FR2546442A1 - Dispositif de moulage centrifuge d'articles comportant des moyens d'alimentation automatiques en moules - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S425/808—Lens mold
Abstract
LE DISPOSITIF UTILISE UNE COLONNE DE POLYMERISATION ROTATIVE 2 ADAPTEE A RECEVOIR UNE SERIE DE MOULES 22 ALIGNES VERTICALEMENT ET UN MAGASIN DISTRIBUTEUR DE MOULES 20 ROTATIF DISPOSE SELON UN ANGLE AIGU A AVEC LA COLONNE DE POLYMERISATION 2 ET ADAPTE A DISTRIBUER LES MOULES, UN PAR UN, DANS LA COLONNE DE POLYMERISATION 2 TANDIS QU'UN COURANT DE GAZ INERTE CIRCULE A CONTRE-COURANT DE LA CHUTE DES MOULES ET PURGE TOUT OXYGENE ENTRAINE. FABRICATION DE LENTILLES DE CONTACT ET ARTICLES SIMILAIRES.
Description
La présente invention concerne un dispositif pour le moulage centrifuge
d'une série d'objets, tels que des lentilles, des valves en disques, etc Selon un de ses aspects, la présente invention concerne un dispositif utilisant une colonne de polymérisation adaptée à recevoir une série de moules tombant librement en alignement vertical et ayant des moyens d'alimentation en moules formés d'un magasin rotatif distributeur de moules disposé à proximité de l'extrémité d'entrée d'une colonne de polymérisation et tournant à une vitesse suffisante pour permettre aux moules d'être éjectés individuellement et d'être introduits par gravité dans l'extrémité d'entrée de ladite colonne de polymérisation. A l'heure actuelle, le moulage centrifuge, tel que le moulage-polymérisation d'objets symétriques par rapport à un axe, comme par exemple des lentilles, des produits de remplacement de valves de coeurs artificiels, peut être mis
en oeuvre par différentes techniques.
Une de ces techniques utilise un équipement dans lequel chaque moule rotatif contenant, dans sa cavité, les réactifs nécessaires à la polymérisation, est adapté à tourner autour de son axe vertical La rotation de chacun des moules a une vitesse spécifiquement déterminée crée une force centrifuge qui fait prendre aux réactifs liquides contenus dans le moule la forme générale de la cavité du moule au contact de laquelle se trouvent les réactifs Les moules peuvent être groupés en rangées linéaires ou, en variante, ils peuvent
être assemblés en carrousel et tourner individuellement.
Cette technique de fonctionnement utilisant diverses compo-
sitions polymérisables peut être utilisée dans le moulage centrifuge de divers objets, comme il est décrit dans le
brevet des Etats-Unis N O 3 660 545 délivré le 2 Mai 1972.
Dans une autre technique, un tube de polymérisation rotatif est utilisé et il est adapté à recevoir une série de moules reposant étroitement l'un sur l'autre et donc chacun contient les réactifs polymérisables dans la cavité de
moule Les moules sont introduits par gravité dans l'extré-
mité supérieure d'un tube de polymérisation -et tombent -2- librement dans le tube L'extrémité de sortie du tube repose étroitement sur un élément tournant qui confère la rotation voulue au tube Un gaz inerte est introduit vers le haut au travers du tube de polymérisation tournant autour des moules rotatifs tombant librement. La présente invention a pour but d'apporter des moyens d'alimentation en moules utilisables avec une colonne de polymérisation pour le moulage centrifuge d'articles de qualité symétriques ou asymétriques, tels que des lentilles,
en continu.
Un autre but de la présente invention est d'apporter un dispositif de moulage centrifuge utilisant une colonne de polymérisation adaptée à recevoir une série de moules tombant librement en alignement vertical et utilisant des moyens d'alimentation en moules automatiques comprenant des moyens distributeurs de moules rotatifs disposés à proximité de l'extrémité d'entrée de la colonne de polymérisation et adaptés à introduire les moules par gravité dans la colonne de polymérisation, un à la fois Par "disposés à proximité" on entend aussi bien en relation de communication avec
l'extrémité d'entrée.
Un autre but de l'invention est d'apporter un procédé de production de lentilles de contact d'une manière efficace
et reproductible.
Ces buts et d'autres ressortiront de la description qui
va suivre et des dessins annexés.
L'invention concerne un dispositif de moulage d'arti-
cles comprenant une colonne de polymérisation rotative ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, ladite colonne de polymérisation étant adaptée à tourner autour d'un axe vertical et à recevoir, un à la fois, une série de
moules introduits par gravité et tombant librement, conte-
nant chacun une composition polymérisable durcissable dans la cavité de moule; des moyens d'alimentation en moules associés à ladite colonne de polymérisation; lesdits moyens d'alimentation en moules étant constitués par un magasin rotatif distributeur de moules adapté à contenir une série de moules et disposé de telle sorte que l'axe longitudinal 3- du magasin distributeur de moules forme un angleaigu " avec l'axe longitudinal de la colonne de polymérisation; et l'extrémité de sortie dudit magasin distributeur de moules étant disposé à proximité de (y compris en communication avec) l'extrémité d'entrée de la colonne de polymérisation, ledit angle aigu a et la vitesse de rotation dudit magasin distributeur de moules étant suffisants pour permettre aux moules d'être relâchés du magasin, un à la fois, et d'être introduits par gravité de la même manière dans l'extrémité d'entrée de ladite colonne de polymérisation L'angle aigu a n'excède généralement pas environ 500 et il peut être aussi petit que 10 ou moins, un critère primaire étant que, pendant la rotation du magasin distributeur de moules, les moules qui sont contenus sont libérés, un à la fois, et introduits par gravité dans l'extrémité d'entrée de la
colonne de'polymérisation.
