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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen
eine Anordnung von mehreren optischen Krümmungsformen, die aus einem
einzigen festen Polymer gebildet sind, und insbesondere betrifft
die Erfindung eine Anordnung von mehreren Vorderkrümmungsformen, die
aus einem einzigen festen Polymerstück gebildet sind, wobei die
Anordnung von Vorderkrümmungsformen
in einem anschließenden
Produktionsverfahren zum Formen von Augenlinsen in Formanordnungen
verwendet wird, von denen jede eine Vorderkrümmungsform und eine in einem
Abstand angeordnete Hinterkrümmungsform
aufweist, wobei eine geformte Linse, wie eine Kontaktlinse, dazwischen
geformt wird.
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2. Diskussion
des Standes der Technik
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Mit dem Zuwachs der Augenlinsenindustrie insbesondere
der Industrie, die häufig
auszutauschende Kontaktlinsen bereitstellt, nahm die Anzahl der
herzustellenden Kontaktlinsen drastisch zu. Dies hat die Hersteller
veranlaßt,
sich um automatische Verfahren und Vorrichtungen zu bemühen, welche
für automatische
Verfahren geeignet und leistungsstark sind.
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Es ist allgemein bekannt, Augenlinsen,
wie weiche Hydrogel-Kontaktlinsen, herzustellen, indem ein Monomer
oder eine Monomermischung in einer Form geformt werden, die z. B.
aus Polystyren oder Polypropylen besteht.
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Beispiele für diesen Stand der Technik
können
in den U.S. Patenten 5,039,459, 4,889,664 und 4,565,348 aufgefunden
werden, wobei das zuletztgenannte die Basis für den Oberbegriff von Anspruch
1 bildet. Diese Patente geben die Notwendigkeit für eine Polystyren-Form
an, in welcher die Materialien, die chemischen Eigenschaften und
die Verfahrensschritte derart ein gestellt werden, dass die Formabschnitte
nicht mit Kraft getrennt werden müssen, was der Fall wäre, wenn
sie an den Linsen oder aneinander haften würden. Im Gegensatz zu den oben
erwähnten
Polystyren-Formen betrifft ein anderes Beispiel die Verwendung von
Polypropylen- oder Polyethylen-Formen, was in dem U.S. Patent 4,121,896
beschrieben ist.
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Die Formanordnung zum Formen einer
Augenkontaktlinse umfasst üblicherweise
einen unteren konkaven Formabschnitt, der als Vorderkrümmungsabschnitt
bezeichnet wird, und einen oberen konvexen Formabschnitt, der als
Hinterkrümmungsabschnitt
bezeichnet wird. Die konkave Fläche
des unteren Vorderkrümmungsabschnitts
und die konvexe Fläche
des oberen Hinterkrümmungsabschnitts
definieren dazwischen einen Formhohlraum für eine Kontaktlinse.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist eine Hauptaufgabe der
Erfindung, eine Anordnung von mehreren optischen Krümmungsformen
bereitzustellen, die aus einem einzigen festen Polymerstück gebildet
sind, wobei die Anordnung von optischen Krümmungsformen in einem anschließenden Produktionsverfahren
verwendet wird, um Augenlinsen in Formanordnungen zu formen, von
denen jede eine Vorderkrümmung und
eine in einem Abstand liegende Hinterkrümmung aufweist, wobei eine
geformte Linse, wie eine Kontaktlinse, dazwischen geformt wird.
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Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch
1 ein Spritzgießverfahren
zum Formen einer Anordnung von mehreren Vorderkrümmungsformen in ein einziges
Polymerstück,
wobei vier Vorderkrümmungsformen
symmetrisch um einen einzelnen zentralen Polymerspritzeinlauf angeordnet
sind. Bei dieser Anordnung fließt
das geschmolzene Polymer, die Kunststoffschmelze radial von dem
Polymerspritzeinlauf relativ gleichmäßig in alle Richtungen nach
außen
zu den vier Vorderkrümmungen,
um ein gemeinsames, geformtes Polymerstück zu bilden. Bei einem Druckspritzgießverfahren
wird der Druck auf das geschmolzene Polymer relativ konstant gehalten,
und die Form wird während
des Formarbeitsschritts mechanisch kollabieren.
