KR100470261B1 - 첨가제를포함하는금형재료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 첨가제를 0.1%(w/w) 이상 함유하는 폴리스티렌를 포함하는 조성물, 콘택트 렌즈 제조용 금형 및 금형을 함유하는 금형 어셈블리 같이 이를 포함하는 제품 및 콘택트 렌즈 제조공정에서 두개의 금형 어셈블리로부터 탈형을 촉진하기 위한 이러한 금형의 용도에 관한 것이다.

Description

첨가제를 포함하는 금형 재료
본 발명은 소프트 렌즈 같은 중합체성 제품의 성형에 사용되는 다부품 금형으로부터 금형 부재의 이형을 도와주는 내부 이형 첨가제 또는 계면 활성제를 함유하는 신규한 중합체 제형에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 중합체 제형로부터 제조된 금형 및 금형 부재들을 서로 이형시키는 방법에 관한 것이다.
소프트 콘택트 렌즈 같은 친수성 중합체성 제품의 제조에 많은 방법들이 최근에 사용되고 있다. 스핀 주조, 정적 주조 성형, 라싱(lathing), 주조와 라싱의 조합 및 특히 2개의 부품으로된 금형을 사용하는 방법등 상당히 다양한 기술들이 사용되어 왔다. 일반적으로, 친수성 콘택트 렌즈용 금형 부품은 합체되는 기본 곡선 금형 부품과 함께 콘택트 렌즈용 2-부품 금형을 형성하도록 적합화된 전방 곡선 금형 부품의 곡선(요/철) 중심을 구성한다. 이러한 친수성 콘택트 렌즈는 보통 친수성 중합체, 바람직하게는 다른 많은 물질 중에서 HEMA계 중합체 (하이드록시-에틸메타크릴레이트)로부터 제조된다.
친수성 중합체 콘택트 렌즈가 성형되는 금형 부재들은 적합한 펠릿으로 이루어지는데, 이 펠릿의 각각은 곡면 콘택트 렌즈 제조용 자형 및/또는 응형 기본 표면을 갖는 캐비티 수용 금형 부품 또는 곡선 금형 부품을 다수 포함한다. 상술한 바와 같이, 예를 들면 성형 기술에서 금형은 적합하게 선택된 통상적인 플라스틱 물질로부터 구성되며 이에 의해 친수성 중합체 제품, 즉 콘택트 렌즈는 이들 사이의 캐비티에서 제조되며 하나 또는 둘 모두의 금형 부품에 접착될 수 있다. 친수성 콘택트 렌즈 성형용 분리 가능한 2-부분 금형을 사용하는 경우, 성형 단계가 완결될 때 금형 부품들 또는 적어도 하나의 금형부분에 접착되지 않으면서 맞물려진 표면으로부터 친수성 콘택트 렌즈가 이형될수 있고 렌즈를 쓸모 없이 만드는 손상을 콘택트 렌즈에 야기하지 않으면서 금형 부품이 분리될 수 있는 것이 상당히 중요하다. 금형, 특히 물리적으로 분리될수 있도록 된 2-부분 금형 표면으로부터 친수성 콘택트 렌즈의 이형을 수행하기 위해 사용되는 다양한 방법에는 레이저 또는 적외선열 금형 분리 장치의 사용, 외부열 및/또는 가열 가스, 열풍 또는 증기의 사용등이 있다. 그러나, 모든 경우 이형 작업동안 너무 자주 손상을 준다. 일반적으로, 콘택트 렌즈의 필수적 품질 및/또는 검사 표준에 도달하지 못하게 하는 잠재적인 손상에도 콘택트 렌즈에 형성된 에지 균열 및 칩, 새김눈 또는 기타 표면 결점들이 있다. 불합격 렌즈의 다른 원인에는 "구멍", 즉 성형 공정 중에 렌즈에 생긴 주조물 중심의 기공이 있다.
