JP2525795B2 - 物品の重合流し込成形のための方法および装置 - Google Patents

物品の重合流し込成形のための方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、親水性ゲルから物品、特にレンズ、を重合
流し込成形するための方法および装置に関する。
従来知られたプロセスにおいては、ヒドロゲルからの
成形品、特にソフトコンタクトレンズ、は金型内におけ
る重合流し込成形により製造される。重合の間の粘度の
急激な増加により、体積が減少する。この収縮は、かた
い金型内に泡および表面くぼみを生じる。泡の形成は、
一方では開放回転金型内において自由レベルにより、他
方では回転の遠心力により防止される。しかしながら、
回転下におけるレンズの重合流し込成形のための装置は
複雑であり、精密度において高い要件を必要とする。工
業的生産においては常にある程度の不合格が考慮されな
ければならず、製品は精密な測定に基づいて分類されな
ければならない。
特に膨潤されない状態の、ヒドロゲルからロッドおよ
びチェーブを、例えば、シリコンゴムからホースを、弾
性金型内でのモノマー混合物の重合によって製造するこ
とができる。これによって半製品のみが得られ、これは
精密な機械加工により所望の製品に加工される。この場
合、物品の直接的な流し込成形は無関係である。
本発明によれば、重合流し込成形によって、成形品、
特にレンズ、を親水性ゲルから製造することができると
いうことが見出されたのである。本発明に係るこの方法
は、親水性モノマー混合物と混和しない疎水性液を疎水
性表面を有する金型内に導入し、次いで疎水性モノマー
混合物を金型内に導入し、形成された重合性モノマー混
合物滴を選ばれた疎水性成形表面を有するパンチによ
り、金型内に押し込み、一方重合性モノマー混合物を重
合の終了までパンチの圧力下に保持し、重合性モノマー
混合物および／または疎水性液の付随的なオーバーフロ
ーを金型とパンチとの間から排出せしめながら、重合さ
せることからなる。
親水性モノマー混合物の所定の成分、例えば、架橋剤
または開始剤が疎水性液に部分的に可溶である限り、モ
ノマー混合物の組成の変化は、疎水性液をこの成分によ
り予め平衡に飽和させることにより、防止することがで
きる。
本発明の方法を実施するための装置は、回転対称の内
部疎水性表面を有する金型とパンチとからなる。パンチ
の成形疎水性表面は、凹状または凸状であり、パンチと
金型との間にオーバーフロー空間が設けられている。オ
ーバーフロー空間は、パンチに溝が設けられるか、また
はオーバーフロー空間がパンチおよび／または金型の弾
性突起により区画されるようなやり方で、形成されてい
てもよい。オーバーフロー空間は、疎水性液およびまた
は親水性重合性混合物が溢れ出ることを可能にする。パ
ンチのエッジおよび金型表面の対応する部分は、製造さ
れた製品の周囲に液体を循環させることのできる溝を備
えるような形に形成されるのが有利である。
金型は固定のものであってもあるいは回転するもので
あってもよい。内部表面の形は、所望ならば、目の乱視
の欠点を矯正するために、環状のインサートを挿入する
ことにより穏やかに修正されてもよい。
パンチは、オーバーフローを可能にする連続的なまた
は非連続的な空間を重合が終了するまでパンチと金型と
の間に与えながら、少しずつ重合混合物を加圧する。
このようにして、重合は、付随的なオーバーフローを
除き、主要部分の所定の圧力下に進行し、こうして重合
の間の体積収縮が補正される。
回転金型が用いられる場合、回転はレンズの周囲の形
成だけでなく、その主要な中央部分の形にも影響を与え
る。中央部分は金型およびパンチの形状によって与えら
れる。これらの形を変えることによって、正もしくは負
の全ての屈折値を有するレンズを得ることができる。こ
の方法によれば、コンタクトレンズに加えて、カメラ用
レンズを製造することもできる。
モノマー混合物は架橋剤を含んでいてもよいれども、
必ずしも必要なわけではない。架橋剤がない場合、得ら
れる膨潤ヒドロゲル製品の追加の架橋は、ポリマーの側
鎖基と適当な機能剤との反応によって、例えば、側鎖ア
ミド基とホルムアルデヒドとの稀釈された鉱酸の存在下
における反応などによって達成することができる。
モノマー混合物が水を含む場合、水溶性のラジカル重
合開始剤、例えば、過硫酸アンモニウムまたはカリウム
を、必要ならば適当な還元剤（例えば、硫化水素）およ
び少量の銅または鉄のイオンとともに、用いることがで
きる。そのような開始剤は、疎水性相に移動されない。
モノマー混合物は、重合開始剤の他に、少なくとも部
分的に水と混和するモノマーおよび場合によっては溶剤
ならびに適当な塩、例えば、塩化亜鉛、臭化リチウム、
チオシアン酸ナトリウム、過塩素酸マグネシウム等の水
溶液を含む。
飽和脂肪族炭化水素、例えば、パラフィン油、シリコ
ン油、または水銀または低融点合金は疎水性液として作
用する。
親水性モノマー混合物は、疎水性液と同一の、より高
いまたはより低い密度を有していてよい。
