DE69827481T2

DE69827481T2 - Giessverfahren

Info

Publication number: DE69827481T2
Application number: DE69827481T
Authority: DE
Inventors: Peter Herbrechtsmeier; Karl-Albert Baur; Roger Biel; John Wymondham GOLBY; Roland Hauck; Peter Hagmann; Axel Heinrich; Otto Kretzschmar; Therese Anette LANG; Achim Müller; Thomas Schulz; Bernhard Seiferling; Werner Steffan
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2018-03-24
Also published as: AR011459A1; BR9807894A; WO1998042497A3; AU7209398A; NO994654L; ID29303A; ZA982473B; IL131549A0; NZ337346A; ATE281927T1; AU731550B2; CN1075439C; TW422772B; JP4125793B2; EP0969956B1; WO1998042497A2; NO994654D0; CN1251065A; EP0969956A2; DE69827481D1

Description

Die Erfindung betrifft weitgehend die Formtechnologie. Insbesondere betrifft die Erfindung Formvorgänge für ophthalmische Linsen. In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung Formvorgänge für Kontaktlinsen.
Die Bildung von Gegenständen durch Dosieren eines polymerisierbaren und/oder vernetzbaren flüssigen Materials in eine Form wurde auf einer großen Vielzahl von technischen Gebieten eingesetzt. Besonderes Interesse gilt der Formung von medizinischen Vorrichtungen, wie ophthalmischen Linsen. Eine Art von ophthalmischen Linsen, die in großem Umfang zur Sehschärfenkorrektur verwendet wird, ist die Kontaktlinse.
Kontaktlinsen werden in einer Vielzahl von Vorgängen hergestellt. Ein traditioneller Ansatz der Linsenherstellung ist die Formung eines Linsenrohlings durch Polymerisation von flüssigen Monomeren in einer Linsenrohlingsform, anschließend mechanisches Drehen des Linsenrohlings zur fertigen Kontaktlinse. Typischerweise werden diese gedrehten Linsen einem anschließenden Polierschritt unterzogen, um Unzulänglichkeiten, die während des Drehvorgangs entstanden sind, zu entfernen. Vor kurzem wurden doppelseitige Formvorgänge bzw. Verfahren entwickelt (DSM). Diese Vorgänge beziehen im Allgemeinen das Dosieren eines flüssigen Monomers in eine Matrizenformhälfte, Zusammenfügen einer Patrizenformhälfte auf die Matrize und dann Anwenden von Ultraviolettlichtstrahlung zum Polymerisieren der Monomere, ein. Die bei einem DSM-Verfahren aus den Formen entfernten polymerisierten Linsen erfordern gewöhnlich kein Oberflächenpolieren, aber anschließende Extraktion von nicht umgesetztem Monomer oder Lösungsmittel ist gewöhnlich erforderlich.
US-Patent 5 508 317, erteilt für Beat Müller am 16. April 1996, offenbart deutliche Verbesserungen in der Chemie des polymerisierbaren Materials zum Formen bzw. Gießformen ophthalmischer Linsen durch Bereitstellung eines Verfahrens zum Formen von Kontaktlinsen ohne das Erfordernis, nicht umgesetztes Monomer oder Lösungsmittel zu entfernen. Das Patent offenbart eine wasserlösliche Prepolymerzusammensetzung, die in Linsenformen dosiert werden kann und in wenigen Sekunden ohne das Erfordernis anschließender Extraktionsschritte zur Bildung einer fertigen Kontaktlinse mit optischer Qualität vernetzt wird.
Die europäische Patentanmeldung 637 490, veröffentlicht am B. Februar 1995, offenbart einige außergewöhnliche Verfahren zum Formen von Prepolymermaterialien von US-Patent 5 508 317. Eine Ausführungsform von der Erfindung bezieht Einführen von vernetzbarem Material in eine zweiteilige Form ein, wobei die Formhälften einen geringen Abstand voneinander halten, sodass ein dünner ringförmiger Spalt zwischen ihnen gebildet wird. Der Spalt ist in fluider Kommunikation mit dem Formhohlraum, sodass überschüssiges Prepolymer durch den Spalt entweichen kann. Vernetzen des Prepolymers findet durch Anwenden von Strahlung, beispielsweise UV-Licht, statt, wobei der Einfall der Strahlung auf den Formhohlraum eingeschränkt wird, indem der Lichteinfall maskiert, d.h. blockiert wird, auf die Bereiche außerhalb des Formhohlraums.
Verbesserungen im Wirkungsgrad der Formvorgänge sind jedoch immer noch wünschenswert. Daher besteht ein Bedarf für Verbesserungen im Formungsherstellungsvorgang, die die Produktzykluszeit vermindern, die Qualität des fertigen Produkts erhöhen, die Produktkonsistenz verbessern und den Verbrauch von Verarbeitungsmaterialien vermindern. Außerdem sind immer Verminderungen des Einflusses auf die Umwelt wünschenswert, beispielsweise durch Verminderung der Anzahl von Formen, die wieder aufbereitet und/oder verworfen werden müssen. Die europäische Patentanmeldung 183 324 A2 beschreibt eine zyklische Verarbeitungsanlage zur Herstellung von organischen Linsen, die aus Paaren von miteinander übereinstimmenden Formhälften besteht. Darin müssen die Formen mehrere Male in verschiedene Verarbeitungsbehälter überführt werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung des Wirkungsgrads von Formvorgängen, insbesondere von Formvorgängen für Kontaktlinsen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Erhöhung der Konsistenz und Qualität von Formvorgängen, insbesondere von Formvorgängen für Kontaktlinsen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Verminderung von Materialmengen, die bei Formvorgängen verbraucht werden, insbesondere bei Formvorgängen für Kontaktlinsen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist außerdem die Verminderung des Einflusses von Formvorgängen, insbesondere von Formvorgängen für Kontaktlinsen, auf die Umwelt.
Diese Aufgaben und weitere Vorteile können durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, bzw. erzielt werden. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
1 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrensfließdiagramms gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2A veranschaulicht eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Formwerkzeugs in offener Lage.
2B zeigt eine Endschnittansicht der Ausführungsform des Formwerkzeugs von 2A in offener Lage.
2C zeigt eine Endschnittansicht der Ausführungsform des Formwerkzeugs von 2A in geschlossener Lage.
3 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung zur Dosierung von Prepolymer in eine Linsenformhälfte.
4 zeigt eine Ausführungsform des Begutachtungsschritts des mittleren Linsenkörpers der Erfindung.
5A zeigt eine Endquerschnittsansicht der anfänglichen linearen Bewegung der Patrizenhälfte beim Formöffnungsschritt.
5B zeigt eine Endquerschnittsansicht die letzte gelenkmäßige Bewegung der Patrizenformhälfte bei dem Formöffnungsschritt.
6 zeigt eine Querschnittsansicht von einer Ausführungsform des Formhälftenreinigungsschritts, der anschließend an das Formen bzw. Gießen stattfindet.
7A–C erläutern die Bewegung einer Linse von einer Patrizenformhälfte zu einer Matrizenformhälfte in einer Seitenquerschnittsansicht.
8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Begutachtungsvorgangs zum Begutachten der Peripherie einer ophthalmischen Linse.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von ophthalmischen Linsen, wobei ein Teil zyklisch ist und wobei die Formhälfte oder Hälften wieder verwendet werden, d.h. für eine Vielzahl von Zyklen in den Vorgang zurückgeführt werden. Die verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsform ophthalmischer Linsen beschrieben, allerdings sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung nicht auf eine spezielle Art des Formens begrenzt. „Ophthalmische Linsen", wie hierin definiert, betreffen beliebige medizinische oder Sehstärkenkorrekturvorrichtungen, die in der okularen Umgebung eingesetzt werden, einschließlich Kontaktlinsen, intraokulare Linsen, corneale Onlays und Inlays, Okulare Arzneistoffabgabevorrichtungen, Okulare Wundheilungsvorrichtungen und dergleichen.
Der zyklische Anteil des Linsenerzeugungsvorgangs bezieht im Allgemeinen das Dosieren eines flüssigen, vernetzbaren und/oder polymerisierbaren Materials in eine Patrizenformhälfte, Zusammenfügen einer Matrizenformhälfte auf die Matrizenformhälfte, Bestrahlung zum Vernetzen und/oder Polymerisieren, Trennen der Formhälften und Entnehmen der Linse, Reinigen der Formhälften und Weiterrücken der Formhälften zur Dosierlage, ein.
Der Vorgang kann eine Vielzahl von polymerisierbaren und/oder vernetzbaren Materialien nutzen. Es ist allerdings bevorzugt, dass die polymerisierbaren und/oder vernetzbaren Materialien in einem kurzen Zeitraum polymerisiert und/oder vernetzt werden können, d.h. innerhalb der Zykluszeit von ein oder zwei Schritten des Vorgangs, beispielsweise in weniger als einer Minute, bevorzugter in weniger als 30 Sekunden und besonders bevorzugt in weniger als 10 Sekunden. Eine bevorzugte Klasse von vernetzbaren und/oder polymerisierbaren Materialien wird nachstehend genauer beschrieben. Der Einfachheit halber sind die Begriffe „Prepolymer" und „Polymervorstufe" zum Beschreiben vernetzbarer und/oder polymerisierbarer Materialien hierin austauschbar verwendbar.
Die halbkontinuierlichen, teilweise zyklischen Formungsvorgänge der vorliegenden Erfindung nutzen den Vorteil der Wiederverwendung oder Zurückführung der Formhälften, die zum Zurückhalten des flüssigen Prepolymers verwendet werden und den Formlingen ihre Gestalt verleihen. In einer Ausführungsform werden die Formhälften mindestens 1000-mal eingesetzt, d.h. jedes Paar Formhälften erzeugt mindestens 1000 Formlinge bevor sie verworfen oder saniert werden. Die Formhälften werden vorzugsweise mindestens 1000-mal, bevorzugter mindestens 100 000-mal wieder verwendet und insbesondere werden die Formhälften mindestens 1 000 000-mal wieder verwendet.
Die Wiederverwendung der Formen oder zumindest einer Formhälfte bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber bekannten Verfahren, bei denen Kunststoffformen nach einer Verwendung verworfen werden. Ein Vorteil der Wiederverwendung von Formhälften besteht darin, dass die Menge an Formhälften, die verworfen oder wiederaufgearbeitet wird, deutlich vermindert ist. Dies kann die Formungsfertigungskosten vermindern, was den Preis, der dem Nutzer des Formlings auferlegt wird, vermindern wird. Die Anwendung von wiederverwendbaren Formhälften anstelle der Nutzung von einmal verwendbaren Formhälften vermindert schließlich auch die Belastung, die der Umwelt aufer legt wird, was immer ein Ziel von Herstellungsvorgängen sein muss. Außerdem bieten einmal verwendbare Formhälften mehr Chancen für Formungsinkonsistenz, allein deswegen, weil jede Formung zwei neue Formhälften erfordert, wobei jede davon ein oder mehrere Mängel enthalten kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass wiederverwendbare Formhälften das Erfordernis für Mechanismen beseitigen, welche die Vielzahl von einzeln verwendbaren Formhälften, die für einen solchen Herstellungsvorgang erforderlich sind, zuführen, ausrichten und lagern. Jeder von diesen Mechanismen ist für sich kostspielig und jeder Mechanismus kann unabhängig versagen, wodurch der Gesamtdurchsatz des Vorgangs vermindert wird. Ein weiterer Vorteil von wiederverwendbaren Formhälften besteht darin, dass Formhälften mit sehr hoher Qualität eingesetzt werden können und eine höhere Formqualität im Allgemeinen sich in einer höheren Qualität der fertigen Linsenprodukte niederschlägt. Ein weiterer Vorteil besteht schließlich darin, dass die wiederholte Verwendung derselben Formhälfte die Konsistenz und Reproduzierbarkeit des Formprodukts gewährleistet. Somit sind die Vorteile von wiederverwendbarem Formen in einen halbkontinuierlichen, teilweise zyklischen Verfahren zahlreich.
Es sollte angemerkt werden, dass der zyklische Teil des Linsenherstellungsvorgangs keine Wiederverwendung von beiden Formhälften erfordert, obwohl dies eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Beispielsweise bietet die wiederholte Verwendung einer Reihe von Patrizenformhälften im Zusammenhang mit verwerfbaren Matrizenhälften gewisse Vorteile. Ein Vorteil eines solchen wiederverwendbaren/verwerfbaren Formvorgangs besteht darin, dass die Matrizenformhälfte zur Verwendung sowohl als Matrizenoberflächenformgerät, als auch zur Verwendung als Teil der Verpackung der fertigen Linse ausgelegt sein kann. In dieser Ausführungsform kann ein Teil des Linsenverpackungsvorgangs weggelassen werden, nämlich der Teil, der mit der Herstellung von Kontaktlinsen aufnehmenden Verpackungen in Beziehung steht.
