaß 46 am unteren Teil 48 ein. Vorrichtung 40 schließt außerdem Bewegungsvorrichtung 50 und die periphere Abdichtvorrichtung 52 ein. Das Abdichten des oberen Teils 44 zum unteren Teil 48 über die periphere Abdichtungsvorrichtung 52 definiert den Linsenbehandlungsraum 60.
Bei Betrieb werden obere und untere Teile 44 und 48 vertikal getrennt, um Linse 54, die an Form 56 befestigt auf Transportvorrichtung 58 zu einer Position zwischen dem oberen und unteren Teil zu rücken. Nachdem eine eine Linse enthaltende Form in die gewünschten Position zwischen oberen und unteren Teilen 44 und 48 gerückt ist, werden obere und untere Teile zusammengeführt, wodurch eine für das Fluid undurchlässige Abdichtung durch die periphere Abdichtungsvorrichtung 52 definiert wird. Überkritisches Fluid strömt durch Einlaß 42 und wird durch Bewegungsvorrichtung 50 verteilt, wodurch die Linse in turbulenter Weise Kontakt nimmt. Verbrauchtes überkritisches Fluid tritt durch Auslaß 46 aus, und die oberen und unteren Teile 44 und 48 werden getrennt, damit die die behandelte Linse enthaltende Form hinausbewegt werden kann, und das Verfahren erneut beginnen kann.
Obwohl der Schritt der Bewegung des überkritischen Fluids wünschenswert ist, ist er kein erforderlicher Schritt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Bewegung mit einer mechanischen Vorrichtung ausgeführt, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Ein bevorzugter Bewegungszustand kann allerdings nur durch Anwendung des überkritischen Fluids bei geeignetem Druck bewirkt werden, d. h., ein turbulenter Strom wird durch die Abmessungen der Durchgänge, der Durchgangsform und des Fluiddrucks entwickelt.
Fig. 1 und 2 zeigen zwei Konstruktionen für eine Ausrüstung, die zur Behandlung von Linsen mit überkritischen Fluids geeignet sind. Dem Fachmann werden jedoch eine Viel zahl von Alternativen leicht ersichtlich, die durch die erfindungsgemäße Lehre vermittelt werden. Folglich sollte die Erfindung nicht auf die durch Fig. 1 und 2 dargestellten Konstruktionen eingeschränkt sein.
Die vorstehende Beschreibung ermöglicht dem Fachmann, die Erfindung auszuführen. Zum besseren Verständnis des Lesers hinsichtlich spezieller Ausführungsformen und Vorteile davon wird auf die nachstehenden Beispiele hingewiesen.
Beispiel I: Hydrophile Kontaktlinsen werden in einem doppelseitigen Formverfahren hergestellt. Die konkaven Formhälften werden manuell entfernt unter Hinterlassen der vorwiegend an den konvexen Formhälften fixierten Linsen. Die Linsen und die fixierten konvexen Formhälften werden innerhalb des Behandlungsraumes eines Behandlungssystems - Autoclave Engineering model EP-2000 Supercritical CO&sub2; - angeordnet. Überkritisches Kohlendioxidfluid bei 206,84 barg (300 psig) und 35ºC wird auf die Linsen und fixierten Formhälften für einen Zeitraum von etwa 100 Minuten angewendet. Die an den Grundkrümmungsformhälften fixierten Linsen werden nicht aus den Formhälften entformt.
Beispiel II: Hydrophile Kontaktlinsen und fixierte Formhälften werden wie in Beispiel I beschrieben behandelt, wobei der SCF-Druck bei 206,84 barg (3000 psig) und die Temperatur bei 30ºC liegt. Der Behandlungszeitraum ist etwa 100 Minuten. Die an den Grundkrümmungformhälften fixierten Linsen werden nicht aus den Formhälften entformt.
Beispiel III: Hydrophile Kontaktlinsen und fixierte Formhälften werden wie in Beispiel I beschrieben behandelt, wobei der SCF-Druck bei 206,84 barg (3000 psig) und die Temperatur bei 25ºC liegt. Der Behandlungszeitraum ist etwa 100 Minuten. Die Linsen werden teilweiser jedoch unvollständig aus den Grundkrümmungformhälften entformt.
Beispiel IV: Hydrophile Kontaktlinsen und fixierte Formhälften werden wie in Beispiel I beschrieben bei einem nahezu überkritischen Fluid-Druck bei 68,95 barg (1000 psig) und einer Temperatur von 25ºC behandelt. Der Behandlungszeitraum ist etwa 100 Minuten. Die Linsen werden teilweise, allerdings nicht vollständig aus den Grundkrümmungsformhälften entformt.