니페(Neefe)의 U.S 특허 제4,159,292호는 렌즈 금형으로 수지상 물질을 성형하기 전에 수지상 성형 물질 입자를 이형제로 피복함으로써 수지상 광학 금형으로부터 주조 중합체성 광학 렌즈의 이형을 조절하는 방법을 기술하고 있다. 이러한 이형제, 예를 들어 실리콘 오일, 폴리 비닐알콜, 스테르산, 불화 탄소 및 왁스는 금형 수지에 대한 외부 첨가제이다. 이들은 성형 수지 표면으로부터 쉽게 세척되는 단점이 있으며, 따라서 렌즈 물질 상에 보유되는 경향을 보인다. 또한, 이들 첨가제는 금형내에 고르게 분산되지 않는다. 따라서 금형 수지로부터 렌즈 물질의 이형 용이성은 분산에 좌우된다. 금형의 일부분에서는 저항이 적을 수 있으며, 반면 다른 부분에서는 표면사이에 마찰력이 여전히 존재할 수 있다. 따라서, 이 방법을 사용하면 약간 개선될 수 있으나 그렇다하더라도 렌즈는 상술한 바와 같이 결함이 자주 발생한다.
그 결과, 이형 공정을 용이하게 하여 이형시 콘택트 렌즈에 대한 손상 위험을 최소화하며 또한 렌즈에 구멍 발생 위험율을 감소시키는 금형용 신규 제형이 필요하게 되었다.
본 발명은 하나의 금형 부품에 대해 대체 물질을 사용함으로써 이러한 목적을 달성하였다. 이 신규 제형은 렌즈와 금형 부품간의 접착력을 크게 감소시킴으로써 성형 물질의 이형을 촉진하며 이형 공정중 또는 이에 의해 야기되는 렌즈의 결함 생성 위험을 최소화하는 이점을 갖는다. 또한, 본 발명의 신규 물질은 콘택트 렌즈에 구멍을 만드는 경향을 감소시키는 추가의 이점이 있다.
따라서, 친수성 중합체 제품, 특히 친수성 중합체성 콘택트 렌즈 성형되는 2부분 금형 구조물의 금형 캐비티로부터 손상되지 않는 상태로 이형되는 이들의 성능을 증진시키기 위해, 본 발명은 신규 제형을 포함하는 금형 구조물의 제조를 고려한다. 본 발명은 내부 이형제 또는 계면 활성제를 포함하는 렌즈 성형 물질 제형을 제공한다. 본 발명은 금형 수지 표면 전체에 걸쳐 첨가제의 분포가 개선되고 실질적으로 균일하게 분포되며 렌즈상에 첨가제가 보유되는 가능성을 감소시킨다. 결과적으로, 표면사이의 접착력이 크게 감소하며 상술한 결함 발생위험이 최소화된다.
본 발명의 제형은 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌 성형 수지상 열가소성 중합체이다. 본 첨가제는 계면 활성제 또는 이형제(예:왁스), 비누 및 오일이다. 보다 특히 첨가제는 분자량이 5,000 내지 200,000인 프로필렌 왁스, 분자량이 5,000 내지 200,000인 폴리에틸렌 왁스, C5-C26의 지방산, 분자량이 200 내지 2,000인 하이드로카빌 카복실산 아미드, 분자량이 200 내지 2,000인 글리세롤 에스테르, 스테아르산 염 , 분자량이 2,000 내지 100,000인 실리콘, 몬탄(Montan)왁스, 에스테르 착물, 산화 왁스 또는 이들의 혼합물이다.
본 제형을 내부 첨가제 0.1%(w/w)이상과 혼합하고 함침시킨다. 이 물질을 콘택트 렌즈 제조용 금형 어셈블리의 금형 부분의 하나를 제조하기 위해 사용하는 경우, 상술한 결함을 갖는 렌즈는 거의 형성되지 않는다. 따라서, 본 발명의 양태는 이러한 신규 제형으로 이루어지는 금형 부분에 관한 것이다. 이러한 금형 부분은 금형 어셈블리의 일부이며, 따라서 본 발명의 다른 양태는 본 발명의 제형으로 이루어지는 금형 부분을 포함하는 금형 어셈블리에 관한 것이다.