親水性モノマーの例は、架橋剤として１％より少量のエ
チレンジメタクリレートを添加した２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート、N,N′−メチレンビス（アクリルア
ミド）を添加した水中に溶解されたアクリルアミド、１
％より少量のN,N′−メチレンビス（アクリルアミド）
を添加したメタクリルアミドの水溶液、そのままのまた
は上記架橋剤の一部を添加したＮ−ビニルピロリドンま
たはＮ−ビニル−６−ヘキサンラクタムの水溶液、Ｎ−
アクリルアミド、Ｎ−アクリルメタクリルアミド、Ｎ−
（ヒドロキシアルキル）アクリルアミド、およびＮ−
（ヒドロキシアルキル）メタクリルアミド等である。
上記の過硫酸塩に加えて、他の通常の化合物、例え
ば、過酸化水素および二酸化硫黄、2,2′−アゾビス
（イソブチロニトリル）、ペルオキソカーボネート等を
ラジカル開始剤として用いることができる。重合は、公
知の放射線方法、例えば、ベンゾインタイプの増感剤を
用いて紫外線を照射することによっても、誘発すること
ができる。疎水性液におけるよりも親水性モノマー混合
物中により可溶である開始剤を用いるのが有利である。
放射線重合に対しては、表面が珪素化合物により疎水化
された石英ガラスからなる金型およびパンチを用いるこ
とが必要である。
重合性疎水性液滴が自由に流動する親水性液は、本発
明に係る方法において重要な役割を有する。親水性モノ
マー混合物は、両方の液が同じ密度をもつ限り、球形で
あると思われる。重合性混合物が疎水性液よりも高い密
度を有する場合、重合性親水性混合物滴は、両方の液の
密度差によって、多少平坦化される。金型およびパンチ
の表面が疎水性であるかまたは、珪素列の化合物により
人工的に疎水性化されているので、重合性の疎水性混合
物はこれらの表面に粘着することができず、最低の摩擦
をもってこれらの上を自由に移動する。このことは、重
合の感の接触の結果として泡または表面窪みが形成され
るのを防止するために極めて重要である。他の利点は、
物品が金型から自由に落下し、疎水性液を用いずに重合
流し込成形を行う場合においては必要とされるような膨
張をさせる必要がない。これに加えて、疎水性液は、装
置において時々おこるような振動が重合混合物に伝わる
のを保護して、成形を完全にスムーズなものとする。重
合混合物が金型およびパンチと直接接触せず、疎水性液
の極めて薄い層を自由に滑動し得るという事実の結果と
して、種々の内部歪および形成されたポリマー構造に得
られる不均一性が除外される。これは物品の機械的特性
に有利な影響を与える。
モノマー混合物中に、相分離が起こり、透明性が失わ
れる値にまで、溶剤を添加することは、強度および弾性
における低下を与えることのない平衡状態に引き続いて
水で後膨潤させる間に、応力がポリマーの三次元構造に
生じないから、有利である。ポリマー網目構造の応力
は、公知の方法によって除去することができ、また得ら
れる架橋ポリマーを水によって膨潤されるよりもより多
く膨潤する親水性液の存在下に重合を実施し、引き続い
てこの親水性液、例えば、エチレングリコールジエチル
エーテルまたは２−ヒドロキシエチルアセテートを水で
洗浄することによっても除去することがきる。上記の液
を水で置き換えることにより部分的に解膨潤が起こり、
その結果網目構造の伸びた結合の収縮およびリラックス
が起こる。
本発明を、添付の図面および性能の例によって詳しく
説明する。第１図は、閉じた装置の長手方向断面を示
し、第２図はパンチの成形方面が凹状である開放された
装置の断面を示す。第３図は閉じた装置の断面を示し、
第４図はパンチの成形表面が凸状である開放装置の断面
を示す。第５図に示す断面を有する開放装置は、異なっ
た設計のオーバーフロー空間を備えるパンチにおいて、
第３図および第４図の装置と異なっている。第６図は、
閉じた状態のこの装置の断面を示す。
第１図に示す断面を有する、この発明に係る装置は、
金型１およびパンチ２からなり、このパンチにはオーバ
ーフロー溝５および凹状の成形表面が備えられ、一方、
親水性混合物３および疎水性液４が金型１およびパンチ
２の間の空間に導入される。重合前の、即ち開放された
状態の、同一の装置が第２図に示されている。
第１図および第２図にかかる装置は、疎水性液よりも
より高い比重を有するモノマー混合物からの凸レンズ
（正の屈折値を有するレンズ）の製造のためのものであ
る。
パンチの凸状成形表面で異なる、類似の装置を第３図
および第４図に示す。この装置は凹レンズの製造のため
のものである。
第５図に示す重合前の開放装置において、金型１は弾
性突起を備え、パンチ２はオバーフロー空間６および弾
性の変形可能なエッジ７を備える。第６図は、重合のた
めに閉じた後の同じ装置を示す。
金型およびパンチは、例えば、アイソタクチックポリ
プロピレン、シリコンゴム、疎水性化された珪酸塩また
は石英ガラスまたは不活性金属からなっていてよい。金
型およびパンチの表面は疎水性液で湿潤されなければな
らないけれども、親水性モノマー混合物で湿潤されない
ものである。