Beispiel V: Hydrophile Kontaktlinsen und fixierte Formhälften werden wie in Beispiel I beschrieben behandelt, jedoch werden 19 Gew.-% Isopropylalkohol (IPA)/81 Gew.-% Kohlendioxidgemisch anstelle von 100% Kohlendioxid von Beispiel 1 verwendet. Der Druck ist 206,84 (3000 psig), wähtend die Temperatur 30ºC war. Der Behandlungszeitraum ist etwa 97 Minuten. Die Linsen werden aus den Grundkrümmungsformhälften entformt.
Beispiel VI: Hydrophile Kontaktlinsen und fixierte Formhälften werden wie in Beispiel I beschrieben behandelt, jedoch wird ein 14 Gew.-% Isopropylalkohol/86 Gew.-% Kohlendioxidgemisch anstelle von 100% Kohlendioxid in Beispiel 1 verwendet. Der Druck pulsiert, während die Temperatur bei etwa 30ºC gehalten wird. Der Druckzyklus schließt etwa einen 10minütigen Zeitraum, 206,84 barg (3000 psig), gefolgt von einem Druckabfall von etwa 68,95 barg (1000 psig) und dann zurück auf 206,84 barg (3000 psig) Druck ein. Der Behandlungszeitraum ist etwa 81 Minuten. Die Linsen werden aus den Grundkrümmungsformhälften entformt.
Beispiel VII: Hydrophile Kontaktlinsen und fixierte Formhälften werden wie in Beispiel I beschrieben behandelt, jedoch wird ein 10 Gew.-% Isopropylalkohol/90 Gew.-% Kohlendioxid-SCF-Gemisch anstelle des 100% Kohlendioxid in Beispiel 1 verwendet. Der Druck ist 206,84 barg (3000 psig), während die Temperatur 30ºC ist. Der Behandlungszeitraum ist etwa 100 Minuten. Die Linsen werden aus den Formhälften entformt. Der mittlere gewichtsprozentige Anteil an Extrahierbarem in den Linsen ist etwa 1,6.
Beispiel VIII (Vergleich): Hydrophile Kontaktlinsen werden aus Formen entformt. Die Linsen werden für etwa 15 Stunden in Isopropylalkohol getaucht. Der gebrauchte Alkohol wird durch frischen Alkohol ersetzt und die Linsen werden wiederum etwa 8 Stunden einweichen lassen. Der mittlere gewichtsprozentuale Anteil an Extrahierbarem in den Linsen ist etwa 1, 2. Die Ergebnisse sind im Vergleich mit Beispiel VII in Tabelle I angegeben. Tabelle I
In allen Beispielen werden die Linsen, die an den Vorderkrümmungsformhälften fixiert sind, entformt. Änderungen beim Entformen treten nur bei Linsen auf, die an den Grundkrümmungsformhälften fixiert sind.
Beispiele V und VI erläutern, daß Kontaktlinsen aus Linsenformen anschließend an Polymerisationsschritte durch Anwendung von überkritischen Kohlendioxid-/Isopropanylalkohol-Fluids entformt werden können. Entformungsprobleme in Beispielen I bis VI sind wahrscheinlich ein Ergebnis von nicht optimierten Bedingungen und/oder Fixierungsproblemen, d. h. ungeeignete Anordnung der Linsen und Formhälften innerhalb des SCF-Behandlungsraums.
Außerdem zeigt ein Vergleich von Beispiel VII mit Vergleichsbeispiel VIII, daß die Extraktion von Linsen mit überkritischen Fluids ein extrahierbares Maß erzeugt, das mit der Extraktion von chargenweisem Einweichen in Isopropylalkohol, allerdings bei deutlich vermindertem Zeitraum, vergleichbar ist.
Beispiel IX: Etwa 51,5 g (50 mMol) Perfluorpolyether Fomblin® ZDOL (von Ausimont S. p.A., Mailand) mit einem mittleren Molekulargewicht von 1030 g/Mol und mit 1,96 mkguiv./g Hydroxylgruppen wird gemäß Endgruppentitration in einen Dreihalskolben, zusammen mit 50 mg Dibutylzinndilaurat, gefüllt. Der Kolbeninhalt wird auf etwa 20 mbar unter Rühren evakuiert und anschließend mit Argon entlastet. Dieser Vorgang wird zweimal wiederholt. Etwa 22,2 g (0,1 Mol) frisch destilliertes, unter Argon gehaltenes Isophorondiisocyanat, werden anschließend im Gegenstrom von Argon zugegeben. Die Temperatur in dem Kolben wird durch Kühlen mit einem Wasserbad unterhalb etwa 30ºC gehalten. Nach Rühren über Nacht bei Raumtemperatur ist die Umsetzung vollständig. Isocyanattitration ergibt einen NCO-Gehalt von etwa 1,40 mÄquiv./g (Theorie: 1,35 mÄquiv./g).
