KR100254861B1 - 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

인공 대안 렌즈, 예를들면 소프트 콘택트 렌즈를 모울딩하는데 사용되는 모울드 부재를 해체 가능하게 결합하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 출력 호온이 모울드 부재 중 하나의 외부 오목부 내부로 연장되도록 돌출되며 상기 부재의 플랜지 상에 위치되도록 숄더를 가지며 이에 의해 중심이 맞춰 지도록 변형되는 초음파 용접 시스템과 같은 유향 에너지 수단을 포함한다. 상기 방법은 초음파 진동과 같은 유향 에너지가 렌즈 모울드 부재의 결합 주변 에지부를 연화 또는 용융시켜 융합되도록 에너지 방출기 호온을 통하여 제공되는 단계를 포함한다.

Description

콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법 및 장치
제1도는 초음파 에너지를 이용하는 본 발명의 한 실시예의 장치의 부분을 나타내는 확대 다이아그램.
제2도는 모울드 부재와 관련된 적합한 실시예의 장치의 부분을 나타낸 단면도.
제3도는 모울드와 관련된 본 발명의 장치의 적합한 실시예의 부분의 평면 단면도.
제4도는 콘택트 렌즈 모울드와 관련된 본 발명의 장치의 적합한 실시예를 나타낸 평면 단면도.
제5도는 본 발명의 방법과 장치로 사용될 수 있는 콘택트 렌즈 모울드 부재의 다른 실시예를 나타내는 단면도.
제6도는 본 발명에 따른 초음파 용접 후의 제5도의 모울드 부재를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 컨버터 14 : 부스터
16,18,28,30 : 호온 20,22,34,35 : 모울드 부재
24,38 : 환형 돌출부 32 : 진동 흡수 링
본 발명은 렌즈를 모울딩하는데 사용되는 모울드 부재를 해체 가능하게 결합하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로. 내안(內案) 렌즈 및 콘택트 렌즈를 포함하는 인공 대안(對眼) 렌즈에 있어서 이러한 렌즈를 제조하는 한 방법은 제조되는 렌즈가 선반 절삭이나 스핀 주조와는 달리 모울드에 의해 완전히 둘러싸이는 모울딩에 의한 것으로 공지되어 있다. 통상적으로 모울드는 단위체 혼합물이 모울드 부재 중의 하나의 오목부에 위치된 후 서로 일체화되는 두개의 부재로 구성되어 있다.
상기 모울딩 공정은 본 기술 분야에 공지되어 있으며 , 콘택트 렌즈에 대해서는 예컨대 미합중국특허 제 4,565,348 호 및 제 4,640,489 호에 기재되어 있다. 이러한 공정에서 극복해야 할 문제점 중의 하나는 단위체가 하나의 모울드의 오목부 내에 위치된 후 및 중합되기 전의 모울드 부재의 적합한 배치 및 고정이다.
모울드 부재를 서로 고정시키는데 사용된 어떤 방법에서든 다른 요구 사항은 렌즈 내로 단위체의 중합 후에 콘택트 렌즈가 제거될 수 있도록 부재는 용이하게 분리될 수 있어야 한다는 것이다.
통상적인 다양한 방법은 하나의 모울드 부재를 다른 부재와 접합시키고 두개의 부재를 웨이팅(weightning) 또는 클램핑(clamping)에 의해 상대적으로 고정된 위치에 고정시키기 위한 비제조의 실험 상태에 적합하다.
콘택트 렌즈 내로 단위체의 중합 후에 모울드 부재가 용이하게 분리 가능하며, 고정 및 분리 공정이 자동화된 고속 제조 공정의 부분이 될 것에 대한 요구 사항을 고려할 때, 소형 규모 상에서 상기 요구 사항을 이루기에 적합한 방법 및 장치는 제조에 있어서 허용 가능한 방법 및 장치로 되지 않는다. 속도는 매우 중요할 뿐만 아니라 모울드 부재는 렌즈의 균일성 및 품질을 보장하기 위해 공차 및 균일성이 정밀하게 제어되는 방식으로 고정되어야 한다.
용접 후에 분리의 고려 없이 폴리머와 같은 재료를 영구적으로 결합하기 위한 초음파 용접과 같은 유향 에너지(directed energy) 기술이 공지되어 였다. 통상의 목적은 가능한 한 최강의 결합을 얻는 것이다.
US-A-4209289호에는 모울드 공동의 외주부 주위로 연장되는 한 쌍의 무딘, 연속 결합 표면을 갖는 이중 부재 콘택트 렌즈 모울드가 개시되어 있다. 상기 두개의 모울드 부재의 결합은 상기 두 부재의 에지 사이의 죔쇠 끼워 맞춤을 사용하여 형성된다.