Weitere Aspekte der Formvorgänge werden mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform des hierin nachstehend beschrieben gesamten Vorgangs gründlicher erläutert.
A. Formvorgänge
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung, die schematisch in 1 dargestellt ist, ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formlings, insbesondere eine Kontaktlinse, was die nachstehenden Schritte einschließt:

(a) Dosieren von flüssigem Prepolymer in eine Formhälfte oder Hälften, vorzugsweise eine Vielzahl von Matrizenformhälften;
(b) Verschließen der Form(en), beispielsweise durch Zusammenfügen der Patrizenformhälfte mit der Matrizenformhälfte (oder einer Vielzahl davon);
(c) Vernetzen und/oder Polymerisieren des Prepolymermaterials zur Bildung eines festen Formlings;
(d) Begutachten des mittigen Bereichs der Formlinge, bzw. des Formlings;
(e) Öffnen der Form(en), beispielsweise durch Trennen der Patrizenformhälfte von der Matrizenformhälfte;
(f) Entfernen von nicht umgesetztem Prepolymer aus der Form, bzw. den Formen und von dem Formling, bzw. den Formlingen;
(g) Anwenden von Wasser auf die Matrizenformhälfte, um die Zentrierung der Formlinge, bzw. des Formlings, zu erleichtern, welcher bereits auf der Matrizenformhälfte angeordnet sein kann oder anschließend von der Patrizenhälfte überführt werden kann;
(h) Überführen beliebiger Formlinge oder eines beliebigen Formlings auf der Patrizenhälfte oder den Patrizenhälften auf die Matrizenhälfte oder Matrizenhälften (oder umgekehrt);
(i) Zentrieren des Formlings oder der Formlinge auf der Formhälfte oder den Formhälften (gegebenenfalls wird dies passiv bewirkt);
(j) Entfernen des Formlings oder der Formlinge zur Verpackung;
(k) Begutachten der Peripherie des Formlings oder der Formlinge;
(l) Reinigen der Form oder der Formen; und
(m) Weiterrücken der Form oder der Formen für eine Lage zur Dosierung von Prepolymer.

Die Zyklenzeiten für die Schritte können in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren variieren, wie der speziellen Polymerzusammensetzung und den Abmessungen des Formlings. Es ist natürlich bevorzugt, die Zyklenzeiten klein zu halten, um die Produktionsraten zu maximieren. Individuelle Zyklenzeiten sind weniger als etwa jeweils eine Minute, bevorzugter weniger als etwa 30 Sekunden, vor allem weniger als etwa 10 Sekunden und insbesondere weniger als etwa 6 Sekunden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein fertiges Formprodukt aus einem anfänglichen Prepolymermaterial in einem Zeitraum von weniger als 20 Minuten, bevorzugter weniger als etwa 10 Minuten, vor allem weniger als etwa 2 Minuten und insbesondere weniger als etwa 1 Minute, geformt, begutachtet und aus der Form getrennt werden.
Die zum Formen der ophthalmischen Linsen verwendeten Formen sind vorzugsweise doppelseitige Formen, d.h. die vollständige Form schließt eine Patrizenformhälfte (konvexe oder Grundkrümmung) und eine Matrizenformhälfte (konkave oder Außenkrümmung) auf. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung können allerdings mit anderen Formarten genutzt werden.
1. Formwerkzeug
Der halbkontinuierliche, teilweise zyklische Formvorgang kann mit einer Einzelform, die über das Verfahren im Zyklus geführt wird, betrieben werden. In einer bevorzugten Aus führungsform nutzt der Vorgang allerdings eine Vielzahl von Formen, angeordnet und ausgerichtet in einem Formwerkzeug, um die Vorgangseffizienz zu verbessern. Beispielsweise erläutert 2A eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Formwerkzeugs 20 mit einer Anordnung von zehn vollständigen Formen. Formwerkzeug 20 schließt eine Anordnung von zehn Matrizenformhälften 22, die entnehmbar in einem ersten Gehäuse 24 angeordnet sind, sein. Formwerkzeug 20 schließt außerdem eine Anordnung von zehn Patrizenformhälften 26, die entnehmbar in einem zweiten Gehäuse 28 angeordnet sind, ein. Das erste Gehäuse 24 ist an das zweite Gehäuse 28 durch eine Drehvorrichtung 30 fixiert, die gestattet, dass das zweite Gehäuse 28 zu dem ersten Gehäuse 24 gelenkmäßig bewegt wird, um entnehmbar die Patrizen- und Matrizenformhälften zusammenzufügen. Somit ist das erste Gehäuse 24 scharniermäßig an dem zweiten Gehäuse 28 befestigt.
Bei dem Vorgang wird flüssiges Prepolymer (oder eine Lösung oder Dispersion davon) in Matrizenformhälften 22 dosiert. Die Patrizenformhälften 26 werden dann mit Matrizenformhälften 22 durch Drehen und lineares Bewegen vom zweiten Gehäuse 28, wie durch den Pfeil in 2B dargestellt, zusammengefügt. Formwerkzeug 20 ist in einer geschlossenen Lage (d.h. Formungslage) in 2C gezeigt. In 2C sind alle zehn Paare von Formhälften zusammengefügt, wodurch zehn Formhohlräume 32 festgelegt werden, in denen eine Linse geformt werden kann.
Die Formhälften können aus einer Vielzahl von Materialien geformt werden, wobei mindestens eine davon die gewünschte Strahlung zum Vernetzen und/oder Polymerisieren durchlässt, vorzugsweise im ultravioletten Bereich. Ein bevorzugtes Material, das für wiederverwendbare Formen verwendet werden kann, ist Quarz. Eine wiederverwendbare Formhälfte ist vorzugsweise die Matrizenformhälfte. Vorzugsweise lässt nur eine Formhälfte ausreichend Strahlung durch, während die andere es nicht kann. Quarz bietet den ähnlichen Vorteil hinsichtlich Haltbarkeit, wodurch die Formen sehr viele Male, ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen, wieder verwendet werden können. Allerdings sind Quarzformen sehr kostspielig. Alternativ können die Formhälften aus einem Polymermaterial geformt sein, wobei mindestens eines davon die gewünschte Strahlung durchlässt. Beispiele für geeignete Formmaterialien schließen Polystyrol, Polypropylen und Poly(acrylnitril), wie BAREX, ein.
In einer bevorzugten Ausführungsform schließen die Formhälften von mindestens einer von dem Satz von Matrizenformhälften oder dem Satz von Patrizenformhälften einen peripheren Bereich ein, der Licht (insbesondere UV-Licht) während Polymerisieren und/oder Vernetzen blockiert. Die Verwendung einer solchen Lichtblockierungsperipherie ermöglicht eine präzise Festlegung der Kanten der geformten Linsen. Dieser Bereich kann durch Abscheiden einer Metallbeschichtung in einem Bereich außerhalb der Linsenformungsoberfläche der Formhälfte erzeugt werden.
2. Prepolymerdosierung
Während der Dosierungsstufe wird Prepolymer (beispielsweise vernetzbare Poly(vinylalkohol)polymer-Vorstufenlösung) in eine Vielzahl von Matrizenformen dosiert, die in Reihen angeordnet sein können (beispielsweise zwei Reihen von jeweils fünf, wie in 2A dargestellt). Polymerdosierungsbedingungen können einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität der fertigen geformten Linse ausüben. Somit werden Dosierungsbedingungen von Feuchtigkeit, Höhe der Dosierungsspitze zum Boden der Matrizenformoberfläche und Abstand von der Dosierungsspitze zur Seite der Matrizenformfläche gesteuert, um Mängel klein zu halten.
3 zeigt eine bevorzugte Prepolymerdosierungsanordnung 40. Dosierungsvorrichtung 42 (beispielsweise eine Spritze oder Dosiernadel) schließt einen spitzen Teil 44 ein, durch den Prepolymer gelangt, um die Matrizenformhälfte 46 zu füllen. Spitzenbereich 44 ist oberhalb der Matrizenformhälfte 46 mit einem Abstand „b" von der Bodenoberfläche 48 und einem Abstand „a" von der mittleren Achse 50 der Form positioniert. Die Dosierungsspitze ist vorzugsweise (1) innerhalb eines bestimmten Abstands „a" von der mittigen Achse der Form (wegführender Achse) und (2) innerhalb etwa 1-3 mm von der Matrizenformhälfte. Vorzugsweise ist Dosierungshilfe 42 in Kontakt mit der Dosierungsflüssigkeit, die in der Matrizenform nach Abschluss der Dosierung enthalten ist (d.h. Berührung der Prepolymeroberfläche), um nachteilige Bläschen zu vermeiden.
Luftbläschen können in Abhängigkeit von ihrer Lage in dem fertigen Linsenprodukt Mängel hervorrufen. Die Mängel können die strukturelle Integrität beeinträchtigen, was zu Sprüngen führen kann oder, üblicher, können die Mängel optische Unzulänglichkeiten hervorrufen, die die Sicht des Verbrauchers beeinträchtigen. Es ist wichtig anzumerken, dass Bläschen häufig gebildet werden, wenn aber Bläschen nah genug der Kante angeordnet sind, sie während des Schritts des Zusammenfügens der Patrizenformhälfte auf die Matrizenformhälfte leicht entfernt (d.h. „hinaus gequetscht") werden können. Außerdem ist es bevorzugt, die Matrizenformhälfte überzudosieren oder zu überfüllen, um Mängel, insbesondere jene, die mit den Kantenproblemen in Bezug stehen, gering zu halten.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand „a" von der Formmittelachse 50 etwa 3 bis etwa 7 mm. Insbesondere ist der Abstand „a" etwa 5 bis etwa 6 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand „b" vom Dosierspitzenteil 44 zur Bodenfläche der Form 48 etwa 0,1 bis etwa 4 mm. Insbesondere ist der Abstand „b" etwa 1 bis etwa 3 mm, bevorzugter ist der Abstand etwa 1,5 bis etwa 2,5 mm. Das Geringhalten des Abstands „b" hindert die Tröpfchen oder den Flüssigkeitsstrom daran bei einer zur Erzeugung von Bläschen, welche zu Mängeln führen können, ausreichenden Höhe dosiert zu werden.
Hohe Luftfeuchtigkeit ist während des Dosierschritts bevorzugt, um die Bildung eines Oberflächenfilms oder „Haut" und/oder die Erzeugung von Bläschen während des Füllvorgangs zu verhindern. Die relativ hohe Luftfeuchtigkeit hemmt Austrocknen und Entwässern der Prepolymerlösung an der Dosierspitze. Vorzugsweise ist die relative Luftfeuchtigkeit, die das Prepolymer während des Dosierens gibt, etwa 55% oder größer. Bevorzugter wird während des Dosiervorgangs die relative Luftfeuchtigkeit von etwa 60 bis etwa 80 Prozent aufrechterhalten. Außerdem unterstützt eine hohe Luftfeuchtigkeit beim Vermeiden von schlierenartigen Mängeln in der Linse.
Ein weiterer Faktor, der mit dem Dosierschritt der Prepolymerlösung in Beziehung steht, welcher sorgfältig ausgewählt werden sollte, ist der Durchmesser der Dosierspitze. Ein zu geringer Durchmesser oder zu großer Durchmesser kann die Erzeugung von Bläschen hervorrufen. Ein bevorzugter Durchmesser der Dosierspitze ist etwa 0,5 mm bis etwa 4,0 mm, bevorzugter etwa 0,5 mm bis etwa 2,0 mm und vor allem etwa 1 bis etwa 1, 5 mm.
Wenn vor dem Formen ein zu großer Zeitraum vergeht, kann auf der Oberfläche aufgrund von Entwässerung eine „Haut" gebildet werden, insbesondere wenn die Luftfeuchtigkeit zu gering ist. Folglich sollte die Zeit von der letztlichen Dosierung des Prepolymers bis zum Schließen der Formen gering gehalten werden. Vorzugsweise beträgt der Zeitraum von der Dosierung bis zum Schließen der Form weniger als etwa 30 Sekunden, bevorzugter weniger als etwa 15 Sekunden und vor allem weniger als etwa 8 Sekunden.
3. Schließen der Form
Eine Formanordnung wird vorzugsweise unmittelbar nach der Prepolymerdosierstufe geschlossen. Das Gehäuse der Patrizenform ist vorzugsweise durch eine Dreh- bzw. Schwenkvorrichtung oder eine Scharniervorrichtung an dem Gehäuse der Matrizenform befestigt. Schließen der Formen wird vorzugsweise in zwei Bewegungsstufen vollzogen, welche einschließen (1) gelenkmäßige Drehbewegung bzw. Klappen eines Formgehäuses auf das andere Formgehäuse, gefolgt von (2) Bewegen eines Formgehäuses zu dem anderen (oder Bewegen beider Formgehäuse zueinander) in einer im Wesentlichen linearen Bewegung, während die Formoberflächen im Wesentlichen parallel zueinander sind. Somit wird in einer Ausführungsform das Schließen der Formen durch zunächst Drehen oder Schwenken des Patrizenformgehäuses (und entnehmbar befestigter Anordnung der Patrizenformhälften) um die Scharniervorrichtung zu einer Zusammenfügeposition mit dem entsprechenden Matrizenformgehäuse (und entnehmbar fixierter Anordnung von Matrizenformhälften) bewirkt. Der Drehwinkel hängt von der gewünschten Ruhelage des Patrizenformgehäuses in Bezug auf das Matrizenformgehäuse vor der Stufe zum Schließen der Form ab. Vorzugsweise ist der Drehwinkel etwa 90 bis etwa 270 Grad (vorzugsweise etwa 150° bis 210°, bevorzugter etwa 170° bis 190°).