Etwa 202 g des α,ω-Hydroxypropyl-endständigen Polydimethylsiloxans KF-6001 von Shin-Etsu mit einem mittleren Molekulargewicht von 2000 g/Mol (1,00 mÄquiv./g Hydroxylgruppen gemäß Titration) werden in einen Kolben eingeführt. Der Kolbeninhalt wird auf etwa 0,1 mbar evakuiert und mit Argon entlastet. Dieser Vorgang wird zweimal wiederholt. Das entgaste Siloxan wird in etwa 202 ml frisch destilliertem Toluol, unter Argon gehalten, gelöst und etwa 100 mg Dibutylzinndilaurat (DBTDL) werden zugegeben. Nach vollständiger Homogenisierung der Lösung wird der gesamte mit Isophorondiisocyanat (IPDI) umgesetzte Perfluorpolyether unter Argon zugegeben. Nach Rühren über Nacht bei Raumtemperatur ist die Umsetzung vollständig. Das Lösungsmittel wird unter Hochvakuum bei Raumtemperatur abgestreift. Mikrotitration zeigt etwa 0,36 mÄquiv./g Hydroxylgruppen (Theorie 0,37 mÄquiv./g).
Etwa 13,78 g (88,9 mMol) 2-Isocyanatoethylmethacrylat (IEM) werden unter Argon zu 247 g des α,ω-Hydroxypropyl-endständigen Polysiloxan-Perfluorpolyetherpolysiloxan-Drei- Block-Copolymers (ein Drei-Block-Copolymer mit einem stöchiometrischen Mittel, allerdings liegen auch andere Blocklängen vor) gegeben. Das Gemisch wird bei Raumtemperatur drei Tage gerührt. Mikrotitration zeigt dann keine Isocyanatgruppen mehr an (Detektionsgrenze 0,01 mÄquiv./g). Etwa 0,34 mÄquiv./g Methacrylgruppen werden gefunden (Theorie 0,34 mÄquiv./g).
Das in dieser Weise hergestellte Macromer ist vollständig farblos und klar. Es kann an der Luft bei Raumtemperatur in Abwesenheit von Licht ohne jegliche Molekulargewichtsänderung einige Monate gelagert werden.
Etwa 10,0 g des Macromers werden in 3,3 g Ethanol (Fluka, puriss. p. a.) gelöst. Nach vollständiger Homogenisierung der Lösung werden etwa 4,0 g 3-Tris(trimethylsiloxy)- silylpropylmethacrylat (TRIS von Shin-Etsu, Produkt-Nr. KF- 2801), etwa 5,9 g frisch destilliertes Dimethylacrylamid (DMA), etwa 0,1 g Blemer® QA (ein Methacrylat mit quaternären Ammoniumsubstituenten, Linz Chemie) und etwa 100 mg Photostarter Darocur® 1173 (Ciba) zugegeben. Die Lösung wird durch eine Teflonmembran mit einer Porenbreite von 0,45 mm unter Argondruck von etwa 1 bis 2 Atmosphären filtriert.
Die filtrierte Lösung wird in einem Kolben in flüssigem Stickstoff gefroren, der Kolben wird unter Hochvakuum evakuiert und die Lösung wird bei verschlossenem Kolben auf Raumtemperatur zurückkehren lassen. Dieser Entgasungsvorgang wird zweimal wiederholt. Der die Macromer/Comonomerlösung enthaltende Kolben wird dann in eine Glovebox mit einer inerten Gasatmosphäre überführt, wobei die Lösung in staubfreie Polypropylen-Kontaktlinsenformen pipettiert wird. Die Formen werden geschlossen und die Polymerisation wird unter gleichzeitigem Vernetzen durch UV-Bestrahlung bewirkt. Die Formen werden dann geöffnet und in Isopropanol angeordnet, so daß die erhaltenen Linsen aus den Formen quellen. Die Linsen werden 24 Stunden mit nahezu kontinuierlicher Erneuerung von Isopropylalkohol extrahiert. Anschließend werden die Linsen unter Hochvakuum getrocknet.
Nach der Herstellung werden die Linsen über Nacht unter Vakuum getrocknet. Ein Behandlungssystem Autoclave Engineering Model EP-2000 Supercritical CO&sub2;-Extraktionsgefäß wird mit 7 Linsen beschickt. Das Extraktionsgefäß wird mit Kohlendioxid gefüllt und der Druck wird auf etwa 202,6 bar (200 Atmosphären) bei einer Temperatur von etwa 30ºC angehoben. Das Gefäß wird für etwa 10 Minuten ins Gleichgewicht bringen lassen.