DE-A-1 629 263호에는 렌즈와 홀더의 형성된 용접 조립이 카메라의 필름 경로로부터 소정 거리 이격되어 위치되도록 플라스틱 렌즈를 플라스틱 홀더에 용접하기 위한 공정이 개시되어 있다. 이 공정에서, 렌즈와 홀더 사이에 고화에 의한 강력한 결합이 발생되도록 초음파 용접이 사용된다.
이에 비추어 , 단위체를 인공 대안 렌즈에 중합한 후에 분리가 가능만 인공 대안 렌즈의 개별 부재를 해체 가능하게 고정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 적합하다.
사용되는 모울드 재료 또는 원래의 형상이 거의 또는 전혀 변형되지 않도록 요구되는 모울드 부재를 고정하기 위한 이러한 방법 및 장치를 제공하는 것이 또한 적합하다.
고정에 사용된 매개 변수와 최종적으로 고정된 모울드 부재의 결합력이 용이하게 수량화되며 변경 가능한 방법 및 장치를 제공하는 것이 또한 적합하다.
제조되는 렌즈에 악영향을 끼치지 않으며, 균일하며 근소만 공차의 렌즈를 제공하는 인공 대안 렌즈 모울드 부재를 고정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 또한 적합하다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 청구항 제1항에 규정된 콘택트 렌즈 모울드부재 결합 방법이 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따라 청구항 제14항에 규정된 콘택트 렌즈 형성 모울드 부재를 해체 가능하게 결합하기 위한 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따라, 청구항 제16항에 규정된 콘택트 렌즈 제조 장치가 제공된다.
따라서 본 발명의 목적은 인공 대안 렌즈 내로 단위체의 중합 후에 분리 가능한 인공 대안 렌즈 모울드의 개별 부재를 해체 가능하게 고정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 사용되는 모울드 재료 또는 원래의 형상이 거의 또는 전혀 변형되지 않도륵 요구되는 모울드 부재를 고정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정에 사용된 매개 변수와 최종적으로 고정된 모울드 부재의 결합력이 용이하게 수량화되며 변경 가능한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조되는 렌즈에 악영향을 끼치지 않으며, 균일하며 근소한 공차의 렌즈를 제공하는 인공 대안 렌즈 모울드 부재를 고정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적 및 다른 목적은 유향 에너지 장치가 모울드 부재 재료의 접촉부의 연화, 냉각 및 용융을 초래하는 모울드 부재의 한쪽 또는 양쪽에 국부적인 에너지를 제공하는 본 발명의 방법 및 장치에 의해 성취된다. 초음파 용접의 예를 들면 하나의 부재는 고정된 다른 결합 부재에 대해 진동을 초래한다. 이 진동은 국부적인 접촉 지역에 제어된 정도로 모울드 재료의 연화를 초래한다. 초음파 에너지와 같은 유향 에너지의 적용이 예정된 시간 후에 종료되었을 때, 모울드 부재의 연화된 부분은 신속히 냉각 및 용융되므로 렌즈 모울드의 광학부의 원주 주위에 용접부가 형성된다. 유향 예너지 진폭, 지속 기간, 전체 에너지 및 부분적인 예비 하중을 미세하게 조정함으로써 모울드 부재를 단단히 결합하는 용접부가 형성되어 용이한 중합 후(post-polymerization) 분리가 허용된다. 본 발명을 실시하는 다른 방법은 접속 적외선 및 무선 주파수 방출기와 같은 직접적인 에너지 또는 선형 진동 및 스핀 용접과 같은 가열의 다른 마찰 형성을 위한 장치를 사용한다.
이러한 각각의 기술은 에너지를 제한하며 용융 양을 제어함으로써 종래 기술(가능한 한 최강의 결합을 시도하는)과 반대의 방법으로 실시된다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 초음파 에너지를 공급한 방출기는 초기에 자유로이 움직이는 모울드 부재에 중심력을 적용하며 또한 부재가 적합히 정렬되도록 구성 된다.
콘택트 렌즈를 모울딩하는데 사용되는 모울드 부재의 구조는 상기 언급한 참조 특허에서 설명되었다. 모울드 부재는 재사용이 불가능하며 비광학 부분 부재의 변형과 용융이 렌즈 제조 공정의 부분으로 받아들여질 수 있다.
두 개, 즉 열가소성과 열경화성의 기본 폴리머 형태 중에서, 열가소성 재료는 형성된 후 열과 압력을 사용하여 상태 변화만의 작용하에서 연화 및 재형성될 수 있다. 이러한 특성은 열가소성 재료를 유향 에너지 용접에 대해 적합하게 한다. 이와 반대로, 열경화성 재료는 비가역적인 화학 변화를 겪고 형성되면 열과 압력에 의해 재형성될 수 없으므로. 유향 에너지 용접에 대해 적합한 재료가 아니다.
