DE69721663T2

DE69721663T2 - Mehrfach-Spritzgiessform mit Oberflächenkrümmung hergestellt aus einem Kunststoff-Stuck

Info

Publication number: DE69721663T2
Application number: DE69721663T
Authority: DE
Inventors: Victor Lust; Daniel G. Boone; Robert E. Labelle; Dennis M. Jones; Robert G. Petit
Original assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Current assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: ATE239609T1; AU3416697A; SG71718A1; DE69721663D1; JPH10156887A; US5938988A; CA2213185C; EP0825013B1; EP0825013A1; MX9706295A; CA2213185A1; TW352360B; AU727877B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
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.
2. Diskussion des Standes der Technik
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.
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.
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.
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.
ABRISS DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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:
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;
2 eine Seitenansicht der geformten polymeren Vorderkrümmungsformanordnung gemäß 1;
3 ein Verfahrensflussdiagramm, das die wesentlichen Verfahrensschritte der Erfindung angibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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.
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.
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.
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.
Bei unterschiedlichen Ausführungen können die mehreren Vorderkrümmungsformen irgendeine gewünschte Zahl von Vorderkrümmungsformen umfassen, die symmetrisch um den zentralen Polymerspritzeinlauf angeordnet sind.
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.
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.
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.
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.

Claims

Spritzgießverfahren zum Formen einer Anordnung von mehreren optischen Krümmungsformen (12) in ein einziges einteiliges festes Polymerstück (10), wobei mehrere optische Krümmungsformen symmetrisch um einen einzelnen zentralen Polymerspritzeinlauf (14, 18) in einer Anordnungsform angeordnet sind und die Polymerschmelze von dem Polymerspritzeinlauf durch die Anordnungsform hindurch, nach außen zu den mehreren optischen Krümmungsformen (12) fließt, um ein einheitliches Polymerformstück (10) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer von dem Spritzeinlauf (14, 18) in alle Richtungen radial nach außen fließt, um jede Krümmungsform zu bilden, wodurch sich eine erhebliche Verringerung des Eigenspannungsbetrags in jeder Krümmungsform (12) ergibt, ein Wölben und Schrumpfen jeder optischen Krümmungsform (12) erheblich abgeschwächt werden und anschließend eine Kontaktlinse gegossen wird, die nicht optisch belastet ist.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 1 mit einem Druckspritzgießverfahren, während dessen der Druck auf die Polymerschmelze verhältnismäßig konstant gehalten wird und die Anordnungsform mechanisch einfällt, um ein Volumenschrumpfen der Anordnungsform während des Formvorgangs hervorzurufen.
Spritzgießverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Anordnung der optischen Krümmungsformen (12) als ihre eigene Trägerpalette zum Plazieren und Ausrichten eines Gegenstands während aufeinanderfolgender Fertigungsvorgänge fungiert, wodurch ein Produktionserfordernis für Trägerpaletten zum Positionieren und Ausrichten separater optischer Krümmungsformen eliminiert wird, weil jede optische Krümmungsform von der Anordnung der optischen Krümmungsformen genau positioniert und ausgerichtet wird.
Spritzgießverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüchen mit einem Verfahren zum Formen einer Anordnung optischer Vorderkrümmungsformen (12) in ein einziges einteiliges festes Polymerstück (10).
Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Verfahren zum Formen einer Anordnung von Hinterkrümmungsformen in ein einziges einteiliges festes Polymerstück (10).
Spritzgießverfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Anordnungsform vier optische Krürmmungsformen (12) umfasst, die symmetrisch um den zentralen Polymerspritzeinlauf (14, 18) positioniert sind.