Die Linsen werden mit einem Strom mit einem Volumenverhältnis 80 : 20 von Kohlendioxid/Isopropylalkohol (CO&sub2;/IPA) bei etwa 202,6 bar (200 Atmosphären) und einer Temperatur von etwa 30ºC extrahiert. Die Strömungsgeschwindigkeit wird nahezu bei etwa 1,0 Milliliter/Minute gehalten. Die Extrakte werden mit einer Festphasenabsorptionsfalle bei etwa -10ºC gesammelt und dann bei etwa 100ºC durch etwa 3,0 Milliliter Isopropanolwaschung pro Falle desorbiert. Gravimetrische Analyse der gesammelten Extraktrückstände wird nach Entfernung von Isopropanol durch Anwenden von Stickstoffstrom unter Vakuum ausgeführt.
Der vorangehende Extraktionszyklus wird insgesamt zehnmal angewendet. Das Verfahren wird für einen weiteren Satz von 7 Linsen wiederholt. Der gewichtsprozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen wird durch Summieren der Gewichte an entfernten extrahierbaren Stoffen und Division des Ergebnisses durch die Summe der extrahierten Linsengewichte ermittelt. Der mittlere Gewichtsprozentsatz an entfernten extrahierbaren Stoffen ist etwa 6,0%.
Beispiel X: Kontaktlinsen werden gemäß Beispiel IX hergestellt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX beschrieben ausgeführt, wobei (a) ein 70 : 30 CO&sub2;/IPA- Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-Strom und (b) eine Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 5 anstatt 10 ausgeführt wird. Der mittlere gewichtsprozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, ermittelt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 6,1%.
Beispiel XI: Kontaktlinsen werden gemäß Beispiel IX hergestellt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX beschrieben ausgeführt, wobei (a) ein 70 : 30 CO&sub2;/IPA- Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-Strom und (b) eine Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 10 ausgeführt wird.
Der mittlere gewichtsprozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, ermittelt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 6,8%.
Beispiel XII: Kontaktlinsen werden gemäß Beispiel IX hergestellt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX beschrieben ausgeführt mit (a) einem 70 : 30-CO&sub2;/IPA- Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-Strom und (b) einer Gesamtzahl von Extraktionszyklen von 2 anstelle von 10.
Der mittlere gewichtsprozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, ermittelt gemäß dem Verfahren in Beispiel IX, ist etwa 4,0%.
Beispiel XIII: In eine Trockenbox unter Stickstoffatmosphäre werden etwa 200 g trockenes PDMS-Dipropoxyethanol (Shin-Etsu) zu einem Behälter gegeben. Isocyanatoethylmethacrylat (IEM) in einer Menge von etwa 2 Mol pro Mol PDMS- Dialkanol wird zu dem Behälter gegeben. Etwa 0,1 Gew.-% Dibutylzinndilaurat (DBTL)-Katalysator auf der Basis des Gewichts von PDMS-Dialkanol wird zusammen mit einem Rührstab zu dem Behälter gegeben. Der Behälter wird in ein Ölbad oberhalb einer Rührplatte getaucht und am Ort mit einer Klammer befestigt. Ein Strom UPC (hochreine) -Luft wird mit etwa 2 psig über das Gemisch strömen lassen. Das Gemisch wird bei Raum temperatur (etwa 22ºC) für etwa 24 Stunden bewegt. Ein iteratives Verfahren folgt, bei dem das Gemisch hinsichtlich des Isocyanatanteils analysiert wird und IEM zugegeben wird, wenn das PDMS-Dialkoxyalkanol nicht vollständig umgesetzt wurde. Das Gemisch wird etwa 24 Stunden weiter gerührt. Das erzeugte Macromer ist ein Siloxan enthaltendes Macromer.
Ein Polymerisationsgemisch wird durch Vermischen von etwa 56 g Siloxan enthaltendes Macromer, etwa 14 g TRIS, etwa 29 g N,N-Dimethylacrylamid (DMA), etwa 1 g Methacrylsäure, etwa 0,5 g Darocur® 1173-Photostarter und etwa 20 g Hexanol hergestellt. Das Gemisch wird etwa 20 Minuten bei Raumtemperatur bewegt.
Anschließend wird das Gemisch über einer Reihe von Gefrier- und Auftauschritten entgast. Der Behälter wird in einem Bad flüssigen Stickstoffs angeordnet und das Gemisch verfestigt. Unterdruck wird an den Behälter bei einem Druck von etwa 200 Millitorr oder weniger für etwa 5 Minuten angelegt. Dann wird der Behälter in einem Bad mit Wasser von Raumtemperatur angeordnet, bis das Gemisch wiederum flüssig ist. Das Verfahren wird insgesamt dreimal ausgeführt.
