JPH06238682A - 眼科レンズ用型の処理方法および装置 - Google Patents
眼科レンズ用型の処理方法および装置Info
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Abstract
いる型から、人手を介することなくレンズ周囲のはみ出
し屑を伴わずに取り出す方法および装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 本発明の方法および装置においては、モノマ
ーを型に充填して重合させる前に、一方の型片の片側表
面の少なくとも一部に加速電子を照射する。コロナ放電
を発生する電極によってイオン化された酸素が発生する
と、この酸素に曝された型片にはポリマーがよく接着す
る。好ましい態様においては、雄の凸型の型片の周りの
フランジをコロナ放電処理する。こうすると、レンズを
成形した後、両型片を引き離したとき、レンズを成形す
る空隙の周りに溜った過剰のポリマー材料(はみ出し
屑)は雄の凸型型片のフランジに接着し、レンズは、は
み出し屑とは別に、雌の凹型の型片とともに取り外すこ
とができる。
Description
る眼科レンズを、この製造に用いた型からきれいに分離
させることのできる方法および装置に関する。本発明
は、ソフト眼内レンズ等の小型の高精度眼科レンズにも
適するが、特にヒドロゲルレンズ等の型取りによって形
成される眼科レンズに適するものである。
の角膜上もしくは眼内に配置するソフト眼科レンズは、
種々の方法で製造することができる。コンタクトレンズ
は、回転する型中にスピンキャスト法でモノマー材料を
充填し、ついでこのモノマー材料をその型の形状通りに
重合させる。またコンタクトレンズとソフト眼内レンズ
の両方を製造できる方法として、材料片を精確に旋盤掛
けし、ついで研磨する方法もある。
内レンズを型取りによって製造する方法が人気を博して
いる。この方法は、従来の方法に比べ、再現性と製造速
度において勝っており、ラーセン(Larsen)の米国特許
第4,495,313 号および同第4,640,489 号、ならびにLars
enらの米国特許第4,889,664 号、同第4,680,336 号およ
び同第5,039,459 号に記載されている。これらの特許に
おいては、型取りの最中は、水に代えて用い、型取りの
終了後は水によって代替される希釈剤を使用している。
この方法の利点は、レンズの光学特性、大きさおよび形
状が、希釈剤を用いない方法のように急激には変化しな
いという点にある。
リプロピレンから製造される型を用い、単一のモノマー
またはモノマーの混合物から、眼科レンズを成形する技
術はよく知られている。
第4,565,348 号が挙げられる。この特許では、ポリスチ
レン製の型について、型片がレンズに接着したり、ある
いは型片とレンズが相互に接着して、型片とレンズを分
離するのに不必要な力を要しないよう、その材料、化学
的性質および処理を十分制御すべきことが述べられてい
る。
許第4,121,896 号には、上述のポリスチレン製の型に代
えて、ポリプロピレンあるいはポリエチレン製の型が紹
介されている。
むしろモノマーあるいはモノマーの混合物が過剰に凹型
の型片に充填されたときのものである。すなわち、雄雌
二つの型片を組み合わせてレンズを型取りする際、過剰
のモノマーもしくはモノマー混合物は、組み合わせた型
に生じる空隙からあふれ、一方もしくは両方の型片のフ
ランジ上あるいはフランジ間にとどまり、成形されたレ
ンズの周囲に環またははみ出し屑を形成する。
分け離す際、前述のレンズを取り巻く過剰の材料は、重
合の結果、レンズを保持する側の雌の型片にとどまって
しまう。よって、レンズを、この後水和、検査、梱包、
殺菌等の処理にかけるには、この雌の型片にこびりつい
た重合はみ出し屑を除去する必要がある。そこで、この