Die erste Bewegung, d.h. der Gelenkdrehbewegungsvorgang, findet vorzugsweise mit einer relativ raschen Geschwindigkeit statt, während die Zweitbewegung, d.h. die lineare Bewegung, relativ langsam erfolgt. Der Gelenkdrehbewegungsvorgang beträgt vorzugsweise weniger als eine Sekunde (beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von etwa 1.00-500°/Sekunde, bevorzugter etwa 200-300°/Sekunde). Die lineare Bewegung kann mit einer Geschwindigkeit erfolgen, die keine wesentlichen Mängel oder Vorgangsverzögerung hervorruft, beispielsweise eine Geschwindigkeit von etwa 0,1 bis 2 mm/Sekunde und bevorzugt etwa 0,5 bis 1 mm/Sekunde. Es ist bevorzugt, die lineare Bewegung so gering zu halten, dass die Geschwindigkeit des gesamten Vorgangs maximal gestaltet wird. Somit verläuft der lineare Abstand vorzugsweise über eine Länge von weniger als 6 mm, bevorzugter etwa 1 bis 3 mm.
Obwohl es im Allgemeinen bevorzugt ist, die Zeit zum Schließen der Formen gering zu halten, können zu große Geschwindigkeiten beim Zusammenfügen der Form Mängel hervorrufen. Zu große Geschwindigkeiten beim Zusammenfügen können Bläschen erzeugen oder können das Entweichen von Bläschen, die bereits in der Prepolymerlösung vorliegen, hemmen.
Diese Gelenkdrehbewegungsgeschwindigkeit hängt allerdings etwas von der Lage der Formhälften in Bezug auf die Scharniervorrichtung, welche die Patrizen- und Matrizenformgehäuse aneinander fixieren, ab. Im Allgemeinen werden alle Formhälften weniger als etwa 25 Zentimeter von der Scharniervorrichtung positioniert. In diesem Fall sind die Gelenkdrehgeschwindigkeiten, die vorstehend beschrieben wurden, im Allgemeinen annehmbar. Es sollte angemerkt werden, dass eine auffallende Eigenschaft, die beim Einstellen der Gelenkdrehbewegungsgeschwindigkeit zu berücksichtigen ist, die Erzeugung eines Produkts hoher Qualität ist. Obwohl die Gelenkdrehbewegungsgeschwindigkeiten, die hierin angegeben werden, gute Leitlinien darstellen, sollte die Gelenkdrehbewegungsgeschwindigkeit bei einer bestimmten Werkzeugsanordnung allerdings so ausgewählt werden, dass Linsenmängel gering gehalten werden und des weiteren, um Produktionsvolumina maximal zu gestalten.
Wie bereits erwähnt, ist es erwünscht, die zum Schließen der Formen erforderliche Zeit gering zu halten, da es erwünscht ist, die Gefahrenzeit bei beliebigen Herstellungsschritten gering zu halten. Folglich können Gelenkdrehbewegungsgeschwindigkeiten in Bereichen maximal gestaltet werden, in denen die Linsenmängel nicht durch hohe Gelenkbewegungsgeschwindigkeiten erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein mechanischer Mechanismus bei der letzten Schließbewegung verwendet, um eine verminderte Produktionsgeschwindigkeit zu gewährleisten.
Ein weiterer Aspekt des Formschließvorgangs, der die Rate von Mängeln, die in den Linsen gebildet werden, beeinflussen kann, bezieht sich darauf, ob alle der Formhälften im Wesentlichen die gleichen Formschließbedingungen erfahren. Es ist sehr bevorzugt, alle Formen im Wesentlichen gleichzeitig und im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit zu schließen. Wenn die Formen gleichzeitig alle geschlossen wer den, erfahren alle fertig gestellten Produkte die gleiche Zeitverzögerung zum Schließen der Form bis zum Polymerisierungs- und/oder Vernetzungsschritt. Die Gleichförmigkeit von Geschwindigkeit und Anzahl der Formschließvorgänge verbessert die Produktqualität und Konsistenz. Folglich ist es sehr bevorzugt, die Formgehäuse in eine Lage zu bringen, in der die Formlingstirnflächen sich im Wesentlichen parallel miteinander vor Bewirken der letztlichen linearen Bewegung befinden.
4. Starten von Vernetzen und/oder Polymerisieren
Anschließend an den Schritt zum Schließen der Form wird Polymerisation und/oder Vernetzen gestartet, wodurch das flüssige Prepolymer in eine feste Form überführt wird, wobei die Gestalt durch die zwei Formhälften bestimmt wird. Vorzugsweise wird das Formungswerkzeug zu einer anderen Stufe weitergerückt, in der eine Form von Strahlung auf die Formen auftrifft, wodurch im Wesentlichen die gesamte Strahlung dort hindurch geleitet werden kann und dadurch das flüssige Prepolymer kontaktiert. Bevorzugte Wellenlängen der Strahlung liegen im Ultraviolettlichtbereich (UV).
Der Bestrahlungszeitraum ist vorzugsweise weniger als etwa 5 Minuten, bevorzugter weniger als etwa 1 Minute und vor allem weniger als etwa 10 Sekunden. Vorzugsweise wird die Bestrahlung in einem Schritt oder einer Stufe des Verfahrens bewirkt, aber dies ist kein Erfordernis, weil mehr als eine Stufe des Verfahrens zur Bestrahlung verwendet werden kann. Wenn beispielsweise eine gleichförmige Schrittdauer von etwa 4 Sekunden für das Verfahren ausgewählt wird, jedoch eine Bestrahlungszeit von etwa 6 Sekunden erwünscht ist, können zwei Bestrahlungsstufen in das Verfahren eingeschoben werden, um hinreichende Bestrahlung bereitzustellen.
Der erforderliche Bestrahlungszeitraum ist eine Funktion von Intensität von angewendeter Strahlung, dem gewählten Prepolymer und dem bestimmten verwendeten Photostarter. Eine bevorzugte Intensität von Ultraviolettlichtstrahlung für Poly (vinylalkohol)prepolymere beträgt etwa 1-5 Milliwatt pro Quadratzentimeter, bevorzugter etwa 2 bis etwa 3,5 mW/cm² und vor allem etwa 2,8 bis 3,2 mW/cm². Eine bevorzugte Wellenlänge angewendeter Strahlung beträgt etwa 280 bis etwa 380 Nanometer, bevorzugter etwa 305 bis etwa 350 nm. Die Peak-Wellenlänge der Strahlungsquelle ist vorzugsweise nicht innerhalb des angewendeten Wellenlängenbereichs, um die Bildung von spröden Linsen zu vermeiden. Die Verwendung eines Filters zum Erreichen des gewünschten angewendeten Wellenlängenbereichs ist bevorzugt, um dieses Sprödigkeitsproblem bei den Linsen zu vermeiden.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Anwenden von Bestrahlung bezieht die Nutzung einer Vorrichtung zur Maskierung von Strahlung auf Bereichen außerhalb des die Linse bildenden Hohlraums ein, wodurch die Kanten der Linsen mit der Maskierungsvorrichtung definiert werden. Vorteile dieser Ausführungsform bestehen darin, dass die Kantenkontur akkurat und präzise kontrolliert werden kann, Kantendefekte minimiert werden und anschließend eine Kantenbearbeitung nicht erforderlich ist. Außerdem werden die Formen vorzugsweise in einem bestimmten Abstand voneinander gehalten, sodass ein dünner kreisförmiger Spalt entlang der Peripherie gebildet wird, der einen Weg zum Entweichen für überschüssiges Prepolymer zulässt. US-Patentanmeldung 08/274 942 (Hagmann, et al.) lehrt einige bestimmte Formhälftenanordnungen und Konstruktionen, sowie bevorzugte Verfahren der Strahlungsanwendung und die Lehren darin werden durch diesen Hinweis hierin aufgenommen.
5. Begutachtung des inneren Linsenkörpers
Anschließend an Polymerisation und/oder Vernetzen kann das Linsenprodukt automatisch bei einer beliebigen der Vielzahl von Stufen in den Formungs- und/oder Verpackungsvorgängen begutachtet werden. Obwohl es bevorzugt ist, die gesamte Linse in einer Stufe zu begutachten, ist dies nicht immer praktisch, weil unter anderem Verfahren zur Ein-Stufen-Begutachtung an Bildstörungen durch die Linsentragevorrichtungen leiden. Ob wohl es Stufen gibt, bei denen die gesamte Linse ohne wesentliche Störung durch den Träger begutachtet werden kann, kann die Stufe auch genügend früh in dem Verfahren erfolgen, sodass eine weitere Begutachtung vor der Verpackung erforderlich wird. Somit wird in einer bevorzugten Ausführungsform der mittlere Bereich der Linse in einer Stufe begutachtet, während die Peripherie oder Kante der Linse anschließend begutachtet wird oder umgekehrt. In einer bevorzugteren Ausführungsform, dargestellt in 1, wird der Körper der Linse in einer Stufe unmittelbar anschließend an die Bestrahlungsstufe begutachtet.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Begutachtung des Körpers der Linse ist die Verwendung einer Begutachtungskamera und einer dazu gehörigen Beleuchtungsquelle für jede Reihe von Linsen in dem Formungswerkzeug. Eine bevorzugte Beleuchtungstechnik ist eine Hellfeldbeleuchtung, bei der Mängel dunkel erscheinen, während annehmbare Bereiche hell erscheinen. Beispielsweise zeigt 4 eine perspektivische Ansicht eines Begutachtungssystems für Linsenkörper 60, welches ein Paar von Messfühlern 62 und 64 (beispielsweise Kameras, wie eine CCD-Kamera), positioniert oberhalb der Linsen, einschließt. Zehn stationäre Lichtquellen 66 werden unterhalb der Linsen angeordnet. Jeder Detektor begutachtet aufeinander folgend fünf in dieser Ausführungsform.
Bei Betrieb scheint Licht aus der Lichtquelle 66 und gleichzeitig durch die Formhohlräume 70 und 72 und trifft auf Messfühler bzw. Detektoren 62 und 64. Detektoren 62 und 64 erzeugen jeweils ein Signal, beispielsweise ein Digitalbild der Linse, welches zu einem Rechner 74 übertragen wird. Nachdem die Begutachtung der ersten zwei Linsen erfolgt ist, rücken Detektoren 62 und 64 weiter nach vorn (wie durch den Pfeil in 4 dargestellt), um die nächsten zwei Linsen zu begutachten. Rechner 74 vergleicht die erzeugten Signale mit einem oder mehreren Schwellensignalen oder Kriterien, um zu ermitteln, ob die Linse von annehmbarer Qualität ist. Die Linse wird verpackt oder wie in einer anschließenden Stufe oder Stufen, basierend auf einem Signal, das von einem Rechner oder einem Regler abwärts im Verfahren zurückgeführt wird, verworfen.
6. Öffnen der Form
Abschließend an einen Polymerisations- und/oder Vernetzungsschritt und anschließend an den Begutachtungsschritt des mittigen Körpers werden die Formen, wie in 5A und 5B gezeigt, geöffnet. Patrizenformgehäuse 80 wird vorzugsweise zunächst linear hinweg geschoben und dann von dem Matrizenformgehäuse 82 gelenkmäßig weggeklappt, um die Formen zu öffnen. Die lineare Bewegung findet vorzugsweise zunächst relativ langsam, wie in 5A gezeigt, statt, um die Patrizenformhälften 84 von den Matrizenhälften 86 zu trennen, wobei die Linsen in einer der Formhälften ruhen. Wie in 5B dargestellt, folgt der langsamen linearen Bewegung während des Schritts der Trennung der Formhälften eine relativ rasche gelenkmäßige Bewegung bzw. Klappbewegung des Patrizenformgehäuses 80 zu einer vollständig geöffneten Position über den verbliebenen Radius r (beispielsweise 180°), wie in 5B dargestellt.