Das Gemisch wird dann zur Herstellung von Kontaktlinsen polymerisiert. Das Vorpolymerisationsgemisch wird in Polypropylenkontaktlinsenformen in Stickstoffatmosphäre gegossen. Die Polymerisation wird durch Anwenden von UV-Strahlung (etwa 4 bis 6 mW/cm²) für einen Zeitraum von etwa 15 Minuten ausgeführt.
Die Linsen werden in eine Plasma-Beschichtungsvorrichtung überführt, worin sie in einem Methan-"Luft"-Gemisch (der Begriff "Luft", der hier verwendet wird, bedeutet 79% Stickstoff und 21% Sauerstoff) für einen Zeitraum von etwa 5 Minuten behandelt werden. Vorrichtung und Plasma-Behandlungsverfahren wurden von H. Yasuda in "Plasma Polymerization", Academic Press, Orlando, Florida (1985), Seiten 319 und folgende, offenbart.
Extraktion von Linsen wird im wesentlichen wie in Beispiel IX mit (a) einem 70 : 30-CO&sub2;/IPA-Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-Strom und (b) einer Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 5 anstatt 10 ausgeführt.
Der mittlere gewichtsprozentuale Anteil an Extrahierbarem, ermittelt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 0,2%.
Beispiel XIV: Vor der Umsetzung wurde das für die Synthese verwendete Amino-funktionalisierte Polydimethylsiloxan α,ω-Bisaminopropyldimethylpolysiloxan) (X-22-161-C, Shin Etsu, Japan) fein in Acetonitril dispergiert, extrahiert und dann Moleküldestillation unterzogen.
Die nachstehenden Umsetzungen finden unter H&sub2;O-Ausschluß statt. Etwa 200 g gereinigtes Amino-funktionalisiertes Polydimethylsiloxan (0,375 mAguiv. NH&sub2;/g; Mn (VPO) 3400-3900 (VPO, Vapour Pressure Osmometry)), gelöst in etwa 200 ml absolutem THF, werden langsam tropfenweise zu einer Suspension von etwa 13,35 g (75 mlMol) D(+)Gluconsäure-d-lacton in etwa 50 ml absolutem THF gegeben und das Gemisch etwa 24 Stunden bei etwa 40ºC gerührt, bis das Lacton sich vollständig umgesetzt hat. (Verfolgen der Reaktion durch Dünnschichtchromatographie (DC): Kieselgel; i-Propanol/H&sub2;O/Essigsäureethylester 6 : 3 : 1; Anfärben mit Ce(IV)-Sulfat/Phosphormolybdänsäurelösung (CPS-Reagenz)). Nach der Umsetzung wird die Reaktionslösung bis zur Trockne eingeengt und der Rückstand wird unter 3 Pa (0,03 mbar) 48 Stunden getrocknet. 213,3 g α,ω-Bis(3-gluconamidopropyl)polydimethylsiloxan werden erhalten. Titration der Aminogruppen mit Perchlorsäure zeigt eine Umwandlung der Aminogruppen von mehr als 99,8%.
Das Produkt von α,ω-Bis(3-gluconamidopropyl)dimethylpolysiloxan, das vorstehend erhalten wurde (etwa 213,3 g), wird in etwa 800 ml absoluten THF gelöst und die Lösung wird unter Zugabe von katalytischen Mengen von Dibutylzinndilaurat (DBTDL) auf etwa 40ºC erwärmt. Etwa 29,2 g (187,5 mMol) IEM in etwa 20 ml absolutem THF werden tropfenweise zu dieser Lösung über einen Zeitraum von etwa 4 Stunden gegeben. Dies entspricht einer Konzentration von 1, 2 Äquivalenten IEM pro Gluconamideinheit. Die Reaktion wird im Verlauf von 48 Stunden (Verfolgung der Reaktion durch IR-Spektroskopie des Nahbereichs der NCO-Bande) ausgeführt. Die Reaktionslösung wird eingeengt und das Produkt wird in einer braunen Glasflasche unter 3 Pa (0,03 mbar) 24 Stunden getrocknet, während mit Eis gekühlt wird. 227,2 g eines farblosen kautschukelastischen Produkts mit hoher optischer Durchsichtigkeit verbleiben.