금형 어셈블리는 2 이상의 피이스(piece), 자형 오목 피이스(전방 피이스) 및 응형 볼록 피이스(후방 피이스)를 포함하며 이들 사이에 캐비티를 형성한다. 이들 피이스들이 합체되는 경우 하나 이상의 피이스가 그 주위에 플랜지를 갖는다. 보다 특히, 금형 어셈블리는 서로 접촉되는 전방 금형 부분과 후방 금형 부분을 포함하여 이들사이에 한정된 밀폐 캐비티를 한정하고 둘러싸며 이 캐비티 내의 중합성 조성물은 금형 부분들과 접촉하며, 이중 전방 금형은 오목 표면, 볼록 표면 및 원형 원주 에지를 갖는 중앙 곡면 영역을 가지며, 중합성 조성물과 접촉하는 상기 오목 표면 부분은 금형 어셈블리내에서 제조될 콘택트 렌즈의 전방 곡선의 만곡을 가지며, 충분히 매끄러워서 이 표면에 접촉되는 중합성 조성물의 중합에 의해 제조된 콘택트 렌즈의 표면이 광학적으로 허용가능하며, 전방 금형은 또한 환상 플랜지가 일체로 되고 환상 원주 에지로 둘러 싸며 축에 직각인 평면으로 확장되며 플랜지로부터 확장되고, 후방 금형은 오목표면, 볼록표면 및 환상 원주 에지를 갖는 중앙 곡면을 가지며, 여기서 중합성 조성물과 접촉하는 볼록 표면 부분은 금형 어셈블리내에서 제조될 콘택트 렌즈의 후방 곡선의 만곡을 가지며 충분히 매끄러워서 표면과 접촉하는 중합성 조성물의 중합에 의해 제조된 콘택트 렌즈의 표면이 광학적으로 허용 가능하며, 또한 후방 곡선은 환상 플랜지가 일체로 되고 환상 원주 에지로 둘러싸며 볼록 구조의 축에 수직인 평면으로 확장되며 일반적으로 삼각형인 탭이 축에 수직인 평면에 위치하고 플랜지로부터 확장되고 후방 금형 부분의 볼록 구조는 전방 금형 부분의 원주 에지와 접촉한다.
전방 금형 부분의 내부 오목 표면은 콘택트 렌즈의 외부 표면을 한정하는 반면 후방 금형 부분의 외부 볼록 표면은 에지에 의존하는 콘택트 렌즈의 내부 표면을 한정한다.
이 어셈블리에서 후방 금형 또는 전방 금형 부분이나 둘 모두는 본 발명의 신규 제형으로 이루어진다. 그러나, 후방 금형 부분은 바람직하게는 본 발명의 신규 제형으로 이루어지는 반면, 전방 곡선 금형은 첨가제를 함유하지 않은 열가소성 물질들로 이루어진다. 따라서, 본 발명의 다른 양태는 신규 제형으로 이루어지는 기본 금형에 관한 것이다.
본 발명의 폴리스티렌/첨가제 또는 폴리프로필렌/첨가제 제형으로 제조된 기본 곡선 금형을 갖는 금형 어셈블리는 소프트 콘택트 렌즈 제조에 사용된다. 따라서, 본 발명의 또다른 양태는 금형 어셈블리를 이용하여 소프트 콘택트 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상술한 바와 같이, 폴리스티렌/첨가제 제형을 사용하면 콘택트 렌즈 및 전방 금형을 포함하는 중합된 중합체로부터 금형의 이형을 용이하게 한다.
본 발명의 또다른 양태는 본 발명의 중합체성 제형을 포함하는 렌즈 금형을 사용하여 금형내에 형성된 콘택트 렌즈에 칩(chip), 또는 구멍 또는 균열을 최소화하고/하거나 방지하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 첨부한 도면[여기서, 유사한 부재들은 수개의 도면 전반에 걸쳐 동일한 도면 부호로 나타내었다]과 관련지어, 후술하는 수개의 바람직한 양태의 상세한 설명을 참조로하여 당해 분야의 기술자에 의해 더욱 쉽게 이해될 것이다.
본 발명에서 사용된 첨가제는 공지되었거나 시판되는 물질이다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "실리콘"은 C1-C6의 하이드로카빌 그룹의 탄소 함유 측쇄를 갖는 규소-산소 중합체 주쇄를 기본으로 하는 물질에 적용된다. 특히, 하기 일반식의 또 다른 규소 및 산소원자로 이루어지는 구조를 갖는 중합체로 구성된다.
상기식에서,
R은 각각 상이할 수 있으나 바람직하게는 동일하며 하이드로카빌 그룹이고,
n은 20 내지 약 1,500의 정수이다.