다수의 요소가 여러 가지 플라스틱의 용접성 및 에너지 필요량에 영향을 끼친다. 비결정질 재료는 불규칙 분자 배열과 광범위한 연화 또는 유리 천이 온도 영역을 특징으로 하며 점진적으로 연화되며 일찍 응고되지 않고 변형 및 유동된다. 이와 반대로, 반결정질 재료는 규칙적인 분자 배열과 높은 용융 및 재응고 온도점 영역을 특징으로 한다. 반결정질 수지의 용접에 있어서, 높은 용융점은 재료를 유동시키도록 반 결정질 구조를 파괴하는데 필요한 높은 에너지 요구량(고 용융열)의 결과이다. 모울딩된 재료가 가열 영역을 떠나면, 이러한 플라스틱은 단지 작은 온도 감소에 의해서도 급격히 경화된다. 용접이 수행될 수 있지만, 용접 매개 변수를 제어하기 위해 더욱 주의를 기울여야 한다.
여러 가지 유향 에너지 기술 및 장치가 국부적인 영역에서 연화, 변형 및 용융될 수 있는 재료의 특성을 취할 수 있다.
일례로, 모울드 부재를 결합하기 위하여 적합한 모울드 재료를 사용할 수 있는 선형 진동 용접이 있다. 선형 진동 용접은, 모울드 부재가 적당한 힘으로 서로 지지되고, 하나의 부재가 접촉력 방향에 직각 방향으로 진동되는 동안 다른 부재는 고정 유지되는 장치에 의해 수행된다. 발생된 마찰은 접촉 지점에서 재료를 용융 또는 연화시키며 그 부분은 서로 용융된다. 선형 진동 용접 방출기의 일반적인 주파수는 200Hz 내지 300Hz 이다. 선형 진동 용접에 적합한 모울드 부재를 제조하는데 적합한 재료는 폴리아미드, 폴리스틸렌 또는 폴리스틸렌을 함유하는 혼합물을 포함한다.
적합한 재료로 형성된 모울드 부재를 결합하기 위한 다른 방법은 모울딩될 부재 중 하나가 가열 가압판(platen) 방출기 상에 또는 인접부에 위치된, 온도 및 열 전달을 조절하는 가열 가압판을 구비하는 장치를 사용하는 핫 플레이트(hot plate) 용접이다. 모울드 부재의 표면은 연화 또는 용융된 다음. 가압판으로부터 제거된 후 신속히 프레스로 서로 가압된다. 핫 플레이트 용접에 대해 적합한 그리고 콘택트 렌즈 모울드 부재로써 사용하기에 적합한 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리염화비닐이다.
콘택트 렌즈 모울드 부재의 용접에 특히 적합한 다른 방법은 하나의 모울드 부재를 원 운동으로 빨리 회전시키는 동안 다른 모울드 부재를 고정 유지시키며 상기 회전 부재를 향하여 가압시키는 장치를 사용하는 스핀(spin) 용접이다. 두 부재 사이에 발생된 마찰은 접촉점에서 재료를 용융 또는 연화시키며 회전이 중단되면 상기 부분은 함께 융합된다. 일반적으로 스핀 용접은 렌즈 모울드 부재 상에서 나타나는 바와 같이 회전 대칭축에 대하여 수행된다. 콘택트 렌즈 모울드 부재를 스핀 용접하기에 적합만 재료는 폴리아미드, 폴리스틸렌 또는 폴리스틸렌을 함유하는 혼합물이다.
본 발명의 범위 내에 포함되는 다른 방법 및 장치는 적합한 재료로 형성된 모울드 부재가 ImHz 내지 200mHz 범위의 주파수에서 전자기 에너지를 발생시키는 방줄기의 필드(field)에 위치되는 무선 주파수 용접이다. 전자기 에너지는 모울드 부재를 연화 또는 용융시키기 위한 충분한 열을 발생하는 지점에서 재료내의 어느 분자의 진동을 증가시킨다. 모울드 부재는 가압 상태에서 서로 고정되며 전달된 에너지는 특정 깊이를 조절하거나 또는 렌즈 모울드 부재의 부분으로 사용되는 특정 재료가 모울드 부재를 서로 융합시키도록 한다. 무선 주파수 용접으로 렌즈 모울드 부재를 제조하기에 적합한 재료는 폴리 염화 비닐이다.