Vor der Polymerisation werden das verwendete N,N-Dimethylacrylamid (DMA) und 3-Methacryloyloxypropyltris(trimethylsiloxy)silan (TRIS) durch Destillation von Inhibitoren befreit. Etwa 1,44 g (etwa 14 InNol) DMA und etwa 1,44 g (3, 4 mMol) TRIS werden in einen 50 ml-Rundkolben eingewogen und der Kolben eine halbe Stunde mit N2 gespült, während mit Eis gekühlt wird. Etwa 1,44 g des Macromers werden in einen Rundkolben mit Stickstoffanschluß überführt und etwa 3 Pa (etwa 0,03 mbar) 24 Stunden entgast und dann in 2, 7 g Ethanol gelöst, das vorher für eine halbe Stunde mit N&sub2; gespült wurde. Die anschließende Zubereitung von Proben und die Polymerisation werden innerhalb einer Glovebox unter Sauerstoffausschluß ausgeführt. Das vorstehend genannte Monomergemisch und die Macromerlösung mit dem Zusatz von etwa 0,012 g (0,21 mMol) Darocur® 1172 und das Gemisch wird Mikrofiltration (0,45 mm Filter) unterzogen. Etwa 180 ul dieses Gemisches werden in eine Polypropylenform eingeführt, die dann mit einem geeigneten Deckel aus Polypropylen verschlossen wird. Das Gemisch wird dann mit einer UV-A-Quecksilberhochdrucklampe in Stickstoffatmosphäre 5 Minuten in einem dafür ausgestatteten UV-Ofen bestrahlt. Die Lampen (jeweils 5 der Marke TLK 40W/10R, Philips) sind oberhalb und unterhalb des Halters eingesetzt. Die Bestrahlungsintensität ist 14,5 mW/cm².
Die Polypropylenform wird geöffnet und die fertigen Scheiben oder Linsen werden entfernt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX mit (a) 100% CO&sub2;-Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-CO&sub2;/IPA-Strom und (b) mit einer Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 10 ausgeführt.
Der gewichtsmittlere prozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, bestimmt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 1,6%.
Beisniel XV: Kontaktlinsen werden gemäß Beispiel XIV hergestellt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX beschrieben ausgeführt mit (a) einem 95 : 5-CO&sub2;/IPA- Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-Strom und (b) einer Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 10.
Der gewichtsmittlere prozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, bestimmt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 1,9%.
Beispiel XVI: Kontaktlinsen werden gemäß Beispiel XIV hergestellt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX ausgeführt mit (a) einem 90 : 10-CO&sub2;/IPA-Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-Strom und (b) einer Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 10.
Der gewichtsmittlere prozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, bestimmt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 2,9%.
Beispiel XVII: Kontaktlinsen werden gemäß Beispiel XIV hergestellt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX beschrieben ausgeführt mit (a) einem 80 : 20- CO&sub2;/IPA-Strom und (b) einer Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 10.
Der gewichtsmittlere prozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, bestimmt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 4,7%.
Beispiel XVIII: Kontaktlinsen werden gemäß Beispiel XIV hergestellt. Die Extraktion wird im wesentlichen wie in Beispiel IX ausgeführt mit (a) einem 70 : 30-CO&sub2;/IPA-Strom im Gegensatz zu einem 80 : 20-Strom und (b) einer Gesamtzahl an Extraktionszyklen von 10.
Der gewichtsmittlere prozentuale Anteil an extrahierbaren Stoffen, bestimmt gemäß dem Verfahren von Beispiel IX, ist etwa 5,6%. Tabelle 2
Die Erfindung wurde im einzelnen mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, um dem Leser zu ermöglichen, die Erfindung ohne eine unangemessen hohe Zahl an Versuchen ausführen zu können. Der Fachmann wird jedoch leicht erkennen, daß viele der vorstehend genannten Komponenten und Parameter in einem gewissen Ausmaß geändert oder modifiziert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem werden Titelüberschriften oder dergleichen bereitgestellt, um das Verständnis des Lesers für diese Druckschrift zu erhöhen und sollten nicht als den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränkend verstanden werden. Folglich werden die gewerblichen Schutzrechte der Erfindung nur durch die nachstehenden Ansprüche definiert.