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Nach der Lehre der Erfindung fließt das geschmolzene
Polymer durch die Spritzeinlauföffnung, um
in die Anordnungsformen fließen
und um die Anordnungsform gleichmäßig, konsistent und laminar zu
füllen,
wodurch sich die Scherspannungen in annehmbaren Grenzen ergeben,
um eine einheitliche Schrumpfung und verwerfungsfreie optische Krümmungsformen bereitzustellen,
die einheitliche physikalische Eigenschaften und akzeptable optische
Eigenschaften aufweisen.
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Die Erfindung bildet eine Anordnung
von Vorderkrümmungsformen
derart, dass eine merkliche Verringerung der Eigenspannung erreicht
wird, die in der sich ergebenden Anordnung von Vorderkrümmungsformen
innewohnt oder eingeschlossen ist. Dies führt zu einer beträchtlichen
Verringerung von Verwerfung und Schrumpfung jeder Vorderkrümmungsform,
welche nicht optisch beansprucht ist, und ein anschließendes Formen
einer Augenlinse ergibt sich, welche nicht optisch beansprucht ist.
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Außerdem kann die Anordnung von
Vorderkrümmungsformen
als eigene Trägerpalette
zum Platzieren und Ausrichten des Produkts während der anschließenden Produktionsarbeitsschritte
dienen. Dies eliminiert ein Produktionserfordernis für Trägerpaletten,
um die separaten Vorderkrümmungsformen zu
positionieren und auszurichten, wenn jede separate Vorderkrümmungsform
genau positioniert ist und durch die Anordnung von Vorderkrümmungsformen ausgerichtet
ist. Daraus ergibt sich eine erhebliche Verringerung der Komplexität der Produkthandhabeanforderungen
der Produktionsarbeitsschritte.
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Eine bevorzugte Ausführung der
Erfindung betrifft das Formen einer Anordnung von Vorderkrümmungsformen;
allerdings ist die Erfindung genauso dafür geeignet, eine Anordnung
von Hinterkrümmungsformen
aus einem einzigen festen Polymerstück gemäß einer alternativen Ausführung zu formen.
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Die Erfindung betrifft ein Spritzformen
zum Bilden einer im Wesentlichen runden Formkrümmung mit einigermaßen standardisierten
Verarbeitungsparametern. Die Ausführung der Erfindung überwindet Probleme,
die bei bekannten Ausführungen
vorkommen, vor allem im Hinblick auf Spannung, differentielle Schrumpfung
(Fußballeffekt
(football effect)), Anordnung, Einheitlichkeit zwischen Linsen und
Teilen sowie Kosten.
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Die Ausführung der Erfindung stellt
einen zentralen Polymerspritzeinlauf und vier Linsen bereit, die
symmetrisch um den Polymerspritzeinlauf positioniert sind. Das geformte
Teil kann in Abmessungen ausgeführt
sein, die den bereits existierenden Teilen entsprechen, und daher
kann eine bereits existierende Hydrationseinheit und ein bereits
existierendes Hydrationsverfahren bei der vorliegenden Produktionslinie
unverändert
bleiben.
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Entsprechend der hier beschriebenen
Lehre, stellt die Erfindung ein Spritzgießverfahren zum Formen einer
Anordnung von mehreren optischen Krümmungsformen in ein einziges
einheitliches, festes Polymerstück
bereit, wobei eine Anordnungsform mehrere optische Krümmungsformen
definiert, die symmetrisch um einen einzigen zentralen Polymerspritzeinlauf
angeordnet sind. Bei dieser Anordnung fließt das geschmolzene Polymer
im Wesentlichen einheitlich radial von dem Polymerspritzeinlauf
in alle Richtungen nach außen
zu den mehreren optischen Krümmungsformen,
um ein einheitliches geformtes Polymerstück zu bilden, das innerhalb
der Anordnungsform geformt wird. Hieraus ergeben sich eine erhebliche
Verringerung des Restspannungsbetrags, der in jeder optischen Krümmungsform
innewohnt, und eine erhebliche Verringerung von Verwerfungen und
Schrumpfungen jeder optischen Krümmungsform;
und ein anschließendes
Formen einer Augenlinse folgt, die optisch nicht beansprucht ist.