실리콘의 분자량은 2,000 내지 100,000g/mole이다. 실리콘은 표면 장력이 매우 낮으며, 바람직하게는 22 내지 24mN/m 또는 dyn/cm이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 실리콘은 생리학적으로 불활성이며 안정하며 내열성이고, 화학적으로 불활성이고 무색 무취이다. 실리콘이란 단어는 다른 여러것중에서 실리콘 오일 및 실리콘 왁스를 포함한다. 예를 들어 아빌왁스(ABILWAX) 9800 및 9801, L-42, L-45, NM-1, VISC-10M, SF96, SF1080, SF18-850, 다우 코닝(DOW CORNING) 200, 203, 230, 칸트스틱(KANTSTIK) 406 NOO, 칸트스틱 M-55, 실리콘 왁스(스테로일 디메티콘), 디메틸 실리콘 등이 있다.
스테아레이트는 스테아르산의 염이다. 이들은 이들의 암모늄 염 및 금속염을 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "금속 스테아레이트"는 스테아르산의 금속염이다. 이러한 금속은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 13족 금속, 14족 금속 및 전이 금속, 예를 들어 12족 금속을 포함한다. 금속의 예는 아연, 나트륨, 칼슘, 납, 바륨, 카드뮴, 알루미늄, 리튬 등을 포함한다. 예에는 하이테크(HYTECH) RSN 248D, 페트락(PETRAR) CP-11LS, 페트락 CP-115G, 페트락 22, 플라스톨루베(PLASTOLUBE), SYN 프로(PRO) 칼슘 스테아레이트 PG, SYN 프로타입(PROTYPE) 114-36, 위트코(WITCO) F, 위트코 엑스트라 덴스 G, 위트코 FP, 코메탈스 소디움 스테아레이트(COMETALS SODIUM STEARATE), 신프로 소디움 스테아레이트 ST, 위트코 히트 스테이블(WITCO HEAT STABLE), 인터스탭(INTERSTAB) ZN-18-1, 페트락 ZN-4, 마테(MATHE) 칼슘 스테아레이트, 밀작(MILJAC) 칼슘 스테아레이트, 위트코 칼슘 스테아레이트, 마테 소디움 스테아레이트, 위트코 소디움 스테아레이트, 위트코 T-1, COAD 20, 21, 23, 26 USP, 27B, 27D, 27F, 하이테크 RSN 1S 31, 마테 징크 스테아레이트 S, 마테 징크 스테아레이트 25S, 밀작 징크 스테아레이트 S, 위트코 징크 스테아레이트, 플라트톨루베, 신프로 ACF, 신프로 8, 위트코 42, 위티코 11 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 아미드 왁스는 일반식 R1CONH2(여기서, R1은 하이드로카빌 라디칼이다)의 왁스이며 분자량은 약 200 내지 약 2000g/mole이다. R1을 완전히 포화될수 있거나 R1에서의 탄소원자 사이에 하나 이상의 이중결합이 존재할 수 있다. 아미드 왁스는 바람직하게는 40 이하의 탄소원자를 가지며 C12-C30의 아미드 왁스가 바람직하다. 아미드 왁스는 고급 지방산 아미드, 즉 C12-C30의 짝수의 탄소수를 갖는 지방산을 포함한다. 예를 들어, 크로다마이드(CRODAMIDE) ER, 크로다마이드 OR, 크로다마이드 SR, 크로다마이드 203, 크로다마이드 212, 유레슬립(EURESLIP) 58, 케마마이드(KEMAMIDE) E, 파리신(PARICIN) 285, 파리신 220, 페트락 에르마이드(PETRAC ERMIDE), 페트락 슬립-EZE, 페트락 빈-EZE, 페트락 슬립-퀵(QUICK), 아크라왁스(ACRAWAX) C(1, 2-에탄디일비스옥타데칸아미드), 아드왁스(ADWAX) 280, EBS 왁스, 호스탈루브(HOSTALUB) FA1, 파라신 285, 로스왁스(ROSSWAX) 140, 크로다마이드 EBS, 부스펜스(BUSPENSE) 047, ER, OR, 203, 212, 케마마이드 B, S, U, 에틸렌 비스(스테아르아미드), 올레아미드, 에루카미드 등을 포함한다.
지방산의 예에는 크로드산, 스테아르산 등이 있다.
본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌 및 프로필렌 왁스는 각각 분자량이 약 5000 내지 200,000g/mole인 저밀도, 중밀도 또는 고밀도 폴리에틸렌 및 프로필렌 왁스이다. 폴리에틸렌 왁스의 예는 에폴렌(EPOLENE) C-13, C-14, C-15, C-17, C-18, E-10, N-10, N-11, N-21, N-34, 훽스트 왁스 PE 190, 스탠왁스(STANWAX) 등을 포함한다. 프로필렌 왁스의 예에는 에폴렌 N-15P 및 에폴렌 E-43P등이 있다.