Claims

1. Verfahren zur Entformung von Polymergegenständen aus Formen, umfassend die Schritte:

(1) Bereitstellen eines Stroms eines überkritischen Fluids bei einer vorbestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Druck;

(2) Inkontaktbringen des Polymergegenstands mit dem überkritischen Fluid für einen vorbestimmten Zeitraum, der ausreicht, um den Polymergegenstand aus der Form zu trennen, d. h. zu Entformen, und

(3) Entfernen des überkritischen Fluids von dem Polymergegenstand.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt mechanisches Bewegen des überkritischen Fluids.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der überkritische Fluidstrom in einem turbulenten Strömungsbereich bereitgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Polymergegenstand aus der Form entformt wird, während gleichzeitig unerwünschte Materialien mit dem überkritischen Fluid entfernt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Entfernen Extraktion nichtumgesetzten Monomers, Oligomers und/oder Lösungsmittels aus dem Kern des Polymergegenstand einbezieht.

6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Entfernen Reinigen der Oberfläche des Polymergegenstands von unerwünschten Materialien einbezieht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Polymergegenstand aus der aus medizinischen Vorrichtungen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Polymergegenstand eine ophthalmische Vorrichtung ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Polymergegenstand eine Kontaktlinse ist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des überkritischen Fluidstroms zwischen 0,38 und 18,93 Liter (0,1 und 5 Gallon) pro Minute liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das überkritische Fluid aus der Gruppe, bestehend aus Kohlendioxid, Alkoholen, Hexan, Aceton, Schwefelhexafluorid und Gemischen davon, ausgewählt ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das überkritische Fluid aus der Gruppe, bestehend aus Kohlendioxid, Isopropylalkohol und Gemischen davon, ausgewählt ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das überkritische Fluid Kohlendioxid ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das überkritische Fluid umfaßt:

(a) 70 bis 99 Gew.-% Kohlendioxid und

(b) 1 bis 30 Gew.-% Isopropylalkohol.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das überkritische Fluid umfaßt:

(a) 75 bis 85 Gew.-% Kohlendioxid und

(b) 15 bis 25 Gew.-% Isopropylalkohol.

16. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Druck zwischen 4,12 MPa und 34,35 MPa (600 und 5000 psia) liegt und die Temperatur zwischen 21 und 45ºC liegt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Druck zwischen 6,18 MPa und 20,61 MPa (900 und 3000 psia) liegt und die Temperatur zwischen 21 und 35ºC liegt.

18. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend den Schritt mechanisches Bewegen des überkritischen Fluids zur Herstellung eines turbulenten Strömungsbereichs,

wobei das überkritische Fluid 70 bis 99 Gew.-% Kohlendioxid und 1 bis 30 Gew.-% Isopropylalkohol umfaßt,

wobei die Strömungsgeschwindigkeit des überkritischen Fluidstroms zwischen 0,38 und 18, 93 Liter (0,1 und 5 Gallon) pro Minute liegt und

wobei der Polymergegenstand eine ophthalmische Vorrichtung ist.

19. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Polymergegenstand eine Kontaktlinse ist, die aus einem Gemisch, das ein copolymerisierbares Macromer und zwei oder mehrere copolymerisierbare Monomere umfaßt, hergestellt ist.