Dans une forme d'exécution préférée, l'extrémité de distribution du magasin distributeur de moules porte contre l'extrémité réceptrice ou d'entrée de la colonne de polymérisation, de telle sorte que la rotation de la colonne autour de son axe longitudinal est transmise -au magasin distributeur de moules et provoque sa rotation autour de son axe longitudinal sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours
à des moyens de rotation additionnels.
Dans la fabrication de lentilles de contact, le nouveau dispositif est pourvu de moyens d'alimentation en gaz pour introduire, dans l'extrémité inférieure de la colonne de polymérisation, un milieu gazeux qui est contraint de s'écouler vers le haut à l'encontre des moules introduits par gravité qui descendent séparément, un à la fois, dans la colonne Dans le moulage centrifuge des lentilles de contact utilisant des monomères éthylèniquement insaturés, il est nécessaire de chasser de la colonne de polymérisation tout oxygène entraîné, en particulier tout oxygène entraîné au-dessus de la surface du ou des monomères contenus dans la cavité de moule, compte tenu de l'effet inhibiteur bien connu de l'oxygène sur la vitesse de polymérisation de tel(s) monomère(s) Un gaz inerte, tel que l'hydrogène ou -4- l'argon, est utilisé à cette fin et, en conséquence, la réaction de polymérisation se déroule sous une atmosphère gazeuse inerte Jusqu'ici, on a observé que, lors du chargement de la colonne de polymérisation avec une série de moules introduits par gravité et tombant librement et verticalement dans la colonne avec chacune des cavités de moule contenant le ou les monomères polarisables, on a observé que les moules pénétraient dans la colonne de polymérisation verticale en groupes ou piles serrés de moules Par suite, l'oxygène pouvait être emprisonné au-dessus de la surface du ou des monomères dans les cavités de moule de tels groupes serrés de moules A l'état emprisonné, l'oxygène ne pouvait pas facilement être évacué
et purgé de la colonne par le milieu gazeux inerte s'écou-
lant doucement vers le haut L'effet inhibiteur de l'oxygène entraîné provoquait une vitesse inégale de polymérisation et débouchait sur la formation de lentilles de contact inacceptables quant à leur qualité, ou qui ne remplissaient
par les normes prévues.
Dans la mise en oeuvre de l'un des aspects de l'inven-
tion, l'effet nuisible de regroupement étroit de moules et des inconvénients correspondants sont évités L'angle aigu a (c'est-à-dire l'angle formé par l'axe longitudinal
du magasin distributeur de moules et la colonne de polyméri-
sation -voir figure 1) et la vitesse de rotation du magasin distributeur de moules sont réglés de telles sorte que les moules "s'écaillent", un à la fois, tandis qu'ils tournent autour de leur axe vertical Dans cet état rotatif, les moules émergent du magasin distributeur, un à la fois, et sont introduits par gravité dans l'extrémité d'entrée de la colonne de polymérisation, un à la fois, à l'encontre du gaz inerte s'écoulant vers le haut, par exemple de l'azote Tout oxygène présent au-dessus de la surface des monomères dans la cavité de moule est donc balayé et chassé par l'azote s'écoulant vers le haut et purgé de la colonne L'azote gaz peut s'écouler vers le haut au travers de l'espace annulaire formé par la paroi intérieure de la colonne et la paroi périphérique des moules ou la paroi intérieure de la colonne et/ou la paroi périphérique des moules peut être pourvue de rainures verticales ou de canaux ou d'autres moyens adaptés à permettre le passage du gaz inerte au travers de la colonne En général, l'angle aigu a peut varier entre approximativement 100 et environ 50 en utilisant des vitesses de rotation pouvant aller jusqu'à 600 tours par minute, en particulier du fait qu'une vitesse de rotation convenable de la colonne de polymérisation est comprise entre 300 et environ 600 tours par minute Le réglage de la vitesse de rotation du magasin distibuteur de moules (chargé d'une pile serrée de moules) et de l'angle aigu aux fins de provoquer "l'écaillage" de la pile en moules individuels qui émergent, un à la fois, depuis l'extrémité distributrice du magasin, peuvent être facilement déterminés par l'homme de l'art On comprend donc que l'angle aigu a et la vitesse de rotation du magasin peuvent être à l'extérieur des gammes
illustrées ci-dessus.
Ainsi, selon l'un de ses aspects, l'invention concerne un procédé de production d'articles conformés qui consiste: (a) à faire tourner une zone tubulaire allongée autour de son axe longitudinal ou vertical, au moins une partie de ladite zone constituant une zone de polymérisation tubulaire allongée, ladite zone tubulaire allongée étant maintenue sous atmosphère inerte et contenant une série de moules disposés verticalement dont chacun contient, dans sa cavité de moule, un matériau fluide polymérisable durcissable; (b) ladite zone tubulaire allongée tournant à une vitesse suffisant à provoquer et/ou maintenir le déplacement radial vers l'extérieur dudit matériau fluide polymérisable ou durcissable dans la cavité des moules, lui donnant ainsi une configuration prédéterminée; c) à maintenir la zone de polymérisation allongée dans des conditions de polymérisation pour transformer ledit matériau
fluide polymérisable ou durcissable de configuration prédé-
terminée en un article solide de forme prédéterminée; et d) à enlever chacun desdits moules de ladite zone tubulaire allongée après que le matériau fluide polymérisable ou durcissable se soit au moins conformé en un article solide -6- de forme prédéterminée; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à disposer une zone de distribution de moules allongée (tube) telle que son axe longitudinal et l'axe longitudinal de ladite zone tubulaire allongée forment un angle aigu a généralement -inférieur à 500 (voir figure 1); ledit tube distributeur contenant une série de moules qui contiennent le matériau fluide polymérisable ou durcissable dans leur cavité; à provoquer la libération individuelle desdits
moules de manière rotative à partir de l'extrémité distribu-
trice dudit tube distributeur et leur introduction, un à la fois, dans l'extrémité d'entrée dudit tube"de polymérisation allongé et leur chute libre ou leur introduction par gravité dans ledit tube de polymérisation, à l'encontre d'un milieu gazeux inerte s'écoulant vers le haut, grâce à quoi l'on purge efficacement l'oxygène entraîné, ou les autres obstacles gazeux, hors du tube allongé, et en particulier au-dessus de la surface du matériau polymérisable contenu
dans la cavité de moule, comme indiqué précédemment.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, on peut utiliser n'importe quel réactif ou mélange fluide polymérisable, durcissable ou moulable, avec ou sans solvant inerte ou réactif capable(s) d'être rejeté(s) vers l'extérieur par suite de la rotation de la colonne, c'est-à-dire sous l'effet des forces centrifuges résultantes Le milieu constitué par le ou les réactifs constitue un liquide homogène capable de donner un article conformé voulu pendant l'opération de moulage centrifuge Cet article peut être opaque, translucide ou transparent selon l'utilisation finale de l'article formé par le moulage Par exemple, il n'est en général pas nécessaire que les diaphragmes ou les produits de remplacement de valves de coeurs artificiels issus de la mise en oeuvre de l'invention soient incolores et transparents D'un autre côté, par exemple, il est nécessaire que des lentilles de contact souples hydrophiles soient totalement transparentes, de bonne qualité optique, souples et élastiques et qu'elles possèdent les autres
caractéristiques nécessaires et souhaitables.