はみ出し屑がレンズと一緒に雌の型片側に残っていると
きは、これまでは指でむしり取っていた。
眼科レンズをこれが収められている型から、人手を介す
ることなく、レンズ周囲のはみ出し屑を伴わずに取り出
す手段を提供することである。本発明は、レンズ製造プ
ロセスにおいて、コストを低減し、歩留りを増加させ、
さらに自動化を可能にして、この工程を大いに簡略化す
るものである。
型片を分け離す際に眼科レンズをはみ出し屑から分離す
る方法と装置を提供することを目的とする。
は、モノマーの型への充填と重合によるレンズの成形に
先立って、好ましくは加速電子を、一方の型片の片側表
面の少なくとも一部に照射して表面エネルギーを増大さ
せる本発明の方法と装置によって達成される。二つの型
片のうちの一方は、両型片を合わせたとき、両者の間に
レンズを形成するための空隙を確保できるよう、他の型
片と線状に接触するための縁を有する。本発明者は、コ
ロナ電極により酸素をイオン化すると、レンズを構成す
るポリマーは、この酸素によって処理した型片表面によ
く接着することを見出した。好ましい態様においては、
レンズの重合・成形後型片を互いに分け放つ際、レンズ
は雌の凹型型片とともに取り外され、レンズ形成用の空
隙の周囲における過剰の重合はみ出し屑は凸型・雄の型
片のフランジに接着するよう、凸型・雄の型片のフラン
ジをコロナ放電処理する。
させたモノマーの、その重合・成形が行われた型片への
接着は、型片材料の表面エネルギーに関係することが分
った。液体の表面張力に当る物質特性である表面エネル
ギーは、その材料の濡れ性を決定するもので、dyn/cmの
単位で測定される。
ることによって求められる。すなわち、固体表面上にお
ける液体滴の接触角をゴニオメータ(測角器)で測定す
ると、その固体材料の表面エネルギーが分る。接触角が
小さければ小さいほど、その固体表面の濡れ性は大きい
ことになる。
を指示している典型的なゴニオメータ10を示す。図1
bの基板16は、この上の液体滴14に対して90°よ
りずっと大きい接触角12を示し、この液体に対して小
さな濡れ性しかもたないことを表している。図1cに
は、今度は良好な濡れ性を示す基板16と液体滴14の
組を示す。この図1cにおいては、図1bと違い、接触
角12は60°より小さく、この材料16は、この上の
液体滴14の表面張力より少なくとも10dyn/cmは大き
い表面エネルギーを有することを示している。
厳密に基板の表面エネルギーの関数とはならず、表面エ
ネルギー単独というよりは、むしろ基板と液体の間の表
面エネルギーの差に依存する。もっとも、すべての液体
について接触角の最終的な指標として、濡れ性の値が単
独で用いられることはない。
の水分を含むヒドロゲルコンタクトレンズ)を形成する
のにポリスチレン製の型を用いる本発明の好ましい態様
においては、ポリスチレン製型片は40dyn/cmの表面エ
ネルギーを有する。実験によれば、ポリスチレン製型片
の表面と接触するetafilcon Aの材料のプレポリマー
(前述の各特許で述べた、型取り工程の最中に水に取っ
て代わるホウ酸エステル希釈剤とともに用いる)は、2
8〜30°の接触角を有することが示された。
面エネルギーを増大させる方法には、火炎処理、プラズ
マおよび化学エッチング、ならびに電気的な表面処理が
ある。本発明の好ましい態様で用いるのは、別名コロナ
放電処理と呼ばれる電気表面処理である。加速電子を照
射した基板表面で重合するモノマーは、このコロナ放電
処理された表面によく結合する。特に、ヒドロキシエチ
ル・メタクリレート(HEMA)、メタクリル酸(MA
A)、エチレングリコール・メタクリレート(EGDM
A)およびトリメチロールプロパン・トリメタクリレー
ト(TMPTMA)を含むモノマーは、重合してイオン
性の、水分を58%含む第4グループのヒドロゲルポリ
マー(「etafilcon A」として知られる)を形成したと