미네랄 왁스, 예를들어 몬탄왁스 같은 기타 왁스가 사용될 수 있다. 몬탄 왁스는 3개의 부분, 즉 왁스 부분, 수지 부분 및 아스팔트 부분을 함유한다. 몬탄의 왁스 성분은 장쇄(C24-C30) 에스테르(62 내지 68 중량%), 장쇄산(22-26중량%) 및 장쇄 알콜, 케톤 및 탄화수소(7-15 중량%)의 혼합물이다. 수지부분은 대략 70중량% 테르펜 및 폴리테르펜이고 30 중량% 수지산 및 옥시수지산이고, 아스팔트 부분은 옥시수지산의 중합된 에스테르로 간주된다.
산화된 왁스는 알칸 탄화수소(파라핀)이며 분자량이 100 내지 2000g/mole이다. 이들은 에스테르, 카복실산 또는 하이드록시 그룹으로 말단 캡핑된다. 이의 예는 카르나우바 왁스 및 로스 왁스, 예를 들어 로스왁스 100 및 1343 등을 포함한다.
상술한 바와 같이 글리세롤 에스테르는 분자량 200 내지 2000g/mole의 글리세롤의 하이드로카빌 에스테르이다. 이들은 모노글리세라이드, 디글리세라이드 및 트리글리세라이드의 지방산을 포함한 폴리글리세라이드를 포함한다. 예에는 파티오닉(PATIONIC) 900, 901, 902, 907, 919, 1042 및 1042K 등이 포함한다 .
알콜 에스테르는 C5-C2000을 함유하며 루베 106 등의 종류를 포함한다.
복합 에스테르는 분자량 200 내지 2000g/mole의 유기 포스페이트 에스테르의 공중합체이며, 이는 글리세라이드, 유기산 유도체 및 지방산을 함유한다. 예에는 칸트스틱 FX-9 및 Q 등이 있다.
상술한 첨가제의 혼합물 또는 블렌드는 MOLD EASE PCR, MOLD WIZ INT 33PA, INT 38H, INT 33 UDK 등을 포함하며 분자량 200 내지 200,000g/mole의 혼합물이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 하이드로카빌은 C1-C200 및 수소원자를 포함하는 지방족, 지환족 또는 방향족 잔기이다. 하이드로카빌 잔기는 직쇄, 측쇄 또는 환형일 수 있다. 환형일 경우, 환은 바람직하게는 융합된다. 하이드로카빌 그룹은 완전히 포화되거나 부분적으로 포화되거나 완전히 방향족이거나 공액될 수 있다. 하이드로카빌 잔기는 하나 이상의 이중결합을 함유할 수 있으며, C1-C100 하이드로카빌 그룹이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 첨가제가 혼합된 신규 중합체 물질에 관한 것이다. 본 발명의 중합체 물질은 열가소성 물질, 즉 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌이다. 이용되는 폴리스티렌 및 폴리프로필렌은 자외선 투과성이다. 상기 첨가제를 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌과 혼합하는 경우 신규 제형은 자외선을 투과하는 능력을 보유한다. 바람직한 양태에서, 신규 제형은 300nm 이하의 파장에서 3 내지 5의 UV 투과율을 허용한다.
열가소성 물질과 혼합된 첨가제는 약 0.1중량% 이상의 양으로 존재한다. 후술하는 바와 같이, 첨가제는 열가소성 물질과 균일하게 혼합되어 매트릭스를 형성한다. 환언하면, 이들은 내부 첨가제이며 열가소성 물질을 피복하지 않는다. 첨가제는 열가소성 물질 중에 비교적 고르게 분산된다. 이론상으로 금형 부분중 하나가 UV 광에 대한 투과성을 보유하는 한, 금형 부분에 첨가되는 첨가제의 양의 상한선은 없다. 보통 실용적 이유로 첨가제는 약 20% 이하로 이용가능하다. 바람직한 양태에서, 첨가제는 약 0.1 내지 약 5 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 약 2중량%의 양으로 존재해야 한다.