-7- En particulier, le nouveau dispositif d'alimentation automatique et le nouveau procédé peuvent être utilisés dans la fabrication d'une grande variété de lentilles de contact qui peuvent être symétriques ou asymétriques; rigides, flexibles ou souples; absorbant l'eau ou n'absorbant pas l'eau; ayant une perméabilité à, ou une transportabilité
de, l'oxygène faible, moyenne ou élevée; etc En choisis-
sant des qualités ou des fonds de moules convenablement dessinés, on peut obtenir une grande diversité de formes de lentilles modifiées, par exemple des lentilles de contact toriques, bifocales, tronquées et/ou lestées On peut
employer une grande diversité de matériaux ou de construc-
tions pour fabriquer les moules; voir, par exemple, le brevet des EtatsUnis n 3 660 545 Pour la préparation d'articles hydrophiles, tels que des lentilles de contact souples, un moule en polypropylène convient Pour garantir un mouillage convenable de la surface optique du moule par le mélange générateur de lentilles, il est souhaitable de pré-traiter ou de rendre hydrophile ladite surface par des
procédés connus.
Le mélange liquide générateur de lentilles peut être formé d'un monomère, d'un prépolymère, ou de composants vulcanisables Comme composants convenant particulièrement, on peut citer les monomères hydrophiles, comprenant, de préférence, ceux qui forment des réseaux tridimensionnels légèrement ou modérément réticulés, comme c'est décrit dans le brevet des Etats-Unis n 3 822 089 Comme monomères hydrophiles, on peut citer à titre d'exemples les monoesters
hydrosolubles d'un acide acrylique ou d'un acide méthacry-
lique avec un alcool ayant un groupe hydroxyle estérifiable, et au moins un groupe hydroxyle additionnel tels que les
monoesters de mono et polyalkylène glycol d'acide méthacry-
lique et d'acide acrylique, par exemple le mono(méthacrylate d'éthylène glycol), le mono(acrylate d'éthylène glycol), le mono(méthacrylate de diéthylène glycol), le mono(acrylate de diéthylène glycol), le mono(méthacrylate de propylène glycol), le mono(acrylate de dipropylène glycol), etc; les acrylamides et les méthacrylamides N-alkyle et Ndialkyle -8-
substitués, tels que le N-méthylacrylamide, le N,N-diméthyl-
acrylamide, le N-méthylméthacrylamide, le N,N-diméthylmétha-
crylamide, etc; la N-vinylpyrrolidone, les N-vinylpyrro-
lidones alkyl-substituées, par exemple la N-vinylpyrrolidone méthylsubstituée; le méthacrylate de glycidyle; l'acryla- te de glycidyle; les amines insaturées; les acrylates d'alkyléthyle; le collagène solubilisé; leurs mélanges;
et d'autres composés connus dans la technique.
Les monomères hydrophiles, particulièrement utilisables pour la mise en oeuvre de l'invention pour fabriquer des lentilles de contact comprennent les esters acryliques hydrophobes, en particulier les esters acryliques d'alkyle inférieur, de préférence dans lesquels le motif alkyle comprend de 1 à 5 atomes de carbone, tels que l'acrylate ou le méthacrylate de méthyle, l'acrylate ou le méthacrylate d'éthyle, l'acrylate ou le méthacrylate de n-propyle, l'acrylate ou le méthacrylate d'isopropyle, l'acrylate ou le méthacrylate d'isobutyle, l'acrylate ou le méthacrylate de
n-butyle, ou leurs mélanges.
D'autres monomères convenables comprennent les esters d'acide monocarboxylique éthylèniquement insaturés, en particulier les esters d'acides méthacrylique et acrylique de monomères et polymères siloxane, avec ou sans groupe hydroxyle latéral Ces monomères sont bien connus dans le domaine des lentilles de contact; voir par exemple les brevets des Etats-Unis n 4 139 548, 4 235 985, 4 152 508,
3.808 178, 4 139 692, 4 248 989, et 4 139 513.
Parmi les mélanges monomères préférés, on peut citer ceux qui contiennent au moins un monoester d'alkylène glycol d'acide méthacrylique, en particulier le mono(méthacrylate d'éthylène glycol), et au moins un monomère réticulant, tel qu'un diester d'alkylène glycol d'acide méthacrylique, en
particulier le diméthacrylate d'éthylène glycol Ces mélan-
ges peuvent contenir d'autres monomères polymérisables, de
préférence en quantité mineure, tels que la N-vinylpyrroli-
done, le méthacrylate de méthyle, l'acrylamide, le méthacry-
late de glycidyle, le N-méthylacrylamide, le monométhacryla-
te de diéthylène glycol, et d'autres indiqués ci-dessus.