パンチと金型との間のオーバーフロー空間は、液体
（涙）の通過および循環を可能にする溝を周囲に有する
コンタクトレンズを与えることによって変更されるのが
有利である。これは長時間着用した後でもSattlerの曇
りが生じないように角膜表面に酸素を十分に供給するこ
とを可能にする。このSattlerの曇りは、例えばコンタ
クトレンズの長時間の着用に起因する、角膜表面の酸素
欠乏で生じる角膜の水腫である。涙の循環は、１つまた
はそれ以上の開口によるコンタクトレンズの付随する公
知の変更によって得られる。パンチおよび金型の配置が
固定であるならば、そのような開口は、金型および／ま
たはパンチに流し込成形の全体の厚さを通過する弾性突
起を与えることにより得ることができる。
パンチのエッジは、好ましくはパンチと金型との間の
空間がパンチの中間的な押し込みにおいても完全に閉じ
ないような程度に弾性的に変形可能である。
パンチは種々の直径を有していてもよい。光学的特性
に重要なその中央部分は、薄いエッジを与えるために回
転金型が用いられる場合においても、パンチおよび金型
の形状によって決まる。パンチの成形部分が凹状である
場合、このパンチは半径方向に移動可能であり、金型内
で回転する液体は自動的に中心に集められる。
例１ 必要な量の精製パラフィン油および２−ヒドロキシエ
チルメタクリレートと、0.3％のエチレングリコールジ
メタクリレート、35％の水および0.1％おアゾビス（イ
ソブチロニトリル）からなるモノマー混合物滴とを、球
面を有するポリプロピレン金型１（第１図）中に入れ
る。モールドをポリプロピレンパンチ２により閉じ、窒
素下に60℃で４時間加熱する。パンチは、油のオーバー
フローを可能にするスロットをその周囲に有し、パンチ
のエッジは金型に対して密に適合するものではない。オ
ーバーフローしたモノマー混合物は丸いエッジをつく
る。次に、金型を開き、自由に落下するレンズを石油で
濯ぎ洗いし、乾燥させ、水中に入れて置く。
例２ 例１に従う操作を繰り返す。但し、ここでは第２図に
示す装置を用い、モノマー混合物は下記の組成を有す
る。即ち、50重量部のメタクリルアミド、0.5部のメチ
レンビスメタクリルアミド、48.45部の予め酸素を除去
した水、0.6部の過硫酸アンモニウムの10％水溶液およ
び0.05部の結晶硫酸銅（II）の１％水溶液である。重合
を窒素下に室温で行う。
【図面の簡単な説明】
第１図はパンチの成形表面が凹状である装置の閉じた状
態の断面図であり、第２図はこの装置の開放された状態
の断面図である。第３図はパンチの成形表面が凸状であ
る装置の閉じた状態の断面図であり、第４図はその開い
た状態の断面図である。第５図は異なるオーバーフロー
空間を有するパンチを備えた装置の開いた状態の断面図
であり、第６図はこの装置の閉じた状態の断面図であ
る。 １……金型、２……パンチ、 ３……親水性混合物、４……疎水性液、 ５……オーバーフロー溝、 ６……オーバーフロー空間、 ７……可変エッジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−49218（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】親水性ゲルから物品を重合流し込成形する
    に当たり、疎水性表面を有する金型内に親水性モノマー
    混合物と混和しない疎水性を親水性モノマー混合物とと
    もに導入し、この導入された親水性モノマー混合物を、
    形成された重合性モノマー混合物滴を選ばれた疎水性成
    形表面を有するパンチにより金型内に押し込み、一方重
    合性モノマー混合物を重合の終了までパンチの圧力下に
    保持し、重合性モノマー混合物および／まはは疎水性液
    の付随的なオーバーフローを金型とパンチとの間から排
    出せしめながら、重合させる方法。
  2. 【請求項２】疎水性液が、それに部分的に可溶なモノマ
    ー混合物の成分、例えば、架橋剤または開始剤で予め平
    衡に飽和されている、特許請求の範囲第１項記載の方
    法。
  3. 【請求項３】疎水性ゲルから物品を重合流し込成形する
    ための装置であって、内部疎水性回転対称表面を有する
    金型およびパンチからなり、パンチの疎水性成形表面が
    凹状または凸状であり、金型およびパンチの間にオーバ
    ーフロー空間が形成されている装置。
  4. 【請求項４】オーバーフロー空間がパンチおよび／また
    は金型の弾性突起により区画されている、特許請求の範
    囲第３項記載の装置。
  5. 【請求項５】パンチが弾性区画エッヂを備える、特許請
    求の範囲第３または４項記載の装置。
JP62047867A 1986-03-05 1987-03-04 物品の重合流し込成形のための方法および装置 Expired - Fee Related JP2525795B2 (ja)

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