첨가제는 기본적으로 오일, 비누, 왁스, 즉 이형제 및/또는 계면활성제이다. 바람직하게는 실리콘 오일, 스테아레이트, 예를들어, 아연 스테아레이트 또는 왁스이나 이로 제한되지는 않는다. 바람직한 첨가제는 SF 1080 실리콘 오일, Int 38H 에스테르 착물, 칸트스틱 Q 에스테르 착물, FC430 에스테르 착물, 아빌 왁스 9801, 실리콘 왁스(스테아릴디메티콘), SF 96-5 실리콘 오일, L-42, 칼슘 스테아레이트, 나트륨 스테아레이트, 아크라왁스 C(1,2-에탄디일비스-옥타데칸아미드), 폴리스티렌 202, FC4331 에스테르 착물, SF18-350 실리콘 오일, L-45(디메틸 실리콘), 아연 스테아레이트, 아빌 왁스 9801 (세틸 디메티콘), VSC-10M, 카르나우바 왁스 및 로스 왁스 100이다. 더욱 바람직한 첨가제는 SF1080 실리콘 오일, Int 38H 에스테르 착물, 칸트스틱 Q 에스테르 착물, FC 430 에스테르 착물 및 아빌 왁스 9801 실리콘 오일이다. 가장 바람직한 첨가제는 SF 1080 및 아빌 왁스 9801이다.
예시적인 제형은 지시된 양의 하기 첨가제와 함께 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌을 포함한다.
본 발명은 폴리스티렌/첨가제 및 폴리스티렌/첨가제 조성물은 당해 분야의 숙련가에게 익히 공지된 방법으로 제조된다. 하기 방법은 폴리스티렌을 사용하는 본 발명의 조성물을 제조하는데 사용되는 방법의 예이다. 그러나, 이 방법은 폴리프로필렌/첨가제 조성물 제조에도 적용가능하다.
열가소성 물질로서 폴리스티렌을 사용하는 방법은 다음과 같다. 폴리스티렌 및 첨가제를 당해 분야의 숙련가에게 공지된 방법으로 혼합한다. 한 방법으로 폴리스티렌을 첨가제와 배합한다. 환언하면, 소정의 양의 첨가제 및 폴리스티렌을 함께 혼합하고, 혼합물을 가열하여 폴리스티렌을 용융시키고 예를 들면 용융된 폴리스티렌과 혼합물을 다시 함께 혼합하여 압출기를 사용하여, 추가로 두 성분을 서로 혼합한다. 혼합물을 펠릿화기에서 다시 펠릿화할 수 있다. 또한 혼합기 중에서(예: 압출기)폴리스티렌을 먼저 용융시켜 용융 폴리스티렌을 형성시키고 첨가제를 이에 가하여 함께 혼합한후 펠릿화기로 재펠릿화한다. 또한, 첨가제를 성형기에서 직접 열가소성 물질과 배합할 수 있다.
본 발명의 조성물을 사용하여 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌이 통상 사용되는 제조 제품을 대체할 수 있다. 이러한 적용에서, 본 발명의 조성물은 소프트 콘택트 렌즈 제조에 사용되는 분리 가능한 2-부품의 금형 어셈블리의 금형 부분을 구성하는데 사용된다. 금형은 두개 이상의 피이스, 즉 자형 오목 피이스와 응형 볼록 피이스으로 이루어지며 두 피이스가 합체될 때 그 주위에 하나 이상의 플랜지를 갖는 캐비티를 형성한다. 하나 이상의 피이스는 본 발명의 조성물로 이루어진다. 환언하면, 두개의 금형 부분 또는 하나의 금형부분은 본 발명의 조성물로 이루어진다. 단지, 하나의 금형부분이 본 발명의 조성물로 이루어지는 경우 다른 금형 부분은 후술하는 바와 같은 콘택트 렌즈용 금형부분의 제조에 통상 사용되는 열가소성 중합체로 구성된다. 기본 금형 부분이 본 발명의 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.
바람직한 금형 어셈블리는 제3도 및 제3a도에 도시되어 있으며, 이는 두개의 보완적인 전방 및 기본 금형 부분으로 이루어지는 금형 어셈블리 중에서 중합성 조성물의 중합에 의한 콘택트 렌즈의 제조에 유용한 전방 금형 부분(10)의 한 양태의 상부도 및 측면도이다. 도시한 바와 같이, 금형 부분들은 렌즈가 즉시 착용되게 제조될 수 있으며, 즉시 착용할 수 있도록 팽윤(수화)시킬 필요가 있는 팽윤되지 않은 렌즈가 제조될 수 있다는 점에서 콘택트 렌즈 제조에 유용하다.