Les monomères et les mélanges de monomères comprenant
des mélanges de réactifs hydrophobes et hydrophiles illus-
trés ci-dessus peuvent en outre être mélangés avec une proportion mineure de composés polymérisables di ou polyfonctionnels pour provoquer la réticulation d'une matrice polymère tandis que la polymérisation ou le
durcissement s'effectue Comme exemple de tels composés di-
ou polyfonctionnels, on peut citer le divinylbenzène, le diacrylate ou méthacrylate d'éthylène glycol, le diacrylate ou méthacrylate de propylène glycol, les esters acryliques ou méthacryliques des polyols suivants * la triéthanolamine, le glycérol, le pentaérythritol, le butylène glycol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le tétraéthylène glycol, le mannitol, le sorbitol, etc Comme autres
monomères réticulants, on peut utiliser le N,N-méthylène-
bis-acrylamide ou méthacrylamide, le divinylbenzène sulfoné
et la divinylsulfone.
D'autres matériaux générateurs de lentilles convenant à la fabrication de lentilles de contact sont indiqués dans l'un ou plusieurs des brevets américains suivants:
2.976 576, 3 220 960, 3 937 680, 3 948 871, 3 949 021,
3.983 083, 3 988 274, 4 o 018 853, 3 875 211, 3 503 942,
3.532 679, 3 621 079, 3 639 524, 3 700 761, 3 721 657,
3.758 448, 3 772 235, 3 786 034, 3 803 093, 3 816 571,
3 940 207, 3 431 046, 3 542 461, 4 055 378, 4 064 086 et
4.062 627.
La réaction de polymérisation peut être effectuée dans
la masse ou dans un solvant inerte Comme solvant convena-
ble, on peut citer l'eau, les solvants organiques tels que
les alcools monohydroxylés aliphatiques inférieurs hydroso-
lubles, tels que les alcools polyhydriques, par exemple le
glycol, le glycérol, le dioxane, etc; et leurs mélanges.
En général, le solvent constitue une partie mineure du mélange réactionnel, c'est-à-dire inférieur à environ 50 %
en poids.
La polymérisation du mélange générateur de lentilles peut être effectué avec des catalyseurs producteurs de radicaux libres et/ou des initiateurs du type couramment - utilisé dans les polymérisations vinyliques Ces catalyseurs
peuvent comprendre les peroxides organiques, les percarbona-
tes d'alkyle, le peroxyde d'hydrogène, et des matériaux inorganiques tels que le persulfate d'ammonium, de sodium ou de potassium. La polymérisation du matériau monomère ou prépolymère peut être également effectuée en utilisant, par exemple, un rayonnement (UV, rayons X, micro- ondes, ou d'autres formes de rayonnement bien connues) avec ou sans la présence
d'initiateur(s) et/ou de catalyseur(s) bien connu(s).
Il est précisé que le mot "tube" utilisé dans la
présente description est employé dans un sens générique et
comprend tout type de colonne convenant à la mise en oeuvre
de l'invention.
La forme de l'ébauche de lentille peut être réglée, non seulement par la taille et la forme de la cavité de moule, mais également par la quantité et la nature des composants formant le mélange générateur de lentilles, par la vitesse de rotation du tube de polymérisation (et des moules) pendant la polymérisation, par la position de l'axe de rotation dudit tube et des moules par rapport à la direction de la gravité, par l'axe de rotation dudit tube par rapport à l'axe optique de la lentille (formée) dans la cavité de moule, etc En basculant l'axe de rotation ou lorsque l'axe de rotation ne passe pas par le centre optique de la lentille, en cours de formation, on peut ajouter un
composant prismatique à la lentille.
Dans la fabrication des lentilles de contact selon l'une des formes d'exécution de l'invention, les moules, dont chacun contient le matériau formateur de lentille dans sa cavité ayant une surface optique concave mouillée par ledit matériau, sont introduits par gravité, un par un, dans
l'extrémité d'entrée d'un tube allongé tournant qui consti-
tue de préférence une zone de "conditionnement" au voisinage de l'extrémité d'entrée et une zone de réaction de polymérisation en direction de l'extrémité de sortie On préfère que les moules soient caractérisés par une surface optique pré-traitée pour augmenter leur hydrophilie ou leur
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mouillabilité d'une manière bien connue dans la technique.
La vitesse de rotation du tube et des moules, fixés dans une relation d'ajustage par interférence, est réglée pour causer et/ou maintenir un déplacement radial vers l'extérieur du mélange générateur de lentilles pour donner une configura- tion de lentilles prédéterminée qui, lorsqu'elle est soumise aux conditions de polymérisation -employées dans le tube, donne la lentille de contact ayant la forme désirée On peut commodément utiliser des viteses de rotation, par exemple de 300 tours par minute, vitesses qui peuvent être inférieures ou supérieures à 600 tours par minute La vitesse de rotation précise à employer dans la mise en oeuvre du procédé est sélectionnable par l'homme de métier Des facteurs à prendre en considération comprennent le type et
la concentration des composants formant le matériau généra-
teur de lentilles, les conditions de mise en oeuvre choisie, le type et la concentration du catalyseur, de l'initiateur, et /ou de la source d'énergie rayonnante, et des facteurs
discutés et clairs pour l'homme de l'art.
La présente invention est décrite ci-après en référence aux dessins annexés d'une forme d'exécution non limitative de l'invention et dans lesquels: la figure 1 est une vue semi-schématique partiellement en coupe d'une colonne de polymérisation et des moyens d'alimentation selon l'invention; la figure 2 est une vue en perspective d'un moule utilisé
selon l'invention.