Der Formhälftentrennschritt findet mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit statt, um optische Mängel klein zu halten, beispielsweise Schlierenoptikmängel oder Streifenbildung. Schlierenoptikmängel sind im Allgemeinen Falten in der Linse. Es wird angenommen, dass die Schlierenmängel auftreten, wenn die Öffnungsgeschwindigkeit für das Formgehäuse zu rasch stattfindet. Das Auseinanderziehen oder Herausziehen der Linse findet nur statt, wenn beide Formen mit einer entsprechenden Oberfläche der Linse in Kontakt sind, sodass eine anfängliche verlangsamte Geschwindigkeit der linearen Bewegung nur stattzufinden braucht, bis mindestens eine der Formhälften von der Linse getrennt ist.
Die gelenkmäßige Bewegung des Patrizenformgehäuses kann durch eine Vielzahl von bekannten Vorrichtungen erfolgen. Beispielsweise können zwei oder mehrere elektrische Motoren verwendet werden, um die gelenkmäßige Bewegung des Patrizengehäuses mit zwei oder mehreren Geschwindigkeiten auszuführen. Alternativ kann ein elektrischer Motor mit einem variablen Geschwindigkeitsregler verwendet werden, um die gelenkmäßige Bewegungsgeschwindigkeit zu steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein mechanischer Mechanismus (beispielsweise ein elektrischer Motor) betätigt, um die Formen langsam zu öffnen und dann ein elektronischer Motor und ein Getriebemechanismus betätigt, um das Patrizenformgehäuse rasch nach der Formtrennung gelenkmäßig zu bewegen. Die Betätigung der gelenkmäßigen Bewegungsvorrichtung kann auch durch eine Vielzahl von bekannten Maßnahmen erfolgen, d.h. elektronisch, mechanisch, optisch oder eine beliebige Kombination davon. Die Steuerung der Geschwindigkeiten der gelenkmäßigen Bewegung kann genau durch einen lokalen, programmierbaren Logikregler oder durch eine Zentralrecheneinheit, welche die Bewegungen von vielen oder allen Prozessschritten steuert, geregelt werden.
7. Reinigung der Formhälften
Nachdem die Formhälften getrennt sind, kann nicht umgesetztes Prepolymer durch Anwendung von Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, auf die Formhälften und Linsen entfernt werden. 6 erläutert eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Anordnung 90 zum anschließenden Reinigen nach dem Formen. Wasser 92 wird auf die Formoberflächen aus einer Vielzahl von Düsen 94; die um die Peripherie der Formkanten angeordnet sind, ausgegeben. Eine Vielzahl von Wasser ausgebenden Düsen oder eine Ausgabedüse vom Messerkantentyp können zur geeigneten Wasserausgabe verwendet werden. Das ausgegebene Wasser und beliebiges nicht umgesetztes Prepolymer werden durch eine Vaku umröhre, die direkt oberhalb der Formoberfläche (wie dargestellt) angeordnet ist, entfernt.
Im Allgemeinen haftet die Linse noch an der Patrizenformhälfte, sodass 6 nicht eine Linse zeigt, die auf der Matrizenformhälfte ruht. Manchmal kann jedoch die Linse auf der Matrizenformhälfte nach Trennen der Form verbleiben.
Außerdem kann die Anwendung von Luftströmung vorteilhaft sein. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Luftdüsen in die Peripherie der Form, vorzugsweise zwischen zwei Wasserdüsen angeordnet, positioniert sein. Die Anwendung von Luftströmen zusammen mit Wasserströmen kann die Dispersion des Wassers um die Form herum unterstützen. Außerdem kann die Linse in einer Position besser durch geeignetes Einstellen des Aufschlagwinkels auf die Linsenoberfläche und der Klärungsgeschwindigkeit der angewendeten Luft gehalten werden.
Eine Vielzahl von Reinigungsanordnungen sind natürlich denkbar, welche innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen würden. Beispielsweise können das Vakuumrohr und Wasserausgabedüsen derart geschaltet werden, dass das Wasser in den mittleren Bereich ausgegeben wird, während ein Abstromvakuum an die Peripherie der Formoberfläche angelegt wird. Folglich ist die Erfindung nicht auf eine besondere Anordnung der Komponenten zum anschließenden Reinigen der Form, wie in 6 offenbart, begrenzt.
8. Benetzen der Matrizenformhälfte
Anschließend an den Reinigungsschritt wird vorzugsweise eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Salzlösung, auf die Matrizenformoberfläche angewendet. Obwohl dieser Schritt wahlweise ist, können ein Tropfen oder wenige Tropfen Wasser zu den Formhälften gegeben werden, um die Linsen zu schmieren, damit die Linsen sich selbst in den Matrizenformhälften zentrieren.
Die Zentrierung der Linsen in den Matrizenformhälften ist bei Behandlungen, die in den anschließenden Schritten auf treten, erwünscht. Insbesondere ist es erwünscht die Linse in einer konstanten Lage innerhalb der Matrizenformhälfte für eine oder mehrere anschließende Begutachtungsschritte zu halten. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Linsen in einer konsistenten Anordnung in den Matrizenhälften angeordnet sind, um zu gewährleisten, dass die Anordnung der Linsen auf dem Entfernungsarm zur Begutachtung und/oder Übertragung der Linsen zum Verpacken konsistent und voraussagbar ist.
Obwohl die Linsen vorzugsweise aus einem Material geformt werden, das keine anschließende Hydratation erfordert, kann Vakuum, das während des Reinigungsschritts angewendet wird, die Linsen in gewissem Umfang dehydratisieren. Folglich kann ein weiterer Vorteil der Zugabe von Wasser zu der Matrizenformhälfte die Vermeidung von Dehydratisierung sein.
Daher kann Zentrieren der Linse innerhalb der Matrizenformhälfte durch Ausgabe einer Flüssigkeit auf die Linse in einer ersten Stufe und Weiterrücken der Linse zu einer zweiten Stufe bewirkt werden, wodurch die Linse mit ausreichender Schmierung versehen wird und ausreichend Zeit verbleibt, um die Linse innerhalb der Matrizenhälfte zu zentrieren. Obwohl die Flüssigkeit auf die Mitte der Formhälfte in einer Ausführungsform ausgegeben werden kann, wird die Flüssigkeit längs der Peripherie der Matrizenformhälfte aufgetragen, um besser zu gewährleisten, dass die gesamte Oberfläche benetzt ist. Obwohl das Volumen der abgegebenen Flüssigkeit im Allgemeinen nicht kritisch ist, werden typischerweise etwa 0,01 bis etwa 5,0 Milliliter (vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,20 ml) in die Matrizenformhälfte dosiert.
Es sollte angemerkt werden, dass der vorangehende Waschschritt mit dem Zentrierungsschritt kombiniert werden kann. In anderen Worten, die Anwendung einer wässrigen Lösung. zu dem Abwaschen des nicht umgesetzten Prepolymers von der Linse und/oder den Formhälften kann gleichzeitig die Linsenanhaftung an der Formhälfte lockern. Wenn somit Waschen und Entblockieren (d.h. Linsenform-Trennung) in einem Schritt erzielt werden, sollten der Dosierdruck, die Anordnung der Dosierdüse und der Winkel von Düse zu Linse so ausgewählt werden, dass gleichzeitig nicht umgesetztes Prepolymer entfernt und eine Linsenform-Trennung bewirkt wird.
Außerdem kann die Linse gegebenenfalls an dieser Stufe (d.h. nach der Trennung der Formhälften) auf der Matrizenformhälfte sein. Somit kann die Linse entweder auf der Patrizenformhälfte oder der Matrizenformhälfte ruhen. Wenn die Linse nicht auf der Matrizenformhälfte ist, was im Allgemeinen der Fall ist, und die Matrizenformhälfte im Wesentlichen trocken ist, ist es doch erwünscht, die Matrizenformhälfte zu benetzen. Dieses Benetzen hemmt die Anhaftung der Linse und fördert Zentrieren der Linse, wenn die Linse anschließend von der Patrizenhälfte auf die Matrizenhälfte übertragen wird.
Wie vorstehend angeführt, sind die Formmaskierungsverfahren der europäischen Patentanmeldung 637 490 ein bevorzugtes Formverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens werden Bereiche außerhalb der Formungsoberflächen der Formen vor dem Einfall von Strahlung mit einer Metallmaske (beispielsweise Chrombeschichtung in den Bereichen der nicht-formenden Oberflächen) bewahrt. Um Schädigung einer solchen Metallmaske, beispielsweise durch Auflösen, zu verhindern, weist das angewendete Wasser (sowohl Wasch- als auch Zentrierungsflüssigkeit) mindestens eine Leitfähigkeit von mehr als etwa 100 MicroSiemens, bevorzugter größer als oder gleich etwa 150 MicroSiemens, auf.
9. Übertragung der Linse von der Patrizen- in die Matrizenform
Vor dem Übertragen der Linsen zum Verpacken aus den Formen sollte die exakte Lage der Linsen bekannt sein. Jede Linse kann entweder an der Patrizenhälfte oder an der Matrizenhälfte haften. Im Allgemeinen werden die Linsen an der Patrizenhälfte haften. Außerdem können eine oder mehrere Linsenformhälftenoberflächen behandelt sein, beispielsweise durch Plasmabeschichten, um die Haftkraft zwischen der Linse und der gewählten Formhälfte zu erhöhen oder zu vermindern, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass die Linse in der gewählten Formhälfte angeordnet ist, erhöht wird.
Um zu gewährleisten, dass alle Linsen in der Matrizenhälfte angeordnet sind, kann ein Schritt der Übertragung der Linsen von der Patrizenformhälfte auf die Matrizenformhälfte in dem Verfahren eingeschlossen sein. 7A–C erläutern die Seitenquerschnittsansichten eines bevorzugten automatischen Vorgangs zum Übertragen von beliebigen Linsen auf Patrizenformhälften zu Matrizenformhälften. In 7A greift Roboterarm 102, der oberhalb Patrizenhälfte 106 angeordnet ist, Linse 104 und bewegt Linse 104 von Patrizenhälfte 106, auf der sie ruht. Roboterarm 102 ist vorzugsweise mit einer Vakuumleitung und einem Ventil, das elektronisch gesteuert sein kann, ausgestattet, um das Greifen und anschließende Lösen der Linse zu bewirken.
7B zeigt die Drehung des ersten Roboterarms 102 zu einer Position direkt gegenüber an zweitem Roboterarm 108. Linse 104 wird zu dem Roboterarm 108 übertragen, der im Allgemeinen oberhalb Matrizenformhälfte 110 angeordnet ist, wenn das Vakuumventil an dem ersten Roboterarm 102 geschlossen ist und nahezu gleichzeitig an dem Roboterarm 108 geöffnet wird.
In 7C dreht der zweite Roboterarm 108 abwärts, wie durch den Pfeil dargestellt, um Linse 104 mit der Matrizenhälfte 110 auszurichten. Wenn die Linse und die Formhälfte einmal ausgerichtet sind, wird das Vakuumventil geschlossen, wodurch die Linse 104 in die Matrizenformhälfte 110 freigesetzt werden kann.
Vorzugsweise wird dieser Schritt an allen Patrizenfor men ausgeführt, ungeachtet dessen, ob die Linse auf der Form vorliegt oder nicht. Beim größten Teil wird die Matrizenformhälfte keine Linse enthalten. Bei gleichförmigem Anwenden des Schritts auf alle Patrizenformhälften gewährleistet das Verfahren allerdings, dass alle Linsen in den Matrizenformhälften angeordnet sind.
Natürlich ist eine Vielzahl von Varianten des vorstehend beschriebenen Übertragungsvorgangs denkbar. Beispielsweise mag es bevorzugt sein, einen positiven Druck anzuwenden, wenn die Linse freigesetzt wird, anstatt nur das Vakuum zu unterbrechen. Ein positiver Druck würde gewährleisten, dass die Linse nicht nur aufgrund hydrostatischer oder anderer Kräfte an dem Roboterarm haftet. Eine Vielzahl anderer Linsenübertragungssysteme liegt innerhalb des Umfangs der Erfindung.
10. Wahlweise Ruheposition
Nach jedem Verfahrensschritt kann das Werkzeug zu einer Ruheposition weitergerückt werden, um das Verfahren mit einem Puffer von einem oder mehreren Werkzeugen zu versehen. Diese Anordnung kann vorteilhaft zum Werkzeugwechsel sein, d.h. Bereitstellen von einer oder mehreren Positionen, in denen die Werkzeuge leicht entfernt und gegen Werkzeuge zum Halten von Formen mit einer neuen, optischen Brechkraft, bzw. Dioptrie, ersetzt werden können.
Obwohl eine oder mehrere Ruhelagen theoretisch zwischen beliebigen zwei Schritten eingeschoben werden können, können bestimmte Lagen vorteilhafter sein als andere. Obwohl beispielsweise der Einschub einer Ruhelage unmittelbar nach dem Dosierungsschritt von Prepolymer innerhalb des Umfangs der Erfindung liegt, würde er im Allgemeinen nicht erwünscht sein. Anschließend an das Dosieren von Prepolymer ist es bevorzugt, sofort zu dem Vernetzungs- und/oder Polymerisierungsschritt überzugehen, wodurch beliebige potenzielle Mängel, die mit einer Verzögerung einhergehen, (beispielsweise Dehydratisierung des Prepolymers) vermieden werden.