렌즈 모울드 부재를 용접하기에 적합한 다른 방법은 전체 모울드 부재를 연화시키지 않고 재료의 특정 평면을 용융 또는 연화시키는 특정 평면에 적외선 에너지를 방출 또는 집중시키는 장치에 의해 수행된다. 집중된 적외선 에너지는 복사 에너지에 의하여 렌즈 모울드 재료의 연화 또는 용융을 야기시킨다. 복사 에너지원이 적소에 위치되거나 또는 제거된 직후, 모울드 부재는 융합되기까지 프레스로 고정된다. 집중 적외선 용접에 적합한 렌즈 모울드 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 염화 비닐. 폴리스틸렌 또는 폴리스틸렌 함유 혼합물이다.
본 발명의 적합한 실시예는 중합 중에 부재를 고정시키도록 인공 대안 렌즈 모울드 부재를 해체 가능하게 결합하는 초음파 용접 장치를 사용하는 방법이다. 초음파 용접은 접촉면에 증가하는 마찰열 집중을 발생시키기 위하여 플라스틱 부분을 통하여 전달된 고주파 기계 진동을 사용한다. 선형 진동 용접과 반대로, 초음파 용접은 부재가 함께 가압되는 방향에 평행하며 상당히 높은 주파수에서 진동 에너지를 제공하는 것이다.
비결정질 재료가 초음파 진동을 전달할 수 있는 능력에 대하여 매우 효과적이며 광범위한 힘과 진폭의 조합 하에 용접될 수 있는 반면에, 반 결정질 재료는 상당히 탄성이며 고주파의 기계적 진동의 상당 부분을 내부적으로 흡수한다. 이러한 형태의 재료에 대하여 결합된 공유 영역에 초음파 에너지를 전달하는 것이 더욱 곤란하며 높은 진폭의 진동이 필요하게 된다.
비결정절 구조를 갖는 열가소성 재료로 구성되는 플라스틱의 부분 집합 내에서도, 유향 에너지에 의한 재료의 용접성에 영향을 줄 수 있는 다른 요소가 있다. 하나는 용융 또는 연화 온도이며, 재료의 용융 또는 연화 온도가 높을수록 더 많은 에너지가 필요하다. 다른 요소는 에너지를 결합 접촉면에 전달하는 능력에 영향을 주는 용접되는 플라스틱의 강성이다. 일반적으로 강성이 큰 재료는 보다 양호한 전달 능력을 갖는다. 상기 언급한 참조 특허에서 설명된 모울드 부재는 초음파 용접에 적합한 폴리스틸렌으로 제조되었으나 다른 재료가 적합하며 렌즈 모울드 재료를 제조하는데 선택될 수 있다. 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, 아크릴로니트린/부타디엔/ 스티렌 혼합물, 아크릴 및 폴리설폰과 같은 비결정질 중합체가 초음파 에너지와 용이하게 결합될 수 있다. 또한 아세탈, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나이론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에테르 에테르 케톤, 및 액정 중합체와 같은 반 결정질 수지가 초음파 에너지와 결합될 수 있다.
스웨이징(swaging), 스태킹(staking), 삽입 및 스폿 용접뿐만 아니라, 먼 필드 및 근 필드{호온(horn) 접촉면으로부터 6.35mm(1/4 in) 이상 및 6.35mm(1/4 in) 이하}에서 초음파 용접에 관한 참고 데이타는 당업계에 종사하는 사람에게 이용 가능하다. 이러한 실험 데이타는 초음파 기술을 사용하는 용접의 용이성과 효율 면에서 폴리스틸렌이 탁월한 평가를 받는 것을 나타낸다는 것을 주목할 만하다.
하기의 설명은 콘텍트 렌즈의 모울딩에 대한 적합한 실시예이지만, 다른 형태의 인공 대안 렌즈, 즉 내안 렌즈에 대한 필요 조건은 실질적으로 동일하며 본 발명을 유사하게 적용시킬 수 있다.
제1도에는 본 발명에 사용된 초음파 용접 시스템을 나타냈다. 호온의 출력부예 대만 변형과 상기 시스템을 작동시키는 것과 관련된 적합한 매개 변수는 하기에 주어진다.
초음파 용접 시스템은 고채 상태의 동력 장치를 사용하여 60Hz 의 선전류(line current)를 20kHz 내지 40kHz 의 주파수 범위로 전환하는 동력 공급부(10)로 구성된다. 이러한 고주파 전기 에너지는 컨버터(12)에 공급된다. 이 부품은 전기 에너지를 20kHz 내지 40kHz인 전환된 전기 에너지 공급 주파수에서 초음파 기계 진동 에너지로 변환시킨다.
진동 초음파 음향 에너지는 부스터(14)라고 불리는 진폭 변조 장치를 통해 전달된다. 부스터는 호온(16)에 도달하기 전에 컨버터의 출력 진폭을 변조하기 위하여 사용되는 패시브(passive)(즉, 비여기) 장치이다.
상기 호온(16)은 진동 에너지를 조립되는 플라스틱 폴리스틸렌 모울드 부재로 직접 전달하는 음향 기기이다.