きは、コロナ放電処理によって表面に加速電子を照射し
た高品質ポリスチレン製型片の表面によく接着する。こ
の効果は、まず加速電子によって酸素がイオン化され、
ついでこの酸素がポリマー製の型片と相互作用を起こす
という間接的な過程を経て引き起こされる。
ロナ放電処理を行う型片表面に適合する電極、高電圧変
圧器、およびインピーダンスのマッチング回路を備えた
高周波発生器を具備する。作動周波数は、インピーダン
スに合わせて、14〜50kVで作動するよう、25kH
z に調整される。本発明の装置は、この高周波と高電圧
の組合せにより、電極間のプラズマをかなり強くするこ
とによって、電極間の距離を約1.5インチに保ち、比
較的短い処理時間を達成することができる。
con Aモノマーとポリスチレン製型片の間の接触角は6
〜12°になる。これは、ポリスチレン製型片の表面エ
ネルギーが65〜70dyn/cmに増加したためである。
たポリスチレン製型片について本発明を実行した特別の
態様を示す図である。この図においては、本発明による
処理のために製造した雄の凸型型片20が示されてい
る。この雄の凸型型片20は、型片支持台22によって
所定の位置に保持される。この型片支持台22は、ポリ
(エチレンテレフタレート)などの電気絶縁体から形成
され、通常は円筒形である。型片支持台22の外周囲に
は、型片20に近接してはいるが、接触はしていない電
極24が設置される。
は、通常、対向電極26が配置される。この対向電極2
6も、型片支持台22および電極24と同様円筒形であ
るが、対向電極26は中空である。対向電極26は、雄
の型片20のフランジに接し、さらに型片20の凸型ん
お内面(通常電極24の反対側に当る凸型型片の裏面)
の最も近い位置にまで延びるが、接触はしない。
は、その距離が0〜0.05インチであり、他方対向電
極26と雄の型片20の裏面の間の距離は、この放電処
理領域28が位置する部分において0(つまり接触)〜
約0.075インチである。
の電極24と対向電極26のアセンブリを示す。ここに
は、図2に示したような型片支持台22、電極24およ
び対向電極26が示されているが、処理対象である型片
は示していない。
り付けられた絶縁支持台32と、電極24に通常の電圧
を供給する電極板30を有する。対向電極26は、架台
36によって支持され、また電極のアセンブリは、ガイ
ドロッド38によって支持される。この装置において
は、ガイドロッド38が移動すると、架台36は、対向
電極26を電極24と型片支持台22から引き離すた
め、対向電極26に対する型片の脱着を容易に行うこと
ができる。
合には、電極24は処理対象たる型片の表面から0.2
5〜0.5mmの距離におかれる。
ン型片に接着する正確なメカニズムはよく分らないが、
この電気表面処理の有効性は、これまでは理論的には、
研磨(表面の分解)、ポリマーの架橋、酸化、水素結合
およびエレクトレットの形成等の現象に関係していると
されてきた。メカニズムは明らかではないが、ポリスチ
レン製型片とレンズポリマーの接着の強度に関係するパ
ラメータの一つは、型片表面処理の前および最中におけ
る酸素の量であることが分った。一般的にいって、酸素
の量が少ないほど、型片表面に結合する酸素の量は少な
くなり、ポリスチレン型片とレンズポリマーの接着強度
は弱くなる。このため、表面処理の前にはポリスチレン
型片に接する酸素の量を最小にするのが最善である。
電極の強度と処理時間、処理時の周波数および電圧であ
る。
圧10kV、周波数20〜30kHz、電力10〜80W
(好ましくは30W)、処理時間は少なくとも約0.2
秒で行うのが最もよい結果を生むことが分った。好まし
い態様においては、電極の径は0.79インチ、電力は
22W、処理時間は大気圧下において0.3秒であり、
このときは100%のはみ出し屑が雄の凸型型片20と
ともに除去され、レンズの0.5%に当るポリマー材料