11. Linsenzentrierung
Wie bereits erwähnt, wird die Anwendung einer wässrigen Lösung, beispielsweise deionisiertes Wasser, vorzugsweise auf die Matrizenformhälften angewendet, um die Linsen- und Formhälften zu schmieren, wodurch die Zentrierung der Linsen in den Matrizenformhälften gefördert wird. Dieses konsistente Zentrieren der Linsen vermindert die Probleme, die mit einer stromabwärts gelagerten Begutachtung der Linsen und der Übertragung der Linsen zur Verpackung verbunden sind.
Obwohl die Anwendung einer wässrigen Lösung auf die Matrizenformoberfläche die Linse und die Formoberfläche der Matrizenformhälfte schmiert, ist im Allgemeinen etwas mehr erforderlich, um die Zentrierung der Linsen in der Matrizenformhälfte zu fördern. Im Allgemeinen ist etwas Bewegung der Matrizenformhälfte und etwas Verzögerungszeit vor der Weiterverarbeitung, anschließend an die Anwendung der wässrigen Lösung, bevorzugt, damit Gravitationskräfte die Linse zum Zentrieren in der Matrizenformhälfte anregen können.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Zentrierungsstation bereitgestellt, wobei keine Vorgänge an der Linse und der Matrizenformhälfte erfolgen, während die Linse sich selbst zentriert. Die bloße Bewegung des Transportmittels, welches die Linse und die Matrizenformhälfte zu und von der Zentrierungsstation bewegt, ist im Allgemeinen ausreichend, damit die Linse sich selbst innerhalb der Matrizenformhälfte zentrieren kann. Es kann allerdings bevorzugt sein, eine gewisse Form von Energie (beispielsweise eine leichte Vibration oder Oszillierung) auf die Matrizenformhälften, die die Linsen während der Zentrierungsstufe enthalten, anzuwenden. Ungeachtet der verwendeten Technik ist eine gewisse Maßnahme zum Gewährleisten, dass sich die Linsen innerhalb der Matrizenformhälften zentrieren, erwünscht.
12. Linsenentnahme und Wassertropfenentfernung
Die Linsen können aus den Matrizenformhälften zum Begutachten und/oder Verpacken anschließend an den Patrizen-zu-Matrizen-Übertragungsschritt (9) durch eine Vielzahl von bekannten Maßnahmen entnommen werden. Roboterübertragungsarme mit Vakuumleitungen und steuerbaren Ventilen, analog jenen, die in dem Linsenübertragungsverfahren eingesetzt werden, kön nen zur Entfernung der Linsen aus den Matrizenformhälften verwendet werden.
Vor der Begutachtung der Kanten der Linsen werden vorzugsweise Oberflächenwassertröpfchen entfernt. Wassertröpfchen auf den Linsen können optische Verzerrung hervorrufen, was dazu führen kann, dass die Linse unabsichtlich während des Kantenbegutachtungsvorgangs zum Verwerfen ausgewählt wird. Folglich sollte vorzugsweise ein schonender Luftstrom auf die Linsen angewendet werden, während die Linsen in den Roboterübertragungsarmen gehalten werden.
Die Linsen können allerdings durch die Anwendung von zuviel Luftmengen oder durch Luft, deren Luftfeuchtigkeit zu gering ist, dehydratisiert werden. Bei weiterer Draufsicht ist die hydratisierte Linsenkante kreisförmig. Selbst geringe Dehydratation ruft allerdings eine Änderung der Linsenform hervor, wodurch die Linsenkante von einer kreisförmigen Draufsicht verzerrt wird und die automatische Begutachtung der Linsenkante beeinträchtigt wird. Daher wird vorzugsweise feuchte Luft auf die Linsen geblasen, um anhaftende Wassertröpfchen ohne Dehydratisierung der Linsen zu entfernen. Die Luftfeuchtigkeit ist vorzugsweise etwa 40% relative Luftfeuchtigkeit oder höher, bevorzugter etwa 60-80% relative Luftfeuchtigkeit.
13. Linsenkantenbegutachtung
Wie bereits erwähnt, bezieht eine bevorzugte Ausführungsform die Begutachtung der Linsenperipherie ein, während die Linse durch einen Roboterarm (beispielsweise durch Vakuum) zentriert gehalten wird. 8 erläutert ein bevorzugtes Kantenbegutachtungssystem 110, bei dem eine Linse 112 durch einen Roboterarm 114 gehalten wird, während die Begutachtung stattfindet. Roboterarm 114 wird abwärts zu einer Position weitergerückt, bei der die periphere Lichtquelle 116 die Kante der Linse 112 geeignet beleuchten kann. Detektor 118, beispielsweise eine Digitalkamera, wird unterhalb der Linse 112 und Lichtquelle 116 angeordnet. Ein Bild oder Bilder, erzeugt durch Kamera 118, wird/werden zu Rechner 120 zum Bestimmen, ob die Linsenkante den Qualitätsspezifizierungen genügt oder nicht, gesandt.
Im Einzelnen funktioniert ein bevorzugtes Verfahren der peripheren Begutachtung wie nachstehend. Lichtquelle 116 (beispielsweise Faseroptikringlicht) wird so ausgewählt und positioniert, dass die Kante der Linse mit einem Lichtstrahl, der bei einem Glanzwinkel des Einfalls auftrifft, beleuchtet wird. Kamera 118 sieht Linse 112 durch Lichtquelle 116. Die Kante der Linse strahlt etwas von dem einfallenden Licht in den Kameraschlitz. Somit erscheint das Bild hell gegen einen dunklen Hintergrund. Zwei Kameras werden verwendet, um 5-mal für die 10 Linsen weiterzurücken.
Während des Begutachtungsvorgangs ist es vorteilhaft, die Linsen in einer im Wesentlichen stationären Lage zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform, dargestellt in 8, wird die Linse mittig durch einen Roboterarm 114 stabilisiert. Außerdem wird die Peripherie der Linse in der Ausführungsform von 8 durch Stabilisierungsarme 115 stabilisiert.
Die Linse kann unmittelbar anschließend an die Begutachtung verworfen werden, beispielsweise durch Lösen des Vakuums am Roboterarm und Fallenlassen der Linse in einen Ausschussbehälter. Alternativ können mangelhafte Linsen an einem Punkt stromabwärts verworfen werden. Beispielsweise können defekte Linsen unmittelbar vor Eingeben der Linsen in eine fertige Verpackung gelöst und verworfen werden. Vorzugsweise werden defekte Linsen allerdings in einer Station anschließend an die Station zur Ausgabe der Linsen mit guter Qualität in eine fertige Verpackung gelöst. Ein Vorteil der letzteren Technik besteht darin, dass der gesamte Linsenausschuss, einschließlich Linsen, die bereits früher hinsichtlich zentraler Linsenkörperdefekte verworfen wurden, koordiniert und an diesem Punkt bewältigt werden können.
8 erläutert die Begutachtung einer einzelnen Linse. Die gesamte Rasteranordnung von Linsen (beispielsweise zwei Säulen von fünf Reihen) kann durch eine Reihe von Kameras und Beleuchtungsfeldern mit einer Kamera und einer Lichtquelle für jede Linse begutachtet werden. Ein effizienteres Verfahren bezieht allerdings die Nutzung von einer Kamera und einer Lichtquelle für jede Säule von Linsen ein. Somit können zwei Kameras, die sich unterhalb der Linsenrasteranordnung befinden, über die zwei Säulen von Linsen weitergerückt werden. Der Roboterarm mit einer Linse (von oben) kann abwärts weitergerückt werden, wenn die Kamera zu einer Position unterhalb der Linse weitergerückt wurde. In dieser Weise ist eine geringere Zahl der kostspieligeren Komponenten, d.h. Kameras, für den Vorgang erforderlich.
14. Linsenübertragung zur Verpackung/Abfallentsorgung
Linsen, die zum Verwerfen von entweder den vorangehenden peripheren oder zentralen Begutachtungsstufen ausgewählt wurden, können gleichzeitig unmittelbar vor oder vorzugsweise anschließend an die Verpackung von Linsen hoher Qualität verworfen werden. Dies kann durch Verwendung einer Datenbank erfolgen, die die Orte der Linsen, die durch den früheren Körper- und Kantenbegutachtungsvorgang zur Verwerfung ausgewählt wurden, speichert und weiterleitet.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Bewirken dieses Vorgangs bezieht zunächst Bewegen des Roboterarms, der die Linsen hält, anschließend an die Kantenbegutachtung, zu einer Station oberhalb einer Transportvorrichtung, die eine Reihe von individuellen Kontaktlinsenverpackungen enthält, ein. Ein Rechner, der den Ort von nicht akzeptierbaren Linsen zurückgehalten hat, leitet ein Signal an die Transportvorrichtung, um vorwärts weiterzurücken und eine individuelle Kontaktlinsenpackung unterhalb der Linse anzuordnen, wenn die Linse von einer akzeptablen Qualität vermittelt wurde. Wenn allerdings die Linse zum Verwerfen ausgewählt wurde, entweder hinsichtlich Kanten oder Körpermängeln, gibt der Rechner kein Signal an die Transportvorrichtung, eine individuelle Kontaktlinsenverpackung weiter vorwärts zu rücken. Ungeachtet dessen, ob der Rechner ein Transportsignal zum Weiterrücken erzeugt, erzeugt der Rechner im Allgemeinen ein Signal, welches veranlasst, dass die Linse von dem Roboterarm gelöst wird (beispielsweise durch Schließen des Vakuumventils). Wenn die Verpackungstransportvorrichtung vorwärts weitergerückt wurde, fallen die Linsen in eine Verpackung zum anschließenden Vertrieb.
In einer bevorzugten Ausführungsform können Linsen mangelhafter Qualität in einer Stufe vor der Verpackungsstufe verworfen werden. Diese Ausführungsform sorgt für eine Anordnung eines Ausschussbehälters, örtlich beabstandet von der Verpackungstransportvorrichtung, was den Vorteil eines Zugriffs auf sowohl die Ausschuss- als auch die Verpackungsstufe bietet.
Obwohl eine Vielzahl von Kontrollsystemen für das Verwerfen der Linsen mangelhafter Qualität denkbar ist, gibt es Vorteile bei der Verwendung aller Linsen mangelhafter Qualität an einem Ort. Beispielsweise erfordert dieser Vorgang nur eine Anordnung zum Sammeln von Ausschuss und zur Entsorgung, wodurch die Zahl der Ausschussbehälter und der damit verbundene Raumverbrauch gering gehalten wird. Die Erfindung ist allerdings nicht auf den gewählten Ort zur Entsorgung von Linsen mangelhafter Qualität begrenzt.
15. Salzlösungsausgabe und das Schließen der Verpackung
Nachdem die Kontaktlinse in der jeweiligen Linsenverpackung angeordnet wurde, kann Salzlösung zu der Verpackung gegeben werden. Alternativ kann Salzlösung zu der Linsenverpackung, bevor die Linse in die Verpackung freigelassen wird, gegeben werden.
Wenn das bevorzugte Prepolymer (siehe hierin nachstehend) zur Bildung der Linsen vernetzt ist, wird eine Salzlösung mit relativ hohem pH in der Verpackung erwünscht. Ein pH- Wert von etwa 7 bis etwa 9 ist bevorzugt. Die Salzlösung mit relativ hohem pH-Wert wird verwendet, um die Hydrolyse von Gruppen an dem bevorzugten Poly(vinylalkohol)-Gerüst zu vervollständigen. Vorzugsweise wird der pH-Wert während der Autoklavenbehandlung, anschließend an den Verschluss der Verpackung auf einen physiologisch annehmbaren pH-Wert vermindert.
Wurden einmal die Salzlösung und die Linse zu der Verpackung gegeben, kann eine Abdichtung entnehmbar auf der Verpackung fixiert werden. Vorzugsweise wird eine Folie oder ein Polymerfilm oder beides davon auf der Verpackung als entfernbare Abdichtung aufgetragen. Die Abdichtungsfolie kann entnehmbar auf der Verpackung über eine Vielzahl von Verfahren, wie Heißsiegeln, Drucksiegeln oder Anwenden einer beliebigen Anzahl von Klebstoffen, fixiert werden.
Eine bevorzugte Kontaktlinsenverpackung ist in US-Patent 5 409 104, übertragen auf Ciba-Geigy Corporation, hierin durch diesen Hinweis aufgenommen, offenbart.