진동은 진동 에너지가 플라스틱을 연화 및 변형시키는 마찰을 통해 열로 전환되는 접촉 또는 결합 영역에 폴리스틸렌을 통하여 전달된다. 이러한 연화 상태가 부품 접촉면에 도달하연 진동이 멈춘다. 플라스틱이 부품간에 분자 결합을 발생시키도록 응고하는 동안 압력이 상기 부품 상에서 유지된다. 전체 싸이클은 통상 1 초 미만이며, 특히 열가소성 재료를 사용한 플라스틱의 용융과 응고는 그 특성에 영향을 주지 않기 때문에 결합 강도는 모재(parent material)의 결합 강도와 유사하다.
제2도에는 본 발명의 실시예를 나타내며, 여기에서 종래의 초음파 호온(18)이 하나의 모울드 부재(20)의 외경과 유사하게 된다. 초음파 호온에 인접한 모울드 부재(20)는 초음파 호온(18)으로부터 방출된 음향 에너지와 진동하며, 다른 모울드 부재(22)는 음향 에너지의 주파수에서 상대 운동이 두 모울드 부재 사이에 발생되도록 고정된다.
상기 실시예에서, 초음파 호온(18)은 후방 광 표면을 갖는 외부 오목부를 구비하는 모울드 부재(20)에 인접하여 위치되며, 전방 광 표면을 갖는 내부 오목부를 구비하는 모울드 부재(22)는 고정된다.
콘택트 렌즈 분야에 있는 당업자에 의해 용이하게 이해될 수 있는 바와 같이, 모울드 부재는 서로에 대해 중심이 잡히는 것이 중요하다. 제2도에 나타낸 실시예에서, 이는 초음파 용접의 개시 이전에 모울드 부재(20)상에 힘을 적용하는 초음파 호온(18)에 의해 성취된다.
당업자에 의하여 알려진 바와 같이 , 플라스틱 부재 사이의 초음파 용접은 진동 에너지를 집중시켜 작은 영역 상에 마찰을 발생시키고 연화 과정을 지연시키기 위해 작은 표면적의 접촉면이 두 부재 사이에 존재할 때 최상으로 수행된다. 통상 에너지 디렉터(energy directer)라고 불리는, 결합되는 하나 또는 두 부재로부터의 작은 돌출부가 이러한 표면에 제공된다.
제2도에는 내부 오목부를 갖는 모울드 부재의 광학부의 원주 주위에 작은 환형 돌출부(24)가 나타나 있다. 상기 돌출부, 또는 에너지 디렉터는 모울드 부재의 광학부의 원주 주위의 매우 작은 영역 위에서 모울드 부재(20)의 내부 볼록 표면과 접족한다. 음향 에너지가 모울드 부재(20)에 적용되면, 에너지 디렉터 접촉면(26)을 따라 발생되는 마찰이 두 모울드 부재(20, 22)의 폴리스틸렌을 신속히 연화시키고, 냉각되면서 서로 융합된다.
제3도는 다른 적합한 실시예를 나타내며, 여기에서 초음파 호온(28)이 모울드 부재(20)의 외부 오목부 내부로 연장될 수 있는 크기 및 볼록 형상을 갖는다.
재3도에 나타낸 실시예는 제2도에 나타낸 실시예보다 에너지 디렉터(24)에 더욱 가까운 지점에서 초음파 에너지를 적용시키는 장점을 갖는다.
제4도에는 제2도 및 제3도에 나타낸 실시예와 관련된 장점을 갖는 다른 적합한 실시예를 나타낸다.
본 실시예에서, 초음파 호온(30)은 모울드 부재(20)의 외부 오목부 내부로 연장될 수 있는 크기를 가질뿐만 아니라 고무 O형 링(32)을 수용하도록 모울드 부재(20)의 플랜지에서 작은 거리만큼 이격되어 숄더(31)를 갖도록 형성되어 있다.
상기 고무 O형 링은 상기 모울드 부재를 결합 모울드 부재(22)상에 중심을 맞추기 위하여 중심력을 모울드 부재(20)에 전달하는 작용을 하지만, 용접 주기 동안 중요한 음향 진동 에너지를 전달하지 않는다.
이는 모울드 부재의 플랜지에 인접한 음향 에너지의 적용이 모울드 부재 사이에 단위체의 공동을 발생하여 불투명하거나 희미한 렌즈를 제조하기 때문에 중요하다.