だけが雄の凸型型片20にくっついてきた。
合せ対を示す図である。二つの型片の間には、レンズ4
2があり、レンズ42の周縁部における型片20と40
の間には、はみ出し屑44がある。レンズ42とはみ出
し屑44に対するコロナ放電処理領域28の相対的な位
置が、これで明らかになった。
かを過大にすると、表面処理作用の雄型型片へのマイグ
レーションが起こり、雄型型片にレンズが接着するとい
う事態が起こることは理解できるであろう。
存在しない場合には、処理時間が長くても、また電力が
高くても、凸型型片表面へのはみ出し屑の接着は起こら
なかった。すなわち、コロナ放電処理は、酸素をイオン
化させ、凸型型片の特定の領域に結合させて、型片表面
の化学的性質を変化させると考えられる。
化学的手段、熱的手段、あるいは紫外線によって重合を
開始させる。重合が完了したら、雄の型片と雌の型片を
引き離してレンズを取り出す。
る。 1)型片表面における表面エネルギーの増加は、いずれ
かの型片へ加速電子を照射することによって達成される
特許請求の範囲第1項記載の方法。 2)前記加速電子の型片表面への照射は型片の一方へコ
ロナ電場を与えることによって達成される特許請求の範
囲第1項記載の方法。 3)前記コロナ電場の付与は型片表面をイオン化された
酸素に曝すものである前記実施態様2)記載の方法。 4)前記一方の型片へのコロナ電場の付与は二つの電極
間の放電によってなされる前記実施態様3)記載の方
法。 5)前記コロナ電場は少なくとも10ワットである前記
実施態様4)記載の方法。 6)前記雌の凹型の型片を充填するモノマーは、ヒドロ
キシエチル・メタクリレート(HEMA)、メタクリル
酸(MAA)、エチレングリコール・メタクリレート
(EGDMA)およびトリメチロールプロパン・トリメ
タクリレート(TMPTMA)の混合物である特許請求
の範囲第1項記載の方法。 7)前記コロナ電場は少なくとも0.2秒間適用される
前記実施態様5)記載の方法。 8)前記加速電子をつくり出す手段と加速電子を偏向さ
せる手段は、処理する型片表面に最も近く位置する電極
と、前記処理する型片表面の反対側の面上もしくはこの
面の近くに位置する対向電極と、約10kV以上の電圧
および約20kHz以上の周波数を供給し、前記電極およ
び対向電極と電気的に接続された電力源を含む特許請求
の範囲第9項記載の装置。
眼科レンズを、これが収められている型から、人手を介
することなくレンズ周囲のはみ出し屑を伴わずに取り出
す方法および装置が提供される。
体/固体界面における相互作用特性およびその測定手段
を示す説明図。
図。
装置の断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 雌の凹型の型片と雄の凸型の型片の少な
くとも二つの型片からなり、両型片を合わせたときに両
型片の間に空隙が形成される型からの型取りと重合によ
り形成される眼科レンズを、前記型の空隙からはみ出
た、レンズを取り囲む過剰の材料から分離する方法であ
って、前記一つの型片の表面の少なくとも一部の表面エ
ネルギーを増加させる工程と、前記雌の凹型の型片をモ
ノマーで充填する工程と、前記雄の凸型の型片を、モノ
マーを充填した雌の凹型の型片と合わせて型の空隙から
過剰のモノマーを押し出し、電子を加速衝突させた型片
部分と接触させる工程と、前記モノマーを重合させる工
程と、前記型片を分離する工程を含む方法。 - 【請求項2】 型取りによって形成する眼科レンズに付
随するはみ出し屑を主に表面処理を施した型片に残留さ
せることにより、眼科レンズを前記はみ出し屑から分離
する、眼科レンズ用型の処理装置であって、加速電子を
つくり出す手段と、前記加速電子を前記少なくとも一個
の型片の表面の一部に向けて偏向させる手段を有する装
置。
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