16. Reinigung der Form und Trocknen
Nachdem die Linsen aus dem Formwerkzeug entnommen wurden, wird das Formwerkzeug zu einer Werkzeugreinigungsstufe weitergerückt. Das Formwerkzeug kann mit Wasserströmen bei relativ hohem Druck an dieser Stufe gewaschen werden, weil keine Linsen mehr vorliegen, die zum Verpacken vorgesehen sind, d.h. die einzigen Linsen, die auf den Formhälften bei dieser Stufe Ausschuss verblieben sind. Zunächst wird das Formwerkzeug sorgfältig gewaschen, um Reste zu entfernen, wie stark anhaftende Teile von Linsen oder anderes unerwünschtes Material. Dann wird das Formwerkzeug getrocknet, vorzugsweise durch Anwenden von Luftströmen, während gleichzeitig ein leichter unteratmosphärischer Druck angewendet wird, um das entfernte Wasser zu beseitigen.
In einem bevorzugten System sind Luftdüsen mit der Peripherie von jeder Formhälfte, sowohl Patrize als auch Matrize, angeordnet. Ein Vakuumabstromrohr wird oberhalb der Mitte von jeder Formhälfte angeordnet, um abgelöste Wassertröpfchen zu entfernen. Alternativ können Luftdüsen zentral angewendet werden, während ein peripheres Vakuum das Wasser entfernt. Außerdem kann der Vakuumabstrom weggelassen werden, wenn die Luftströme gleich eingestellt sind.
Nachdem das Formwerkzeug vollständig gewaschen und getrocknet ist, wird das Werkzeug vorzugsweise in die Prepolymerdosierungsposition fertig für einen weiteren Produktionszyklus weitergerückt.
17. Zyklische Reihen von Verfahrensschritten
Ein besonders vorteilhafter Aspekt von vielen Ausführungsformen derzeitiger Herstellungsverfahren für ophthalmische Linsen besteht darin, dass eine oder mehrere Serien von Verfahrensstufen zyklisch sind. Im Gegensatz zu den typischen Formlinsenherstellungsverfahren, bei dem Linsen über einen Satz von linearen Verfahrensschritten unter Verwendung von Einwegwegwerfkunststoffformen hergestellt werden, bieten die vorliegenden Verfahren Vorteile hinsichtlich der Verfahrensund Produktkonsistenz und vermindert Material und Zeitverbrauch durch Nutzung von einem oder mehreren zyklischen Vorgängen.
Vorzugsweise werden die Linsen durch eine Reihe von zwei oder mehreren zyklischen Vorgängen hergestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Linsen zunächst durch einen wiederholenden Zyklus der Schritte von Dosieren flüssigen Prepolymers in eine wiederverwendbare Form, welche Patrizen- und Matrizenformhälften enthält, Formen der Linsen und Trennung der Formhälften, hergestellt. Diese bevorzugte Ausführungsform schließt außerdem einen zweiten wiederholenden Zyklus ein, bei dem die Linse entfernt und zu einem Verpackungsvorgang überführt wird.
Mindestens einer der wiederholenden Zyklen schließt vorzugsweise einen Schritt der Begutachtung der Linsen ein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Linsen hinsicht 1ich eines mittigen Bereichs in dem ersten wiederholenden Zyklus begutachtet, während ein peripherer Bereich oder Bereiche in einem zweiten wiederholenden Zyklus begutachtet werden.
9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der der Linsenherstellungsvorgang zwei zyklische Vorgänge einschließt. Der erste zyklische Vorgang beginnt mit der Dosierung von Prepolymer in die Matrizenformhälften, gefolgt von den Schritten von:
Zusammenfügen (d.h. Schließen) der Patrizen- und Matrizenformhälften,
Formen der Linsen (beispielsweise durch Anwenden von UV-Strahlung),
Begutachten des mittigen Teils der Linsen, Trennen der Formhälften
Lockern der Linsen und Waschen nicht umgesetzten Prepolymers aus den Linsen,
Benetzen der Matrizenformhälften,
Übertragung beliebiger Linsen auf den Patrizenformhälften auf die Matrizenformhälften, und
Reinigen der Formhälften.
Nachdem die Formhälften gereinigt wurden, werden die Formhälften zu der Prepolymerdosierstufe erneut weitergerückt. In der Ausführungsform von 9 werden die Linsen anschließend an die Linsenzentrierungsstufe gegriffen und in der zweiten Reihe von zyklischen Verfahrensstufen entfernt. Greifen und Linsenentfernung folgt Linsenbegutachtung, Ablegen von Linsen hoher Qualität in eine Verpackung und Verwerfen von nicht annehmbaren Linsen.
B. Bevorzugte Prepolymermaterialien
Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes vernetzbares und/oder polymerisierbares Material, das hierin auch als Prepolymer bezeichnet wird, begrenzt. Bestimmte Prepolymere sind allerdings gemäß bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsformen bevorzugt. Bevorzugte Prepolymere zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind jene, die in Wasser löslich sind und die vernetzbare Gruppen umfassen. Insbesondere schließen bevorzugte Prepolymere jene ein, die in US-Patent 5 508 317, herausgegeben von Beat Müller am 16. April 1996 und übertragen auf Ciba-Geigy Corporation, beschriebenen ein. US-Patent 5 508 317 ist in seiner Gesamtheit durch diesen Hinweis in die vorliegende Beschreibung aufgenommen.
Eine bevorzugte Gruppe von Prepolymeren, wie sie in US-Patent 5 508 317 beschrieben werden, sind jene, die eine 1,3-Diol-Basisstruktur umfassen, worin ein bestimmter Prozentsatz der 1,3-Diol-Einheiten zu einem 1,3-Dioxan modifiziert wurde, der in der 2-Position einen Rest aufweist, welcher polymerisierbar, aber nicht polymerisiert ist. Der polymerisierbare Rest ist insbesondere ein Aminoalkyl-Rest, mit einer polymerisierbaren Gruppe, die an das Stickstoffatom gebunden ist.
Das Prepolymer ist vorzugsweise ein Derivat von einem Polyvinylalkohol mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht, M_w, von mindestens etwa 2 000, der bezogen auf die Zahl von Hydroxy-Gruppen des Polyvinylalkohols von etwa 0,5 bis etwa 80% Einheiten der Formel I umfasst:
worin:
R Niederalkylen mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen bedeutet,
R¹ Wasserstoff oder Niederalkyl darstellt und
R² einen olefinsch ungesättigten, Elektronen anziehenden, copolymerisierbaren Rest, vorzugsweise mit bis zu 25 Kohlenstoffatomen, bedeutet. R² ist beispielsweise ein olefinisch ungesättigter Acyl-Rest der Formel R³-CO-, wobei
R³ einen olefinischen ungesättigten, copolymerisierbaren Rest mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, bedeutet. In einer weiteren Ausführungsform ist der Rest R² ein Rest der Formel II -CO-NH- (R⁴-NH-CO-O) _q-R⁵-O-CO-R³ (II)worin
q 0 oder eins darstellt und
R⁹ und R⁵ sind jeweils unabhängig Niederalkylen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, Arylen mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine gesättigte zweiwertige cycloaliphatische Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, Arylenalkylen oder Alkylenarylen mit 7 bis 14 Kohlenstoffatomen oder Arylenalkylenarylen mit 13 bis 16 Kohlenstoffatomen, und
R³ ist wie vorstehend definiert.
Das bevorzugte Prepolymer ist daher insbesondere ein Derivat eines Polyvinylalkohols mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 2 000, das basierend auf der Anzahl von Hydroxy-Gruppen des Polyvinylalkohols, etwa 0,5 bis etwa 80% Einheiten der Formel III umfasst:
worin
R Niederalkylen bedeutet,
R¹ Wasserstoff oder Niederalkyl darstellt,
p 0 oder eins ist,
q 0 oder eins ist,
R³ einen olefinisch ungesättigten, copolymerisierbaren Rest mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt und
R⁹ und R⁵ jeweils unabhängig Niederalkylen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, Arylen mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine gesättigte zweiwertige cycloaliphatische Gruppe mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, Arylenalkylen oder Alkylenarylen mit 7 bis 14 Kohlenstoffatomen oder Arylenalkylenarylen mit 13 bis 16 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Niederalkylen R weist vorzugsweise bis zu 8 Kohlenstoffatome auf und kann geradkettig oder verzweigt sein. Geeignete Beispiele schließen Octylen, Hexylen, Pentylen, Butylen, Propylen, Ethylen, Methylen, 2-Propylen, 2-Butylen und 3-Pentylen ein. Vorzugsweise weist Niederalkylen R bis zu 6 und insbesondere bevorzugt bis zu 4 Kohlenstoffatome auf. Die Bedeutung Methylen und Butylen sind besonders bevorzugt.
R¹ ist vorzugsweise Wasserstoff oder Niederalkyl mit bis zu 7, insbesondere bis zu 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Wasserstoff.
Jedes Alkylen R⁴ oder R⁵ weist vorzugsweise von 2 bis 6 Kohlenstoffatome auf und ist insbesondere geradkettig. Geeignete Beispiele schließen Propylen, Butylen, Hexylen, Dimethylethylen und insbesondere bevorzugt Ethylen ein.
Arylen R⁴ oder R⁵ ist vorzugsweise Phenylen, das unsubstituiert oder mit Niederalkyl oder Niederalkoxy substituiert ist, insbesondere 1,3-Phenylen oder 1,4-Phenylen oder Methyl-1,4-phenylen.
Eine gesättigte zweiwertige, cycloaliphatische Gruppe R⁴ oder R⁵ ist vorzugsweise Cyclohexylen oder Cyclohexylenniederalkylen, beispielsweise Cyclohexylenmethylen, das unsubstituiert oder mit einer oder mehreren Methyl-Gruppen substituiert ist, wie beispielsweise Trimethylcyclohexylenmethylen, z.B. der zweiwertige Isophoron-Rest.
Die Arylen-Einheit von Alkylenarylen oder Arylenalkylen R⁴ oder R⁵ ist vorzugsweise Phenylen, unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl oder Niederalkoxy und die Alkylen- Einheit davon ist vorzugsweise Niederalkylen, wie Methylen oder Ethylen, insbesondere Methylen. Solche Reste R⁴ oder R⁵ sind daher vorzugsweise Phenylenmethylen oder Methylenphenylen.
Arylenalkylenarylen R⁴ oder R⁵ ist vorzugsweise Phenylenniederalkylenphenylen mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen in der Alkylen-Einheit, beispielsweise Phenylenethylenphenylen.
Die Reste R⁴ und R⁵ sind unabhängig vorzugsweise Niederalkylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylen, unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl, Cyclohexylen oder Cyclohexylenniederalkylen, unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl, Phenylenniederalkylen, Niederalkylenphenylen oder Phenylenniederalkylenphenylen.
Innerhalb des Umfangs der Erfindung bedeutet der Begriff „Nieder" im Zusammenhang mit Resten und Verbindungen, Reste oder Verbindungen mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise bis zu 4 Kohlenstoffatomen, sofern nicht anders ausgewiesen. Niederalkyl hat insbesondere bis zu 7 Kohlenstoffatome, vorzugsweise bis zu 4 Kohlenstoffatome und ist beispielsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl oder tert-Butyl.
Niederalkoxy weist insbesondere bis zu 7 Kohlenstoffatome, vorzugsweise bis zu 4 Kohlenstoffatome, auf und ist beispielsweise Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy oder tert-Butoxy.
Der olefinisch ungesättigte, copolymerisierbare Rest R³ mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen ist vorzugsweise Alkenyl mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, insbesondere Alkenyl mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen und besonders bevorzugt Alkenyl mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Ethenyl, 2-Propenyl, 3-Propenyl, 2-Butenyl, Hexenyl, Octenyl oder Dodecenyl. Die Bedeutungen Ethenyl und 2-Propenyl sind bevorzugt, sodass die Gruppe -CO-R³ der Acyl-Rest von Acryl- oder Methacrylsäure ist.
Die zweiwertige Gruppe -R⁴-NH-CO-O- liegt vor, wenn q eins ist und liegt nicht vor, wenn q 0 null ist. Prepolymere, worin q null ist, sind bevorzugt.
Die zweiwertige Gruppe -CO-NH-(R⁴-NH-CO-O)q-R⁵-O- liegt vor, wenn p eins ist und liegt nicht vor, wenn p null ist. Prepolymere, worin p null ist, sind bevorzugt.
In Prepolymeren, in denen p eins ist, ist der Index q vorzugsweise null. Prepolymere, worin p eins ist, der Index q null ist und R⁵ Niederalkylen darstellt, sind besonders bevorzugt.