제5도에는 본 발명의 다른 실시예를 나타내며, 여기에서 폴리스틸렌 모울드 부재가 초음파 용접을 독특하게 채용하도록 변형되었다. 본 실시예에서, 외부 오목부 모울드 부재(34)는 종래의 크기와 형상을 갖는다. 그러나 내부 오목부 모울드 부재(36)는 부가적인 돌출부(38) 및, 렌즈의 에지를 형성하는 돌출부(42)로부터 이격되어 있는 개별 용접 영역을 제공하기 위하여 상기 돌출부(38)에 부착된 에너지 디렉터(40)를 포함한다.
여러 경우에 있어서, 콘택트 렌즈의 에지를 형성하는 돌출부(42)의 어떤 변형을 발생시키는 것이 적합하지 않을 수 있다. 본 실시예에서 , 초음파 에너지가 모울드 부재 중 어느 하나, 적합하기로는 외부 오목부 모울드 부재(34)에 제공되면, 에너지 디렉터는 외부 오목부를 갖는 모울드 부재(34)의 부분을 용융시켜 융합된다. 본 실시예에서, 돌출부(42)는 상기 돌출부(42)의 변형 또는 융합 없이 렌즈 주변 에지를 형성하는 모울드 부재(34)와 밀접히 접촉된다.
본 발명은 상술한 장치에 의하여 하기와 같이 수행된다. 미합중국 코네티 컷 댄버리 소재의 브랜슨 울트라소닉사의 것과 같은 상술한 초음파 용접 장치가 40kHz 에서 작동하는 700 와트 초음파 컨버터(12)를 갖는다. 1 대 2 의 입력 진폭 대 출력 진폭비를 갖는 상기 브랜슨사의 실버 부스터와 같은 부스터(14)가 사용된다. 호온(16)은 외부 오목부를 갖는 모울드 부재(20)의 상부 플랜지 상에 끼워지도록 가공된다. 다른 모울드 부재(22)는 종래의 수단에 의하여 고정된다.
본 발명을 실시하는 한 방법에 있어서, 모울드 부재는 렌즈형 공동을 형성하여 접촉 위치되며 용접된다. 다음, 단위체가 종래의 두 부분 탕구(sprue)와 수직관(riser)에 의해 공동에 공급되거나. 상기 부재는 진공 상태에서 결합될 수 있으며 단위체는 단일 포트(port)로 주입된다. 그러나 본 실시예에서, 내부 오목부를 갖는 모울드 부재(22)는 미합중국특허 제 4,495.313 호에 기술된 바와 같은 단위체 혼합물(23)로 공급되며 그 후 모울드 부재는 용접된다. 단위체 혼합물(23)은 당업계에 공지된 바와 같이, 적합한 시간 동안 적외선 장선에 노출되는 것에 의하여 중합된다.
본 발명을 수행하는 상기 방법은 액체를 불투명하게 하여 불투명 렌즈를 형성하는 공동을 단위체에 제조하는 경향이 있다. 그러나, 호온이 모울드 부재의 외부 오목부내에 연장되지만 상기 부재의 플랜지에 접촉하지 않도록 기계 가공되면, 이러한 공동 및 불투명화는 제거된다. 하기의 표는 1 내지 5 실험에 대하여 1 대 2.5 부스터를 그리고 6 내지 13의 샘플에 대하여 1 대 2 부스터를 사용하여 형성된 용접을 나타낸다. 초음파 용접 장치는 에너지 또는 시간을 설정 매개 변수로 허용한다. 잔여 매개 변수는 적합한 측정 장치가 준비되어 있으면 측정될 수 있다.
[표 1]
상기 설정에 있어서, 실험 2 및 8은 최상의 결과를 얻었으며 단단히 지지되지만 용이하게 분리된 용접부를 발생시켰다. 실험 2 및 8에서 매개 변수는 실험된 매개 변수의 거의 최저 한도임은 주목할 만하다.
다른 연구 실험이 낮은 용접 에너지 및 작은 진폭 변조를 사용하여 수행되었다. 하기 표는 14 내지 19 실험에 대해 1 대 1 부스터를, 그리고 20 내지 24 샘플에 대해서 1 대 0.6 부스터를 사용하여 형성된 용접부를 나타낸다. 모든 실험은 단단히 유지되지만 렌즈의 중합 후에 해체 가능만 용접부를 발생시켰다.
[표 2]
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 공정 후에 단위체는 경화되며, 렌즈는 직접 칼날을 사용하는 것과 같이 두 모울드 부재를 분리하여 모울드로부터 제거된다.
단위체 혼합물에 존재하는 희석재는 제거되며 미합중국 특허 제 4,889,664 호에 기술된 바와 같은 종래의 방식으로 염 수용액으로 대체된다.
13 배의 광학 현미경으로 관찰되었을 때, 완료된 렌즈는 실험 14,17,18,19,23 및 24에서 최상의 결과를 낳았으며, 평활한 에지를 갖는 투명 렌즈가 제조되었다.