Si l'on se réfère en détail à la figure 1, on voit une colonne de polymérisation -rotative 2 formée d'un tube de polymérisation 4 muni d'un tube de conditionnement 6 monté coaxialement au-dessus du tube de polymérisation 4 et accouplé à ce dernier à l'aide d'un palier classique 8 Pour maintenir la colonne de polymérisation 2 en position verticale, l'extrémité d'entrée 10 est montée dans un palier classique (non représenté) Un moteur classique à vitesse variable 14 entraîne une roue 18 qui, à son tour, fait tourner le tube de polymérisation 4 et le tube de conditionnement 6 via le palier 8 Au-dessus de l'élément 12 - support 15 est disposé un magasin 20 distributeur de moules contenant une série de moules 22 dont chacun contient une
quantité mesurée d'une composition polymérisable ou durcis-
sable dans sa cavité Un moule de type classique 22, convenant à la mise en oeuvre de l'invention, est représenté à la figure 2 et il comporte une cavité de moule 32, un épaulement de moule 9 circulaire et horizontal disposé entre la paroi de moule interne 7 et la cavité de moule 32, et une
paroi cylindrique 11.
Comme il ressort de la figure 1, le magasin 20 distributeur de moules est supporté dans un palier 13 qui permet au magasin 20 distributeur de moule de tourner librement autour de son axe longitudinal 21 Le bord de sortie 17 qui est représenté légèrement en biseau, repose contre le bord d'entrée 19 du tube de conditionnement 6 de sorte que, lorsque le moteur à vitesse variable 14 entraîne le tube de polymérisation 4 et le tube de conditionnement 6, le contact à friction entre le bord extérieur 17 du magasin distributeur de moules et le bord d'entrée 19 du tube de conditionnement 6 provoque la rotation du magasin 20 distributeur de moules à une vitesse proportionnelle à la vitesse de rotation de la colonne de polymérisation globale 2, et de préférence à une vitesse inférieure à la vitesse de la colonne de polymérisation 2 -En variante, on pourrait utiliser un moteur à vitesse variable classique séparé pour entraîner le magasin distributeur de moules 20 à une vitesse propostionnelle à la vitesse de la colonne de polymérisation 2 Lorsque l'on utilise un moteur sépare pour faire tourner le magasin 20 distributeur de moules, il n'est pas nécessaire que le bord de sortie 17 du magasin distributeur de moules 20 soit en contact physique avec le bord d'entrée 19 du tube de conditionnement 6 Tout ce qui est nécessaire est que l'extrémité de sortie 17 du magasin distributeur de moules 20 soit disposé à proximité de l'extrémité d'entrée 10 du tube de conditionnement 4, de sorte que les moules 22 sortant du magasin 20 distributeur de moules, un à la fois, puissent être introduits par gravité dans et au travers du tube de conditionnement 6, un à la fois, pour un alignement 13 -
correct dans le tube de polymérisation 4.
Le moteur à vitesse variable 14 est utilisé pour faire tourner le tube de polymérisation 4 et le tube de conditionnement 6 via un palier 8 à une vitesse suffisant non seulement à assurer que la composition polymérisable ou durcissable se conforme à la surface de la cavité des moules 22, mais également que la surface supérieure de la composition polymérisable ou durcissable prenne un contour tel que le produit final obtenu à l'issue du procédé de polymérisation soit un produit ayant la configuration globale voulue Cela est particulièrement important dans la
production de lentilles de contact souples o la configura-
tion globale doit satisfaire à des tolérances étroites.
Ainsi la vitesse de rotation de la colonne de polymérisation 2, pour la production de lentilles de contact souples, peut être comprise dans la gamme allant par exemple d'environ 300 à environ 600 tours par minute pour produire des lentilles
souples ayant la forme voulue.
Des moyens d'alimentation en gaz classiques sont représentés, accouplés à la partie inférieure du tube de polymérisation, pour diriger un milieu gazeux, tel qu'un milieu gazeux inerte formé d'argon ou d'azote, vers le haut au travers du tube de polymérisation tournant 4 et du tube de conditionnement tournant 6 Plus précisément, la colonne de polymérisation rotative 2 est fixée avec un contact par friction à l'intérieur d'une bague rotative 34 fixée à une pièce rotative intérieure 36 appartenant aupalier 38 La bague externe 40 du palier 38 est montée sur un élément support tubulaire fixe 42 L'unité d'alimentation fonctionne de telle sorte que la colonne de polymérisation 2 peut tourner à l'intérieur de l'élément support 42 via le palier 38 Une ouverture d'alimentation en air 44 est définie dans -et au travers de la paroi de l'élément support 42 et elle communique avec une rainure annulaire interne 46 définie dans la paroi interne de l'élément support 42 Si on le désire, des rainures verticales peuvent être prévues, espacées circonférentiellement autour de la paroi interne de l'élément support 42 commençant avec la rainure 46 et 14 s'étendant jusqu'au sommet pour créer des canaux adaptés à recevoir le gaz introduit à l'intérieur de la colonne de polymérisation Le diamètre interne de la bague support 42 peut être substantiellement égal au diamètre externe du moule 22 de telle sorte que lorsque les moules 22 sont disposés au-dessous de la rainure 46, le gaz introduit par l'ouverture d'entrée d'air 44 ne peut pas s'échapper par le bas de la bague support 42 mais au contraire il est dirigé vers le haut au travers des rainures ou canaux prévus dans la partie supérieure de la paroi interne de la bague support 42 et dans -et au travers de la colonne de polymérisation 2 D'une manière analogue, la colonne de polymérisation 2 peut être pourvue d'une rainure verticale qui offre un chemin moins obstrué au gaz pour lui permettre de s'élever dans la colonne de polymérisation 2 et purger tout air indésirable entraîné à l'intérieur de ladite colonne 2 De plus, avec le magasin distributeur de moules 20 disposé selon un angle aigu avec la colonne de polymérisation 2, le gaz peut s'échapper librement à la partie supérieure de la colonne de polymérisation 2 et entraîner avec lui tout gaz indésirable provenant de la colonne de polymérisation 2 Si on le désire, on peut prévoir un moteur ou une roue d'entraînement classique pour faire tourner la bague 34 qui,
à son tour, ferait tourner la colonne de polymérisation 2.