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Detaillierter umfaßt die Anordnungsform
vorzugsweise vier optische Krümmungsformen,
die symmetrisch um den zentralen Polymerspritzeinlauf positioniert
sind. Während
eines Druckeinspritzformvorgangs wird der Druck auf das geschmolzene
Polymer relativ konstant gehalten, und die Anordnungsform kollabiert
selbsttätig,
um eine Volumenschrumpfung in der Anordnungsform zu veranlassen.
Außerdem
kann die Anordnung von optischen Krümmungsformen als eigener Palettenträger zum
Platzieren und Ausrichten des Produkts während anschließender Produktionsvorgänge dienen,
wodurch Produktionserfordernisse für Trägerpaletten eliminiert werden,
um separate optische Krümmungsformen
zu positionieren und auszurichten, wenn jede separate optische Krümmungsform
genau durch die Anordnung von optischen Krümmungsformen positioniert und ausgerichtet
wird. Bei einer bevorzugten Ausführung der
Erfindung wird eine Anordnung von Vorderkrümmungsformen gebildet; jedoch
ist die Erfindung genauso dafür
geeignet, eine Anordnung von Hinterkrümmungsformen aus einem einzigen
festen Polymerstück
bei einer alternativen Ausführung
formen zu können.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die obenstehenden Gegenstände und
Vorteile der Erfindung für
eine Anordnung von mehreren optischen Krümmungsformen, die aus einem
einzigen festen Polymerstück
geformt sind, können
von einem Fachmann mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung
bevorzugten Ausführung
anhand der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, wobei ähnliche
Bauteile mit identischen Bezugsziffern bei allen Ansichten versehen
sind, wobei:
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1 eine
Draufsicht eines einzelnen, festen, geformten Polymerstücks, das
entsprechend der Lehre der Erfindung in einem Druckspritzformverfahren
geformt ist, wobei zwei Sätze
von vier Vorderkrümmungen
jeweils symmetrisch um einen zentralen Polymerspritzeinlauf geformt
sind;
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2 eine
Seitenansicht der geformten polymeren Vorderkrümmungsformanordnung gemäß 1;
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3 ein
Verfahrensflussdiagramm, das die wesentlichen Verfahrensschritte
der Erfindung angibt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung betrifft ein Spritzformverfahren von
im Allgemeinen rund gestalteten Krümmungsteilen mit im Wesentlichen
standardierten Verarbeitungsparametern, und überwindet Nachteile der bekannten
Ausführungen
im Hinblick auf Spannung, differentielles Schrumpfen (Fußball-Effekt
(football effect)), Anordnung, Gleichmäßigkeit zwischen Linsen und
Teilen sowie Kosten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Druckspritzformverfahren
zum Formen einer Anordnung von mehreren Vorderkrümmungsformen aus einem einzigen
einstückigen
festen Polymerstück.
Vier Vorderkrümmungsformen
sind symmetrisch um einen zentralen Polymerspritzeinlauf angeordnet,
und die Polymerkunststoffschmelze fließt von dem Polymerspritzeinlauf
radial nach außen
zu den vier umgebenden Vorderkrümmungsformen,
um ein einziges gemeinsames, einteiliges, geformtes Polymerstück zu bilden.
Bei einem derartigen Druckeinspritzformverfahren wird der Druck
auf das geschmolzene Polymer relativ konstant gehalten, und die
Form kollabiert selbsttätig
während
des Formverfahrens, was allgemein bekannt ist.
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Bezugnehmend auf die Figuren sind
im Detail 1 eine Draufsicht
und 2 eine Seitenansicht
eines einzelnen festen geformten Polymerstücks 10, das eine Anordnung
von Vorderkrümmungsformen
bildet, welche nach der Lehre der Erfindung in einem Druckspritzformverfahren
geformt sind. Bei der Ausführung
gemäß 1 und 2 wird ein erster Satz von vier Vorderkrümmungsformen 12 symmetrisch
um einen ersten zentralen Polymerspritzeinlauf geformt, der bei 14 positioniert
ist, und ein zweiter Satz von vier Vorderkrümmungsformen 16 wird
ebenfalls symmetrisch um einen zweiten zentralen Polymereinspritzeinlauf
geformt, der bei 18 positioniert ist.