본 발명의 방법은 두 개의 모울드 부재 사이에 균일한 결합 원주부를 형성하는 장점도 갖는다. 이는 폴리스틸렌의 용융이 두 부재 사이의 접촉점에서 시작하는 장점도 갖는다. 이는 폴리스틸렌의 용융이 두 부재 사이의 접촉점에서 시작되며 어떠한 불균일성도 상승부를 용융시키므로써 제거된다는 사실에 기인한다. 이는 또한 보다 양호한 렌즈 에지를 발생시킨다. 또만, 본 발명의 방법은 렌즈의 양호한 두께 조절과 회전축을 따라 양호히 조절할 수 있는 장점을 가지며, 상술한 모울딩 기술에 의하여 원환체 렌즈를 제조하는데 중요하다.
상술한 바와 같이, 초음파 용접의 사용은 용접 공정 중에 결점이 제거되기 때문에 정밀하지 않은 모울드 에지의 사용을 허용한다.

Claims (19)

  1. 모울드 부재 중 하나(22;34)가 제1 콘택트 렌즈 표면을 성명하기 위한 볼록 표면 부분을 갖추며, 상기 모울드 부재 중 다른 하나(20;36)는 제2 콘택트 렌즈 표면을 성형하기 위한 오목 표면 부분을 갖추며, 제1 모울드 부재(22;36)는 상기 제1 모울드 부재(22,36)의 표면 부분 주위로 완전하게 연장되는 환형 돌출부(24;38)를 구비하는 제1 모울드 부재(22;36) 및 제2 모울드 부재(20;34)를 형성하는 단계와, 상기 제2 모울드 부재(20;34)의 표면 부분 주위로 완전하게 연장되는 환형경계부를 따라 상기 환형 돌출부(24;38)를 상기 제2 모울드 부재(20:34)와 맞물리도록 이동시키는 단계를 구비하며, 콘택트 렌즈를 내부에 모울딩하기 위해 상기 제1 및 제2 모울드 부재 사이에 모울드 공동을 형성하도록 상기 제1 모울드 부재(22;36) 및 제2 모울드 부재(20;34)를 함께 이동시키는 단계를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법에 있어서, 상기 모울드 부재 중 하나(22;34 또는 36)를 고정 상태로 유지하는 단계와, 상기 환형 경계부의 모든 길이에 걸쳐 상기 제1 모울드 부재(22;36) 및 제2 모울드 부재(20;34)를 융합하며, 상기 모울드 부재(20,22;34,36)가 후에 분리될 수 있도록 상기 모울드 부재 중 다른 하나(20;36 또는 34)에 에너지를 적용하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모울드 부재(20,22:34,36)는 초음파 용접에 적합한 재료로 형성되며, 상기 에너지는 초음파 진동 에너지를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에너지 적용 단계는 초음파 호온(16,18;28;30)을 상기 모울드 부재 중 하나(20;34 또는 36)와 맞물리도록 하는 단계를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공동은 곡률 반경을 가지며, 상기 환형 돌출부(24;38)는 상기 공동의 환형 경계부를 형성하며, 상기 에너지 적용 단계는 상기 초음파 호온(16,18;28;30)을 상기 제2 모울드 부재(24;38)와 맞물리도록 하는 단계를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 적용 단계는 상기 환형 돌출부(24;38)의 연화를 개시하여 상기 환형 돌출부(24;38)의 전체를 연화하는데 필요한 시간 주기 동안 초음파 에너지를 적용하는 단계를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 적용 단계는 1초 이하의 시간 동안 상기 모울드 부재의 다른 하나(20;36)에 초음파 진동 에너지를 적용하는 단계를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  7. 제2항에 있어서, 상기 초음파 에너지의 적용은, 외부 오목부를 포함하는 상기 모울드 부재(20)의 상기 외부 오목부 내에 초음파 에너지 발생 호온(28;37)을 위치시키며 다른 모울드 부재(22)는 고정 상태로 유지함으로써 수행되는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 초음파 에너지 발생 호온(30)에 부착된 진동 흡수 링(32)에 의해 상기 외부 오목부를 포함하는 상기 모울드 부재(20)에 중심력을 적용하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  9. 제8항에 있어서, 용접을 개시하기 위한 초음파 에너지를 적용하기 전에 상기 모울드 부재(20;22)를 정렬시키며, 상기 진동 흡수 링(32)을 상기 모울드 부재(20;22) 중 하나(20)의 광학 표면 부분 주위의 플랜지 상에 위치시킴으로써 상기 하나의 모울드 부재(20)는 다른 모울드 부재(22)에 대해 중심이 맞춰지는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 에너지는, 접촉 방향에 직각인 비고정 상태의 모울드 부재에 적용되며, 마찰 유도 가열에 의한 연화를 초래하는 선형 진동 에너지인 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 에너지는, 접촉 중인 상기 모울드 부재를 위치시키기 전에 가열 가압판과의 접촉에 의해 상기 비고정 상태의 모울드 부재에 적용되는 열 에너지를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 에너지는, 상기 모울드 부재의 회전 대칭축에 대해 상기 비고정 상태의 모울드 부재에 적용되며, 마찰 유도 가열에 의한 연화를 초래하는 회전 운동 에너지를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
  13. 제1항에 따른 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법을 포함하는 콘택트 렌즈 제조 방법에 있어서, 모울드 부재 중 하나(22;34 또는 36)를 고정 상태로 유지하는 단계에 앞서 오목 표면에 단위계 혼합물을 공급하는 단계와, 중합 콘택트 렌즈를 형성하도록 상기 단위체 혼합물을 중합하는 단계를 또한 포함하는 콘택트 렌즈 제조 방법.