Dans cette forme d'exécution, le moteur 14 ne serait plus nécessaire L'air indésirable entraîné à l'intérieur de la colonne de polymérisation doit être purgé, en particulier l'oxygène doit être chassé de la surface du matériau polymérisable dans la cavité de moule 32 Cela est essentiel pour la production de lentilles de contact souples car tout air entraîné peut inhiber le procédé de polymérisation et déboucher sur des produits de qualité inacceptable En dirigeant un courant de gaz inerte, tel que l'azote, au travers du tube de polymérisation 4 et du tube de
conditionnement 6, tout air entraîné est purgé par l'ouver-
ture d'entrée 10 donnant ainsi un milieu inerte au procédé
de polymérisation se déroulant dans le tube de polymérisa-
tion 4 Les dispositifs connus utilisant des magasins - distributeurs de moules en alignement vertical avec la colonne de polymérisation provoquent la formation de groupements ou de piles de moules dont chacun contient une quantité mesurée de composition polymérisable ou durcissable et qui chute dans la colonne de polymérisation, l'air emprisonné dans l'espace compris entre la surface du
matériau polymérisable dans les cavités de moule individuel-
les étant extrêmement difficile à chasser En disposant le magasin distributeur de moules 20 selon un angle formé entre l'axe longitudinal du magasin distributeur de moules et l'axe longitudinal 23 de la colonne de polymérisation 2, et en faisant tourner le magasin distributeur de moules à une vitesse convenable pour donner un mouvement circulaire à chacun des moules, contenant le matériau polymérisable dans sa cavité, à l'intérieur du magasin 20, les moules 22 sont éjectés ou "s'écaillent", un à la fois, hors du magasin 20 et sont introduits par gravité, un par un, dans et au travers du tube de conditionnement 6 pour se
trouver en alignement vertical dans le-tube de polyméri-
sation 4 A l'extrémité d'évacuation 24 du tube de polyméri-
sation 4, les moules sortants 22 descendent et sont suppor-
tés par une plateforme 26 Comme il ressort de la figure 1, des moyens d'entraînement classiques 28 actionnés par voie hydraulique, pneumatique, ou similaire, possèdent un bras pousseur 30 à mouvement alternatif dont la hauteur est approximativement égale ou légèrement inférieure à la hauteur du moule 22 Le bras pousseur 30, se terminant de préférence, par une partie semi-circulaire ou par des doigts écartés adaptés à encercler partiellement le moule sortant 22, fait avancer ce moule 22 vers un réceptacle 35 qui le recueille En ayant la hauteur du bras pousseur 30 égale ou légèrement inférieure à la hauteur du moule 22, le bras pousseur 30 est capable, tandis qu'il fait avancer le moule 22, de supporter et de maintenir le moule immédiatement au-dessus du moule en cours d'avancement dans le tube de polymérisation Après que le bras pousseur 30 soit retourné dans sa position totalement rétractée, le moule précédemment supporté par le bras 'pousseur 30 descend sur la plateforme 16 - 26. En fonctionnement, l'axe longitudinal 21 du magasin distributeur de moules fait un angle a compris entre 100 et
avec l'axe longitudinal 23 de la colonne de polymérisa-
tion 2 Le bord d'entrée 17 du magasin 20 repose sur le bord d'entrée 19 du tube de conditionnement 6, de telle sorte que lorsque le tube de polymérisation 2 tourne sous l'effet du moteur 14, le magasin distributeur de moules 20 tourne également par suite du contact de friction entre les bords 17 et 19 Comme indiqué précédemment, la vitesse de rotation doit être suffisante pour créer une force centrifuge qui cause, non seulement la conformation de la composition polymérisable ou durcissable à la surface de la cavité, mais également la conformation de la surface supérieure de la composition en un profil prédéterminé selon les nécessités particulières La rotation du magasin distributeur de moules confère un mouvement de rotation ou circulaire aux moules 22 qui y sont contenus et fait que chacun des moules 22 contenant une quantité mesurée de composition polymérisable ou durcissable descend en vrille, est éjecté ou "écaillé", un à la fois et introduit par gravité, un à la fois, dans
l'extrémité d'entrée 10 de la colonne de polymérisation 2.
Les moules 22 continuent leur chute par gravité dans le tube de conditionnement tournant 6 et sont ensuite verticalement alignés à l'intérieur du tube de polymérisation tournant 4 o se déroule le procédé de polymérisation Lorsque le procédé de polymérisation est terminé, la composition contenue dans le moule a la configuration globale désirée, après quoi le moule sort à l'extrémité d'évacuation 24 du tube de polymérisation 4 pour être recueilli sur la plateforme 26 Les moyens d'entraînement 28 déplacent le bras pousseur 30 qui fait avancer le moule évacué 22 contenant le produit fini vers un réceptacle 35 qui le recueille tandis que ce même bras pousseur 30 supporte le
moule suivant 22 qui va être évacué du tube de polymérisa-
tion 4 Le bras pousseur 30 est ensuite rétracté, de telle sorte que le moule qu'il supportait précédemment tombe sur la plateforme 26, après quoi le bras pousseur 30 est de 17 - nouveau remis en position pour faire avancer ce moule sur la plateforme 26 jusque dans le réceptacle 35 Ce procédé est répété à intervalles prédéterminés donnant un dispositif de production automatique et continue de produits tels que des lentilles de contact souples.
EXEMPLE 1
Pour effectuer un moulage centrifuge de lentilles de contact selon l'invention, on peut utiliser des moules en polypropylène (figure 2) dont la cavité de moule a une surface optique sphérique concave Les dimensions du moule
sont: diamètre extérieur 17 mm; diamètre intérieur au-
dessus de la cavité de moule 15,6 mm; hauteur du moule 7,5 mm; diamètre de la cavité de moule 13,2 mm; rayon de la cavité de moule centrale 7,7 mm; profondeur de la cavité de moule (maximale) 3,3 mmi, largeur de l'épaulement de moule horizontal circulaire (disposé entre
la paroi de moule interne et la cavité de moule 1,2 mm.