상술한 바와 같이, 전방 금형 부분이 본 발명의 조성물을 이루어질 수 있을지라도 전방 금형 부분(10)은 자외선 광에 충분히 투과성이어서 이를 통해 광을 조사시켜 소프트 렌즈의 후속 중합화를 촉진할 수 있는 적합한 열가소성 중합체로 이루어지는 것이 바람직하다. 적합한 물질의 예는 폴리올레핀, 예를 들면 저밀도, 중밀도 및 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(이의 공중합체 포함), 폴리-4-메틸펜텐 및 폴리스티렌을 포함한다. 다른 적합한 물질은 폴리아세탈 수지, 폴리아크릴에테르, 폴리아릴에테르 설폰, 나일론 6, 나일론 66, 및 나일론 11이다. 열가소성 폴리에스테르 및 다양한 불화 물질, 예를들어 불화 에틸렌 프로필렌 공중합체 및 에틸렌 플루오로에틸렌 공중합체가 또한 사용될 수 있다. 전방 금형 부분용으로 사용될 수 있는 다른 물질은 US 특허 제4,565,348호에 기술되어 있으며 이는 참고로 인용된다. 전방 금형 부분용으로 가장 바람직한 물질은 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌이다.
전방 금형 부분(10)은 광학적 품질의 오목 표면(15)을 갖는 중앙 만곡 부분을 한정하며, 이는 주변으로 연장된 환상 원주 분할 에지(14)를 갖는다. 제3(b)도의 확대 상세도에 도시된 분할 에지(14)는 후속적으로 성형되는 소프트 렌즈의 경우 예리하고 일정한 플라스틱 반경의 분할선(에지)을 형성하는 것이 바람직하다. 일반적으로 평행한 볼록 표면(16)은 오목 표면(15)과 떨어져 있으며, 환상의 필수적으로 평면인 플랜지(18)은 오목 표면(15)의 축(회전축)에 대해 수직인 평면에서 표면(15, 16)으로부터 반경방향으로 밖으로 연장되어 형성된다. 오목 표면(15)는 전방 금형 부분에 의해서 제조될 콘택트 렌즈의 전방 곡선(파워곡선)의 크기를 가지며, 충분히 매끄러워서 이 표면과 접촉하고 있는 중합성 조성물의 중합에 의해서 제조된 콘택트 렌즈의 표면이 광학적으로 허용가능한 품질을 갖는다. 전방 금형 부분은 얇게(보통 0.8mm) 설계되며 이를 통해 열이 신속하게 전달되고 이형중에 금형 어셈블리로부터 금형 부분을 분리시키는 데 적용되는 프라잉력(prying force)을 견딜 수 있을 정도로 효과적인 강성을 갖도록 설계된다.
전반 금형 부분 또는 곡면 두께는 선행 디자인의 1.5mm에서 0.8mm로 감소되며 이는 순환시간 감소에 직접 영향을 미친다.
제4도 및 4(a)도는 각각 제2 또는 후방 곡선 금형 부분(30)의 한 양태의 상부도 및 측면도이다. 후방곡선 금형 부분은 전방 곡선 금형 부분(10)에 대해 상술한 것과 동일한 디자인을 고려하여 디자인된다.
후방 곡선 금형 부분(30)은 본 발명의 조성물(즉, 폴리스티렌 및 첨가제 또는 폴리프로필렌 및 첨가제)로 구성된다. 본 발명의 조성물은 바람직하게는 가시광선 또는 자외선 투과성이다. 후방 곡선 금형 부분(30)은 광학적 품질의 볼록 표면(33), 볼록 표면(33)과 떨어져 있는 일반적으로 평행한 오목 표면(34) 및 오목 표면(34)의 (회전) 축에 대해 수직인 평면에서 표면(33, 34)으로부터 반경 방향으로 밖으로 확장되어 형성된 환상의 필수적으로 평면인 플랜지(36)을 갖는 중앙 곡면을 한정한다. 볼록 표면(33)은 기본 금형 부분에 의해 제조될 콘택트 렌즈의 후면 곡선(이는 눈의 각막에 좌우된다)의 크기를 가지며 충분히 매끄러워서 이 표면과 접촉하고 있는 중합성 조성물의 중합체 의해 제조되는 콘택트 렌즈의 표면이 광학적으로 허용가능한 품질을 갖는다. 기본 금형 부분은 이를 통해 열이 신속하게 전달되도록 얇고(보통 0.6mm) 이혈 중에 금형 어셈블리로부터 금형 부분을 분리시키는 데 적용되는 프라잉력을 견디기에 효과적인 강성을 갖도록 설계된다.