  14. 모울드 부재의 렌즈 형성 표면의 외부 및 연속적으로 인접되는 경로를 따른 돌출부(24;38)를 갖는 콘택트 렌즈 형성 모울드 부재(20,22;34,36)를 해체 가능하게 결합하며, 상기 모울드 부재 중 하나를 고정 상태로 유지하기 위한 수단을 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 장치에 있어서, 외부 오목부를 포함하는 상기 모울드 부재(20)의 상기 오목부 내로 연장되도록 크기가 정해지는 초음파 에너지 호온(28:30) 및 상기 돌출부(24;38)의 연화를 개시하여 상기 렌즈 형성 표면에 연속적으로 인접되는 상기 돌출부(24;38)의 전체를 연화하는데 필요한 주기와, 진폭 및 주파수의 초음파 에너지를 발생시키기 위해 상기 호온(28;30)에 결합되는 수단(10,12,14)을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 외부 오목부를 포함하는 상기 모울드 부재(20)에 중심력을 적용하기 위해 상기 초음파 에너지 호온(30)에 부착된 진동 흡수 링(32)을 또한 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 장치.
  16. 모울드 부재(20,23;34,36) 중 하나(20;34)가 제1 콘택트 렌즈 표면을 성형하기 위한 볼록 표면 부분을 가지며, 상기 모울드 부재 중 다른 하나(22;36)가 제2 콘택트 렌즈 표면을 성형하기 위한 오목 표면 부분을 가지며, 제1 모울드 부재(22:36)는 상기 제1 모울드 부재(22;36)의 표면 부분 주위로 완전하게 연장되는 환형 돌출부(24;38)를 구비하는, 초음파 용접에 적합한 재료로 형성된 제1 모울드 부재(22;36) 및 제2 모울드 부재(20;34)와, 단위체 혼합물을 상기 오목 표면에 공급하기 위한 수단 및, 상기 제2 모울드 부재(20;34)의 표면 부분 주위로 완전하게 연장되는 환형 경계부를 따라 상기 환형 돌출부(24;38)를 상기 제2 모울드 부재(20;34)와 맞물리도록 이동시키는 수단을 구비하며, 콘택트 렌즈를 내부에 모울딩하기 위해 상기 제1 및 제2 모울드 부재 사이에 모울드 공동을 형성하도록 상기 제1 모울드 부재(22;36) 및 제2 모울드 부재(20;34)를 함께 이동시키기 위한 수단을 포함하는 콘택트 렌즈 제조 장치에 있어서, 상기 단위체 혼합물을 중합시키기 위한 수단 및 상기 환형 경계부의 모든 길이에 걸쳐 상기 제1 모울드 부재(22;36) 및 상기 제2 모울드 부재(20;34)를 함께 융합하도록 상기 모울드 부재 중 하나(22;34 또는 36)에 초음파 진동 에너지를 적용하기 위한 초음파 호온(16,18;28;30)을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택트 렌즈 제조 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 공동은 곡률 반경을 가지며, 상기 환형 돌출부(24;38)는 상기 공동의 환형 경계부를 형성하며, 상기 초음파 호온(16,18;28;30)은 상기 환형 돌출부(24;38)에 방사상으로 대향되는 위치에서 상기 모울드 부재 중 하나와 맞물리는 콘택트 렌즈 제조 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 초음파 에너지 발생 호온(28;30)은 상기 다른 모울드 부재(20)의 오목 표면 부분의 공동 내로 연장되도록 크기가 정해지는 콘택트 렌즈 제조 방법.
  19. 제5항에 있어서, 상기 에너지 적용 단계는 1초 이하의 시간 동안 상기 모울드 부재의 다른 하나(20;36)에 초음파 진동 에너지를 적용하는 단계를 포함하는 콘택트 렌즈 모울드 부재 결합 방법.
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