L'hydrophilie ou la mouillabilité de la surface optique des moules peut être augmentée par un traitement dans une chambre à plasma sous atmosphère d'oxygène à faible température pendant approximativement 18 secondes, avec une puissance de 50 watts (appareil LFE Corporation, Waltham, Massachusetts, minéraliseur à basse température modèle LTA-302) On charge ensuite dans une série de ces moules, un par un, une quantité mesurée d'un mélange générateur de lentilles, par exemple, approximativement 20 mg Le mélange générateur de lentilles peut être formé des constituants suivants sur une base pondérale Composants (parties en poids) Méthacrylate d'hydroxy-2-éthyle 84,6 Diméthacrylate d'éthylène glycol 1,0 Ether méthylique de benzolne (initiateur) 0,2 Glycérol 14,2 Comme il ressort de la figure 1, des moules chargés, approximativement au nombre de 60, contenus dans un magasin tubulaire rotatif 20, sont introduits par gravité, un à la fois, dans l'extrémité d'entrée d'une colonne rotative en Pyrex qui a une section transversale circulaire L'axe 18 - longitudinal du -magasin tubulaire et l'axe longitudinal de la colonne en Pyrex forment un angle a d'environ 30 Les moules rotatifs peuvent tomber librement, un à la fois, dans la colonne La colonne est supportée en position verticale (substantiellement perpendiculaire par rapport au sol), et les moules tournent dans un plan qui est substantiellement perpendiculaire à l'axe longitudinal ou de rotation de la colonne La capacité de la colonne peut varier, par exemple être comprise entre 60 et 120 moules La vitesse de rotation de la colonne en Pyrex autour de son axe vertical est de 400 tours/minute et elle donne au magasin tubulaire qui porte contre elle une vitesse de rotation de, par exemple, 100
tours/minute Cela est obtenu au moyen de pignons ou autres.
Le temps de séjour total de chaque moule dans la colonne est d'environ 20 minutes La colonne tournante est maintenue à la température ambiante, c'est-à-dire à environ 200-221 C, avec de l'hydrogène s'écoulant continuellement vers le haut dans le canal 28 pour éliminer l'oxygène entraîné dans la colonne et, en particulier, l'oxygène entraîné se trouvant au-dessus de la surface du mélange générateur de lentilles
dans la cavité des moules rotatifs descendant séparément.
Dans la zone dite de "conditionnement", située à la partie supérieure de la colonne, les forces centrifuges causées par la rotation de la colonne provoquent le déplacement radial vers l'extérieur du mélange liquide générateur de lentille dans la cavité de moule sphérique pour donner une forme de lentille prédéterminée Le "conditionnement" dudit matériau liquide est maintenu pendant une période d'environ 15 minutes pendant sa descente dans la zone de conditionnement vers la zone de polymérisation La zone de polymérisation de la colonne est, de même, maintenue à la température ambiante La réaction de polymérisation est effectuée en
utilisant un rayonnement UV provenant d'une source extérieu-
re à la colonne (source d'UV: arc au mercure à moyenne
pression, émission d'UV 300-400 n M, filtration de l'infra-
rouge et lampe placée à une distance de 76,20 mm) Le temps
de séjour dans la zone de polymérisation est de 5 minutes.
On peut utiliser une plus longue durée de séjour si on le
-2546442
19 _ désire, ainsi que soumettre l'ébauche de lentille de contact conformée dans la cavité de moule à des conditions de post-durcissement L'immersion dans l'eau distillée provoque le gonflement de l'ébauche de lentille hydrophile, ce qui cause la séparation de la lentille de contact du moule Des lavages répétés à l'eau distillée permettent de s'assurer que tous les résidus de catalyseur ou d'initiateur et de monomère(s) n'ayant pas réagi sont éliminés La lentille de
contact est finalement immergée dans une solution physiolo-
gique (solution de Na CI à 0,9 %) jusqu'à ce qu'elle atteigne
son équilibre osmotique avec la solution.
La lentille finie a un pouvoir réfracteur (à l'état humide) de -6 dioptries Elle est optiquement limpide, transparente, inerte aux bactéries, biocompatible avec la cornée, a une teneur en eau d'environ 39 % en poids, est dimensionnellement stable, et offre de bonnes propriétés mécaniques Elle est utilisable comme lentille de contact
souple pour le port quotidien.
EXEMPLE 2
On a répété le mode opératoire de l'exemple 1, excepté
que l'on a utilisé les composants suivants -
Composants (parties en poids) Méthacrylate d'hydroxy-2-éthyle 78 Diméthacrylate d'éthylène glycol 2 Ether méthylique de benzoine (initiateur) 0,4 Glycérol 19 Diméthacrylate d'éthylène glycol 1,0 (pas de source UV) Condition de la zone de polymérisation a 701 C
temps de séjour: 6 minutes.
On obtient une lentille de contact qui est optiquement limpide, transparente, inerte aux bactéries, biocompatible avec les tissus vivants, fortement gonflable à l'eau, hydro-insoluble, dimensionnellement stable, et ayant une
bonne résistance mécanique.
EXEMPLE 3
On répète le mode opératoire de l'exemple 1, excepté que l'on utilise les composants suivants: - Composants (parties en poids) Méthacrylate d'hydroxy-2-éthyle 95 Diméthacrylate d'éthylène glycol 5 Ether méthylique de benzoine (initiateur) 0,2 S Glycérol 10 Diméthacrylate d'éthylène glycol 0,5 (pas de source UV) Condition de la zone de polymérisation: 70 C;
temps de séjour: 6 minutes.
On obtient une lentille de contact qui est optiquement limpide, transparente, inerte aux bactéries, biocompatible avec les tissus vivants, fortement gonflable à l'eau, hydro-insoluble, dimensionnellement stable, et ayant une
bonne résistance mécanique.