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Jede Vorderkrümmungsform 12 oder 16 definiert
eine innere konkave Fläche 20,
s. 2, welche die Vorderseite
einer Kontaktlinse bildet, die zwischen der Anordnung von Vorderkrümmungs-
und Hinterkrümmungsformen
geformt wird, wenn die Vorderkrümmungsformen
mit einer entsprechenden Krümmungsform
zusammengebracht wird.
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Die Anordnung 10 umfasst
eine Mehrzahl von vier nach unten abhängenden, vorderen und hinteren
Stegen 22, zwei nach unten hängenden Seitenstegen 24 und
einem nach unten hängenden
mittigen Steg 26, welche vorgesehen sind, um die Anordnung auf
einer glatten Fläche
zu halten. Jedoch sollte klar sein, dass die Anordnung 10 in
ihrer einfachsten Ausführung
irgendeine annähernd
kreisförmige
Gestalt mit oder ohne Haltestege annehmen kann, obwohl die Haltestege
normalerweise in irgendeiner Form notwendig sind.
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Bei unterschiedlichen Ausführungen
können die
mehreren Vorderkrümmungsformen
irgendeine gewünschte
Zahl von Vorderkrümmungsformen
umfassen, die symmetrisch um den zentralen Polymerspritzeinlauf
angeordnet sind.
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Die Erfindung bildet eine Anordnung
von Vorderkrümmungsformen
auf eine Weise, dass eine erhebliche Verringerung des Eigenspannungsbetrags verzeichnet
werden kann, der in jeder Vorderkrümmungsform innewohnt. Hieraus
ergibt sich eine erhebliche Verringerung von Verwerfung und Schrumpfung
jeder Vorderkrümmungsform,
welche nicht optisch beansprucht ist, und ein anschließendes Formen
einer Augenlinse folgt, welche nicht optisch beansprucht ist.
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Außerdem kann die Anordnung von
Vorderkrümmungsformen
selbst als eine Trägerpalette
zum Platzieren und Ausrichten des Produkts während der anschließenden Produktionsverfahrensschritte
dienen. Dieses eliminiert ein Produktionserfordernis für Trägerpaletten,
um diese separaten Vorderkrümmungsformen
zu positionieren und auszurichten, wenn jede separate Vorderkrümmungsform
durch die Anordnung von Vorderkrümmungsformen
genau positioniert und ausgerichtet ist. Hieraus ergibt sich eine signifikante
Verringerung der Komplexität
der Produkthandhabebedingungen für
das Produktionsverfahren.
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Zudem kann das geformte Teil mit
Abmessungen ausgeführt
sein, um exakt denselben Raumbedarf zu belegen, wie es bei drei
existierenden Teilen der Fall ist, und daher müssen aufgrund der Anpassung
einer Anordnung von Vorderkrümmungsformen
an die vorliegende Kontaktlinsenproduktionslinie die bereits existierende
Hydrationseinheit und das Verfahren der vorliegenden Produktionslinie nicht
geändert
werden.
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Eine Reihe von 13 sequenziellen Zeitmessungen
wurde während
des Druckspritzformens einer Anordnung von vier Vorderkrümmungsformen genommen,
die aus einen einzigen Polymerstück
geformt sind und denjenigen ähnlich
sind, die in einer Hälfte
der Darstellung von 1 und 2 gezeigt sind, Punkt-zu-Punkt-Zeitmessungen, Punkt-zu-Punkt-Druckmessungen,
Druckpunkt-zu-Punkt-Temperaturmessungen und Bauteil-Scherbeanspruchungsmessungen
bei 13 sequenziellen Zeitmessungen dargestellt ist. Die Messungen
und die Analyse zeigten Zustände,
die für das
erfindungsgemäße Verfahren
sehr gut sind.