Ein bevorzugtes Prepolymer ist ein Derivat von einem Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 2 000, das, bezogen auf die Zahl der Hydroxy-Gruppen von Polyvinylalkohol, von etwa 0,5 bis etwa 80% Einheiten der Formel III umfasst, wobei R Niederalkylen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen ist, p null ist und R³ Alkenyl mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Ein weiteres bevorzugtes Prepolymer ist ein Derivat von einem Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 2 000, das, bezogen auf die Zahl der Hydroxy-Gruppen von Polyvinylalkohol, etwa 0,5 bis etwa 80% Einheiten der Formel III umfasst, worin R Niederalkylen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen darstellt, p eins ist, q null ist, R⁵ Niederalkylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt und R³ Alkenyl mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Ein weiteres bevorzugtes Prepolymer ist außerdem ein Derivat von einem Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 2 000, das, bezogen auf die Zahl der Hydroxy-Gruppen von dem Polyvinylalkohol, etwa 0,5 bis etwa 80% Einheiten der Formel III umfasst, worin R Niederalkylen mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, p eins ist, q eins ist, R⁴ Niederalkylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylen, unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl, Cyclohexylen oder Cyclohexylenniederalkylen, unsubstituiert oder substituiert mit Niederalkyl, Phenylenniederalkylen, Niederalkylenphenylen oder Phenylenniederalkylenphenylen bedeutet, R⁵ Niederalkylen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und R³ Alkenyl mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.
Die bevorzugten Prepolymere sind vorzugsweise Derivate von Polyvinylalkohol mit einem Molekulargewicht von mindestens etwa 2 000, das, bezogen auf die Zahl der Hydroxy-Gruppen von dem Polyvinylalkohol, etwa 0,5 bis etwa 80%, insbesondere etwa 1 bis 50%, vorzugsweise etwa 1 bis 25%, insbesondere etwa 2 bis 15% und vor allem etwa 3 bis 10% Einheiten von Formel III umfasst. Bevorzugte Prepolymere, die zur Herstellung von Kontaktlinsen eingesetzt werden, umfassen, bezogen auf die Zahl der Hydroxy-Gruppen von Polyvinylalkohol, insbesondere von etwa 0,5 bis etwa 25%, besonders etwa 1 bis 15% und besonders bevorzugt etwa 2 bis 12% an Einheiten von Formel III.
Polyvinylalkohole, die derivatisiert werden können, um bevorzugtes Prepolymer zu erhalten, weisen vorzugsweise ein Molekulargewicht von mindestens 10 000 auf. Als eine Obergrenze können die Polyvinylalkohole ein Molekulargewicht von bis zu 1 000 000 aufweisen. Vorzugsweise haben die Polymeralkohole ein Molekulargewicht von bis zu 300 000, insbesondere bis zu etwa 100 000 und besonders bevorzugt bis zu etwa 50 000.
Gemäß der Erfindung geeignete Polyvinylalkohole haben im Allgemeinen eine Poly(2-hydroxy)ethylen-Struktur. Die Polyvinylalkohole können allerdings auch Hydroxy-Gruppen in Form von 1,2-Glycolen, wie als Copolymer-Einheiten von 1,2-Dihydroxyethylen, enthalten oder können beispielsweise durch alkalische Hydrolyse von Vinylacetat/Vinylencarbonatcopolymeren erhalten werden.
Zusätzlich können die Polyvinylalkohole zum Erhalten von bevorzugtem Prepolymer auch geringe Anteile, beispielsweise bis zu 20%, vorzugsweise bis zu 5% Copolymer-Einheiten von Ethylen, Propylen, Acrylamid, Methacrylamid, Dimethacrylamid, Hydroxyethylmethacrylat, Methylmethacrylat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Vinylpyrrolidon, Hydroxyethylacrylat, Allylalkohol, Styrol oder ähnliche gewöhnlich verwendete Comonomere umfassen.
Kommerziell verfügbare Polyvinylalkohole können verwendet werden, beispielsweise Vinol^® 107, hergestellt von Air Products (MW=22 000 bis 31 000, 98-98,8% hydrolysiert), Polysciences 4397 (MW=25 000, 98,5% hydrolysiert), BF 14, hergestellt von Chan Chun, Elvanol^® 90-50, hergestellt von DuPont, UF-120, hergestellt von Unitika, Moviol^® 4-88, 10-98 und 20-98, hergestellt von Hoechst. Weitere Hersteller sind beispielsweise Nippon Gohsei (Gohsenol^®), Monsanto (Gelvatol^®), Wacker (Polyviol^®) und die japanischen Hersteller Kuraray, Denki und Shin-Etsu. Die Molekulargewichte, die hierin angeführt werden, sind gewichtsmittlere Molekulargewichte, Mw, ermittelt durch Gelpermeationschromatographie, sofern nicht anders ausgewiesen.
Wie bereits erwähnt, ist es auch möglich, Copolymere von hydrolysiertem Vinylacetat einzusetzen, die beispielsweise in Form von hydrolysiertem Ethylen/Vinylacetat (EVA) oder Vinylchlorid/Vinylacetat, N-Vinylpyrrolidon/Vinylacetat und Maleinsäureanhydrid/Vinylacetat erhältlich sind.
Polyvinylalkohol wird vorzugsweise durch Hydrolyse des entsprechenden homopolymeren Polyvinylacetats hergestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Polyvinylalkohol zur Gewinnung eines bevorzugten Prepolymers weniger als 50% Polyvinylacetat-Einheiten, insbesondere weniger als 20% Polyvinylacetat-Einheiten. Bevorzugte Mengen von Restacetat-Einheiten in dem Polyvinylalkohol zur Gewinnung eines bevorzugten Prepolymers, basierend auf der Summe von Vinylalkohol-Einheiten und Acetat-Einheiten, sind etwa 3 bis 20%, vorzugsweise etwa 5 bis 16% und insbesondere etwa 10 bis 14%.
Die Verbindungen, welche Einheiten der Formel III umfassen, können in einer an sich bekannten Weise hergestellt werden.
Die Prepolymere von Formeln I und III sind außerordentlich stabil. Die Prepolymere von Formeln I und III können außerdem in einer an sich bekannten Weise gereinigt werden, beispielsweise durch Fällung mit Aceton, Dialyse oder Ultrafiltration, wobei Ultrafiltration besonders bevorzugt ist. Durch dieses Reinigungsverfahren können die Prepolymere der Formeln I und III in sehr reiner Form erhalten werden, beispielsweise in Form einer konzentrierten wässrigen Lösung, die frei oder mindestens im Wesentlichen frei von Reaktionsprodukten ist.
Die Prepolymere der Formeln I und III sind in einer sehr wirksamen und kontrollierbaren Weise, insbesondere durch Photovernetzung vernetzbar.
Formlinge werden durch Photovernetzen eines Prepolymers, das Einheiten der Formeln I oder III umfasst, in Abwesenheit oder Anwesenheit eines zusätzlichen vinylischen Comonomers erhalten. Diese Polymere sind in Wasser unlöslich.
Bei der Photovernetzung gibt man geeigneterweise einen Photostarter zu, der radikalische Vernetzung starten kann. Die Photopolymerisation kann in Gegenwart eines Lösungsmittels, das vorzugsweise Wasser ist, erfolgen.
Die Photovernetzung wird vorzugsweise direkt aus einer wässrigen Lösung des bevorzugten Prepolymers ausgeführt, was durch den bevorzugten Reinigungsschritt, nämlich Ultrafiltration, falls geeignet, nach der Zugabe eines zusätzlichen vinylischen Comonomers, erhalten werden kann. Beispielsweise können etwa 15 bis 40%ige wässrige Lösungen photovernetzt werden.
Das vinylische Comonomer, das gemäß der Erfindung zusätzlich beim Photovernetzen verwendet werden kann, kann hydrophil oder hydrophob oder ein Gemisch von hydrophoben und hydrophilen vinylischen Monomer sein. Geeignete vinylische Monomere schließen insbesondere jene ein, die gewöhnlich bei der Herstellung von Kontaktlinsen verwendet werden und sind dem Fachmann bekannt.
Im Allgemeinen reagieren etwa 0,01 bis 80 Einheiten eines typischen vinylischen Comonomers pro Einheit von Formeln I oder III.
Wenn ein vinylisches Comonomer verwendet wird, umfassen die vernetzten Polymere vorzugsweise etwa 1 bis 15%, insbesondere etwa 3 bis 8% Einheiten von Formeln I oder III, bezogen auf die Zahl der Hydroxy-Gruppen des Polyvinylalkohols, welche mit etwa 0,1 bis 80 Einheiten des vinylischen Monomers umgesetzt werden.
Der Anteil der vinylischen Comonomere, falls verwendet, ist vorzugsweise 0,5 bis 80 Einheiten pro Einheit der Formel I, insbesondere 1 bis 30 Einheiten pro Einheit der Formel I und besonders bevorzugt 5 bis 20 Einheiten pro Einheit der Formel I.
Die Zubereitung einer im Wesentlichen wässrigen Lösung eines in Wasser löslichen Prepolymers, das vernetzbare Gruppen umfasst, kann in einer bekannten Weise ausgeführt werden, beispielsweise durch Synthese des Prepolymers in einer im Wesentlichen wässrigen Lösung oder durch Isolierung des Prepolymers, beispielsweise in reiner Form (d.h. frei von unerwünschten Bestandteilen) und Auflösung davon in einem im Wesentlichen wässrigen Medium.
Im Wesentlichen wässrige Lösungen des Prepolymers umfassen insbesondere Lösungen des Prepolymers in Wasser, in einer wässrigen Salzlösung, insbesondere in wässrigen gleichen Lösungen, die eine Osmolarität von etwa 200 bis 450 Milliosmol pro 1000 ml (Einheit: mOsm/l), vorzugsweise eine Osmolarität von etwa 250 bis 350 mOsm/l, besonders etwa 300 mOsm/l, aufweisen oder in Mischungen von Wasser oder wässrigen Salzlösungen mit physiologisch tolerierbaren, polaren, organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise Glycerin. Lösungen des Prepolymers in Wasser oder in wässrigen Salzlösungen sind bevorzugt.
Die im Wesentlichen wässrige Lösung des hierin definierten Prepolymers ist vorzugsweise eine reine Lösung, was eine Lösung bedeutet, die frei oder im Wesentlichen frei von unerwünschten Bestandteilen ist. Besonders bevorzugte Beispiele für eine solche Lösung sind eine Lösung des Prepolymers in reinem Wasser oder in einer künstlichen Tränenflüssigkeit.
Die Viskosität der Lösung des Prepolymers in der im Wesentlichen wässrigen Lösung ist innerhalb von weiten Grenzen nicht kritisch, aber die Lösung sollte vorzugsweise eine fließfähige Lösung sein, die spannungsfrei verformt werden kann.
Das Molekulargewicht des Prepolymers ist auch innerhalb weiter Grenzen nicht kritisch. Vorzugsweise weist aber das Prepolymer ein Molekulargewicht von etwa 10 000 bis etwa 200 000 auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Prepolymer vernetzbare Gruppen. „Vernetzbare Gruppen" bedeutet die üblichen vernetzbaren Gruppen, die dem Fachmann bekannt sind, wie beispielsweise photovernetzbare oder thermisch vernetzbare Gruppen. Vernetzbare Gruppen, wie jene, die bereits für die Herstellung von Kontaktlinsenmaterialien vorgeschlagen wurden, sind besonders geeignet. Jene schließen insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Gruppen ein, die Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindungen umfassen. Um die große Vielzahl von geeigneten vernetzbaren Gruppen zu demonstrieren, werden hier nur beispielhaft die nachstehenden Vernetzungsmechanismen angeführt: radikalische Polymerisation, 2+2-Cyclo-Addition, Diels-Alder-Reaktion, ROMP (Ringöffnungsmetathese-Polymerisation), Vulkanisation, kationische Vernetzung und Epoxy-Härtung.
Geeignete wasserlösliche Prepolymere, die vernetzbare Gruppen umfassen, sind beispielsweise Verbindungen, die Einheiten der Formel I umfassen. Es ist allerdings auch möglich, in dem Verfahren andere wasserlösliche Prepolymere zu verwenden, die ein Polymergerüst und auch vernetzbare Gruppen enthalten.
Geeignete Polymergerüste schließen neben dem Polyvinylalkohol, Materialien, wie jene, die bereits in einigen Fällen als Kontaktlinsenmaterialien vorgeschlagen wurden, beispielsweise Polymerdiole, die von PVA verschieden sind, Polymere, umfassend Saccharide, Polymere, umfassend Vinylpyrrolidon, Polymere, umfassend Alkyl(meth)acrylate, Polymere, umfassend Al-kyl(meth)acrylate, die mit hydrophilen Gruppen substituiert wurden, beispielsweise mit Hydroxy, Carboxy oder mit Amino, Polyalkylenglycole oder Copolymere oder Gemische davon ein.
Das gemäß der Erfindung verwendete Prepolymer umfasst vorzugsweise vernetzbare Gruppen in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 80% Äquivalente, bezogen auf die Äquivalente von Monomeren, die das Polymergerüst bilden, insbesondere etwa von 1 bis 50%, vorzugsweise etwa 1 bis 25%, vorzugsweise etwa von 2 bis 15% und besonders bevorzugt etwa 3 bis 10%. Besonders bevorzugt sind Mengen von vernetzbaren Gruppen von etwa 0,5 bis etwa 25% Äquivalenten, besonders etwa 1 bis 15% und insbesondere bevorzugt etwa 2 bis 12%, bezogen auf die Äquivalente von Monomeren, die das Polymergerüst bilden.