La modification de la cavité de moule et des composants du mélange polymérisable donne une grande diversité de lentilles de contact utiles, comme l'enseigne le brevet des
-Etats-Unis n 3 660 545.
21 -
Claims (10)
1 Dispositif pour le moulage d'articles comprenant une colonne de polymérisation rotative ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, ladite colonne de polymérisation étant adaptée à tourner autour d'un axe vertical et recevoir une série de moules introduits par gravité et tombant librement, contenant une composition polymérisable ou durcissable; et des moyens d'alimentation en moules associés à ladite colonne de polymérisation, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation en
moules sont constitués par un magasin rotatif ( 20) distribu-
teur de moules, ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie ( 17) et adapté à contenir une série de moules ( 22), ledit magasin ( 20) étant disposé de telle sorte que son axe longitudinal ( 21) fait un angle a avec l'axe longitudinal ( 23) de la colonne de polymérisation ( 4), l'extrémité de sortie ( 17) dudit magasin distributeur de moules ( 20) étant disposée au voisinage de l'extrémité d'entrée ( 19) de la colonne de polymérisation ( 4) et actionnable de telle sorte que la vitesse de rotation dudit magasin ( 20) est suffisante pour mettre les moules ( 20) en rotation et permettre leur distribution, un par un, depuis l'extrémité de sortie ( 19) du magasin ( 20) et leur introduction par gravité, un par un, dans l'extrémité d'entrée ( 19) de ladite colonne de polymérisation ( 4)D 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens d'alimentation en gaz ( 44) sont accouplés à la colonne de polymérisation ( 2) de manière à diriger un milieu gazeux izierte vers le haut au travers de ladite
colonne de polymérisation.
3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne de polymérisation ( 2) est constituée
d'un tube de polymérisation ( 4) monté coaxialement au-
dessous d'un tube de conditionnement ( 6) et fixé de telle sorte que ledit tube de polymérisation ( 4) et ledit tube de conditionnement ( 6) soient adaptés à tourner à la même vitesse. 22 - 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite colonne de polymérisation ( 2) est un tube de
polymérisation ( 4).
Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce qu'au moins un segment de l'extrémité de sortie ( 17) du magasin distributeur de moules ( 20) repose contre, et est en contact avec, au moins un segment de l'extrémité d'entrée ( 19) de la colonne de polymérisation ( 2), de telle sorte que la rotation de la colonne de polymérisation
entraîne la rotation du magasin distributeur de moules.
6 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caracté-
risé en ce que l'extrémité de sortie ( 17) du magasin distributeur de moules ( 20) est légèrement écartée de l'extrémité d'entrée ( 19) de la colonne de polymérisation
( 2).
7 Dispositif selon la revendication 1 ou 5, caracté-
risé en ce que les moyens d'évacuation ( 28-30) sont associés à l'extrémité de sortie de ladite colonne de polymérisation ( 2) pour faire avancer les moules éjectés vers un poste ( 35)
o ils sont recueillis.
8 Procédé de moulage centrifuge d'articles conformés, qui consiste (a) à faire tourner une zone tubulaire ( 2) autour de son axe longitudinal ( 23) , une partie au moins de ladite zone tubulaire ( 2) formant une zone de polymérisation ( 4), et cette zone tubulaire ( 2) étant adaptée à recevoir une série de moules ( 22) introduits par gravité et tombant verticalement; (b) à introduire par gravité lesdits moules ( 22) dans l'une des extrémités ( 19) de ladite zone tubulaire ( 2), la cavité de moule ( 32) de chacun des moules ( 22) contenant un
matériau fluide polymérisable; -
(c) à maintenir ladite zone tubulaire ( 2) à une vitesse de rotation suffisante pour provoquer le déplacement extérieur radial dudit matériau fluide polymérisable dans la cavité ( 32) de chaque moule ( 22); (d) à maintenir la zone de polymérisation ( 4) dans des conditions de polymérisation pour transformer ledit matériau
2546442 à
23 - polymérisable fluide en un article solide, conformé; et
(e) à récupérer lesdits moules ( 22) contenant l'arti-
cle solide à l'extrémité de sortie de ladite zone tubulaire ( 4), caractérisé en ce qu'il consiste à disposer une zone allongée de distribution de moules ( 20) de telle sorte que son axe longitudinal ( 21) et l'axe longitudinal ( 23) de ladite zone tubulaire ( 4) forment un angle aigu inférieur à environ 500; ladite zone de distribution de moules ( 20) renfermant une série de moules ( 22) alignés dont chacun contient du matériau fluide polymérisable dans sa cavité de moule ( 32), à faire tourner ladite zone de distribution de moules ( 20) à une vitesse suffisante pour que lesdits moules ( 22) soient libérés individuellement en vrille à partir de
l'extrémité de distribution ( 17) de ladite zone de distribu-
tion de moules ( 20) et introduits, un à la fois, dans l'extrémité d'entrée ( 19) de ladite zone tubulaire ( 4) à l'encontre d'un milieu gazeux inerte s'écoulant vers le haut, grâce à quoi tout oxygène entraîné en contact avec la
surface dudit matériau polymérisable est efficacement purgé.
9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit matériau polymérisable est un mélange générateur de lentilles et en ce que l'article solide conformé est une
lentille de contact.
10 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la rotation de chaque moule ( 22) dans ladite zone
tubulaire ( 4) est effectuée dans un plan qui est substan-
tiellement perpendiculaire à son axe longitudinal ( 23).
11 Procédé selon le revendication 10, caractérisé en ce que le mélange générateur de lentille est formé d'un monoester d'un acide acrylique ou méthacrylique et d'un alcool ayant un groupe hydroxy estérifiable et au moins un
groupe hydroxyle-additionnel.
12 Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit mélange générateur de lentilles est formé de
méthacrylate d'hydroxy-2-éthyle.
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