Wie bereits erwähnt, besteht ein Kriterium für die Eignung eines bevorzugten Prepolymers darin, dass es ein vernetzbares Prepolymer ist, das Prepolymer allerdings unvernetzt ist oder mindestens im Wesentlichen unvernetzt ist, sodass es wasserlöslich ist.
Zusätzlich ist das Prepolymer vorteilhaft stabil in unvernetztem Zustand, sodass es Reinigung, wie vorstehend beschrieben, in Zusammenhang mit Verbindungen, die Einheiten der Formel I umfassen, unterzogen werden kann. Die Prepolymere werden vorzugsweise in Form einer reinen Lösung in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt. Die Prepolymere können in die Form einer reinen Lösung, beispielsweise in der nachstehend offenbarten Weise, umgewandelt werden.
Vorzugsweise können die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Prepolymere in an sich bekannter Weise gereinigt werden, beispielsweise durch Vernetzung der organischen Lösungsmittel, wie Aceton, Filtrieren und Waschen, Extraktion in einem geeigneten Lösungsmittel, Dialyse oder Ultrafiltration, wobei Ultrafiltration besonders bevorzugt ist. Mit Hilfe eines solchen Reinigungsvorgangs können die Prepolymere in sehr reiner Form, beispielsweise in Form von konzentrierten wässrigen Lösungen, die frei oder zumindest im Wesentlichen frei von Reaktionsprodukten, wie Salzen, oder von Ausgangsmaterialien, wie beispielsweise Nicht-Polymerbestandteile, sind, erhalten werden.
Das bevorzugte Reinigungsverfahren für Prepolymere, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, nämlich Ultrafiltration, kann in an sich bekannter Weise ausgeführt werden. Es ist möglich, dass die Ultrafiltration wiederholt ausgeführt wird, beispielsweise zwei bis zehn Mal. Alternativ kann die Ultrafiltration kontinuierlich ausgeführt werden, bis der gewünschte Reinheitsgrad erreicht ist. Der gewünschte Reinheitsgrad kann im Prinzip so hoch wie gewünscht sein. Ein geeignetes Maß für den Reinheitsgrad ist beispielsweise der Na-triumchloridgehalt der Lösung, der in einfacher Weise bestimmt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine im Wesentlichen wässrigen Lösung des Prepolymers, das im Wesentlichen frei von unerwünschten Bestandteilen ist, wie beispielsweise frei von monomeren, oligomeren oder polymeren Ausgangsmaterialien, welche zur Herstellung des Prepolymers verwendet werden und/oder frei von Sekundärprodukten, die hierin bei der Zubereitung des Prepolymers gebildet werden, zubereitet. Die im Wesentlichen wässrige Lösung ist bevorzugter eine reine wässrige Lösung oder eine Lösung einer künstlichen Tränenflüssigkeit, wie vorstehend definiert. Es ist auch bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren ohne die Zugabe eines Comonomers, beispielsweise eines vinylischen Comonomers, auszuführen.
Auf der Basis von einer in dem vorstehenden Absatz genannten Maßnahmen und insbesondere auf der Basis einer Kombination der in dem vorstehend genannten Paragraph angeführten Maßnahmen, ist die Lösung des in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Prepolymers eine, die keinen oder im Wesentlichen keinen unerwünschten Bestandteil umfasst, der nach einem Vernetzungsvorgang hätte extrahiert werden müssen. Ein besonderes Merkmal dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher, dass auf die Extraktion von ungewünschten Bestandteilen nach dem Vernetzen verzichtet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch vorzugsweise in solcher Weise ausgeführt, dass die im Wesentlichen wässrige Lösung des wasserlöslichen, vernetzbare Gruppen umfassenden Prepolymers frei oder im Wesentlichen frei von ungewünschten Bestandteilen ist, wie beispielsweise monomeren, oligomeren oder polymeren Ausgangsverbindungen, die zur Herstellung des Prepolymers eingesetzt werden oder Sekundärprodukten, die während der Zubereitung des Prepolymers gebildet werden und/oder dass die Lösung ohne den Zusatz eines Comonomers eingesetzt wird, sodass die Extraktion von beliebigen ungewünschten Bestandteilen in weiterem Verlauf des Verfahrens fortgelassen werden kann.
Ein Additiv, das, falls geeignet zur Lösung des Prepolymers, zugegeben wird, ist ein Starter für die Vernetzung, sollte ein Starter für die Vernetzung der vernetzbaren Gruppen erforderlich sein. Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die Vernetzung durch Photovernetzen ausgeführt wird, was in dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt ist. Im Fall von Photovernetzen ist es geeignet, einen Photostarter zu benutzen, der die Radikalvernetzung starten kann. Beispiele davon sind dem Fachmann geläufig und geeignete Photostarter, die speziell erwähnt werden können, sind Benzoesäuremethylether, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon oder ein kommerzielles Produkt, wie DAROCUR^®- oder IRGACUR^®-Typen, beispielsweise DAROCUR^® 1173 oder IRGACUR^® 2959.
Das Vernetzen wird in der Form ausgelöst, beispielsweise durch aktinische Strahlung, wie z.B. UV-Licht oder durch ionisierende Strahlung, wie beispielsweise Gammastrahlung, Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen. Ultraviolett(UV)strahlung ist bevorzugt. Die Vernetzung kann, falls geeignet, auch thermisch ausgelöst werden. Beachtung soll der Tatsache geschenkt werden, dass die Vernetzung gemäß der Erfindung in sehr kurzer Zeit ausgeführt werden kann, beispielsweise in we niger als fünf Minuten, vorzugsweise in weniger als einer Minute, bevorzugter bis zu 30 Sekunden, insbesondere weniger als 10 Sekunden.
Da die Lösung des Prepolymers vorzugsweise keinen unerwünschten niedermolekularen Bestandteil umfasst, umfasst das vernetzte Produkt auch keinen solchen Bestandteil. Daher ist eine anschließende Extraktion nicht erforderlich. Da das Vernetzen in einer im Wesentlichen wässrigen Lösung ausgeführt wird, ist eine anschließende Hydratation nicht erforderlich. Jene zwei Vorteile bedeuten unter anderem, dass eine komplizierte Nachbehandlung der erhaltenen Formlinge, insbesondere Kontaktlinsen, weggelassen wird. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Kontaktlinsen zeichnen nicht daher durch die Tatsache aus, dass die für die vorgesehene Verwendung ohne Extraktion geeignet sind. „Vorgesehene Verwendung" bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Kontaktlinse für das menschliche Auge eingesetzt werden kann. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Kontaktlinsen zeichnen sich auch durch die Tatsache aus, dass sie für ihre vorgesehene Verwendung ohne Hydratation geeignet sind.
Die Erfindung wurde genauer mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, um den Leser die Ausführung der Erfindung ohne unangemessene Versuchsführung zu ermöglichen. Der Fachmann wird jedoch leicht feststellen, dass viele der Komponenten und Parameter in gewissem Umfang variiert oder modifiziert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

Zyklisches Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Formlingen, umfassend: (a) Dosieren von Prepolymermaterial in eine Matrizenformhälfte; (b) Zusammenfügen einer Patrizenformhälfte mit der Matrizenformhälfte; (c) Anwenden von Strahlung zum Vernetzen und/oder Polymerisieren des Prepolymermaterials zur Herstellung eines Formlings; (d) Trennen der Patrizenformhälfte von der Matrizenformhälfte; (e) Waschen des Formlings zur Entfernung von nicht umgesetztem Prepolymer; (f) Gewährleisten, dass der Formling benachbart zu einer ausgewählten Formhälfte ist; (g) Greifen des Formlings in einem mittigen Bereich zur Entnahme des Formlings aus der ausgewählten Formhälfte; (h) Ablegen eines annehmbaren Formlings in eine Verpackung; (i) Reinigen der Patrizen- und Matrizenformhälften; und (j) Weiterrücken der Patrizen- und Matrizenformhälften zu einer Lage zur Dosierung von Prepolymer; (h) Begutachtung der Formlinge, dadurch gekennzeichnet, dass die Begutachtung umfasst: (1) Begutachtung der mittigen Teile des Formlings hinsichtlich Mängel; und (2) Begutachtung peripherer Bereiche des Formlings hinsichtlich Mängel; und worin die Begutachtung der mittigen Teile der Formlinge hinsichtlich Mängel unmittelbar anschließend an den Schritt der Anwendung von Strahlung zum Vernetzen und/oder Polymerisieren des Prepolymermaterials erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Zentrierens des Formlings innerhalb der Matrizenformhälfte vor dem Schritt des Greifens des Formlings im mittigen Bereich zur Entnahme der Formlinge aus der Formhälfte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem mindestens teilweise Trocknen des Formlings zur Entfernung von Oberflächenwasser, das die Begutachtung der Formlinge beeinträchtigen kann, vor dem Schritt der Begutachtung der Kanten der Formlinge hinsichtlich Mängel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die jeweilige Zykluszeit für jeden Schritt des zyklischen Verfahrens weniger als etwa eine Minute ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die jeweilige Zykluszeit für jeden Schritt des zyklischen Verfahrens weniger als etwa 10 Sekunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Gewährleistung, dass der Formling benachbart der ausgewählten Formhälfte ist, den Schritt der Übertragung beliebiger Formlinge, die in der nicht ausgewählten Formhälfte ruhen, zu der entsprechenden ausgewählten Formhälfte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die ausgewählte Formhälfte die Matrizenformhälfte und die nicht ausgewählte Formhälfte die Patrizenformhälfte ist.
Zyklisches Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Formen verwendet wird, umfassend: (a) Dosieren von Prepolymer in Matrizenformhälften; (b) Zusammenfügen von Patrizenformhälften mit den Matrizenformhälften; (c) Anwenden von Strahlung zum Vernetzen des vernetzbaren Materials zur Bildung von Formlingen; (d) Begutachten mittiger Teile der Formlinge hinsichtlich Mängel; (e) Trennen der Patrizenformhälften von den Matrizenformhälften; (f) Waschen der Formhälften zur Entfernung von nicht umgesetztem vernetzbarem Material; (g) Übertragen beliebiger Formlinge auf den Patrizenformhälften zu den Matrizenformhälften; (h) Zentrieren der Formlinge innerhalb der Matrizenformhälften; (i) Greifen der Formlinge in einen mittigen Bereich zur Entfernung der Formlinge aus den Formhälften; (j) mindestens teilweise Trocknen der Formlinge zur Entfernung von Oberflächenwasser, das die Begutachtung der Formlinge beeinträchtigen kann; (k) Begutachten der Kanten der Formlinge hinsichtlich Mängel; (l) Ablage der annehmbaren Formlinge in eine Verpackung; (m) Reinigen der Patrizen- und Matrizenformhälften; und (n) Weiterrücken der Patrizen- und Matrizenformhälften zu einer Lage zur Dosierung von vernetzbarem Material.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Prepolymer ein Derivat von einem Polyvinylalkohol mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht M_w von mindestens etwa 2 000 ist, das, bezogen auf die Zahl an Hydroxy-Gruppen des Polyvinylalkohols, 0,5 bis 80% Einheiten der Formel I umfasst:
worin: R Niederalkylen mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen darstellt, R¹ Wasserstoff oder Niederalkyl mit bis zu 7 Kohlenstoffatomen bedeutet und R² einen olefinisch ungesättigten, Elektronen anziehenden, copolymerisierbaren Rest darstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Formlinge ophthalmische Linsen sind.
Formungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die ophthalmischen Linsen Kontaktlinsen sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Formlinge ophthalmische Linsen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dosieren in einer Atmosphäre mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 55% ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dosieren durch eine Dosierspitze (44) erfolgt, die mit dem polymerisierbaren und/oder vernetzbaren Material nach Beendigung der Dosierung in Kontakt bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, welches eine Formungsanordnung (20) nutzt, die eine Vielzahl von entnehmbaren Patrizen und Matrizenformhälften aufnimmt, umfassend eine Patrizenformanordnung (28), die eine Vielzahl von Patrizenformhälften (26), die entnehmbar daran befestigt sind, aufnimmt und eine Matrizenformanordnung (24), die eine Vielzahl von Matrizenformhälften (22), die entnehmbar daran befestigt sind, aufnimmt, wobei das Zusammenfügen von Patrizen- und Matrizenformhälften bewirkt wird durch: (a) gelenkmäßiges Schwenken der Patrizenanordnung (28) in einer bogenförmigen Bewegung und (b) anschließend Bewegen der Patrizenanordnung (28) im Wesentlichen linear zu einer Lage, in der die Patrizen- und Matrizenformhälften sich zusammenfügen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Patrizenformhälften mit einer Vielzahl entsprechender Matrizenformhälften zusammengefügt wird und dieses Zusammenfügen insgesamt im Wesentlichen gleichzeitig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Formhälften gereinigt und wieder verwendet werden.