금형 부분(10, 30)은 플랜지의 한쪽면으로부터 돌출되는 플랜지를 갖는 일반적으로 삼각형인 탭(26, 37) 일체형을 한정한다. 탭(37)은 용융 열가소성 수지를 금형에 공급하는 주입 가열 팁으로 연장되며, 또한 내부에 각진(예: 45°) 웹 부분(22,28)을 한정하여 전면 중합체 파동의 유동을 부드럽게함으로써 금형 부분의 광학 품질을 손상할 수 있는 분출(jetting), 함몰 표지, 용접선 및 기타 바람직하지 않은 흐름을 방지한다. 금형 부분(10, 30)을 또한, 성형 공정중에 사이클 사이의 주입 가열 팁에서 형성될 수 있는 차가와진 중합체의 작은 플래그(plug)를 고정시키는 트랩으로서 작용하는 작은 환상 돌출부(25, 35)를 한정한다.
본 공정에 사용되는 단량체 및 단량체 혼합물은 2-하이드록시에틸메타크릴레이트(HEMA) 및 하나 이상의 공단량체, 예를들어, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타클릴레이트, 비닐 피롤리돈, N-비닐 아크릴아미드, 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 스티렌, 에톡시에틸 메타크릴레이트, 메톡시 트리에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 글리시딜 메타클릴레이트, 디아세톤 아크릴아미드, 비닐 아세테이트, 아크릴아미드, 하이드록시트리메틸렌 아크릴레이트, 메톡시에틸 메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 글리세릴 메타크릴레이트 및 디메틸아미노에틸 아크릴레이트를 기본으로 하는 공중합체를 포함한다.
바람직한 중합성 조성물은 라젠(Larsen)의 US 특허 제4,495,313호, 라젠 등의 US 특허 제5,039,459호 및 라젠 등의 US 특허 제4,680,336호에 기술되어 있으며, 이는 아크릴산 또는 메타크릴산과 다가 알콜의 중합성 친수성 하이드록시 에스테르 및 붕산의 수 치환성 에스테르 및 바람직하게는 셋 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 폴리하이드록실 화합물의 무수 혼합물을 포함한다. 이러한 조성물의 중합후에 물로 붕산 에스테르를 치환한 후에 친수성 콘택트 렌즈가 수득된다. 본 명세서에서 기술된 본 발명의 금형 어셈블리는 소수성 또는 강성 콘택트 렌즈 제조에 사용할 수도 있으나, 친수성 렌즈의 제조가 바람직하다.
중합성 조성물은 바람직하게는 소량의 가교결합제, 보통 0.05 내지 2%, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1.0%의 디에스테르 또는 트리에스테르를 함유한다. 대표적인 가교결합제의 예에는 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,2-부틸렌 디메타클릴레이트, 1,3-부틸렌 디메타크릴레이트, 1,4-부틸렌 디메타크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸글리콜 디메타크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 글리세린 트리메타크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸올 프로판 트리메타크릴레이트 등을 포함한다. 전형적인 가교결합제는 보통 2개 이상의 에틸렌계 불포화 이중 결합을 가지나 반드시 그런 것은 아니다.
일반적으로 중합성 조성물은 또한 촉매, 보통 약 0.05 내지 1%의 유리 라디칼 촉매를 포함한다. 이러한 촉매의 대표적인 예는 라우로일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 이소프로필 퍼카보네이트, 아조비스이소부티로니트릴 및 공지의 산화환원 시스템, 예를들어 과황산암모늄-나트륨 메타비설파이트 혼합물 등을 포함한다. 가시광선, 자외선, 전자 빔 또는 방사성 광원을 조사하여 중합반응을 촉매화시킬 수 있으며, 임의로 중합 개시제를 가할 수 있다. 대표적인 개시제는 캄포르퀴논, 에틸-4-(N,N-디메틸아미노) 벤조에이트 및 4-(2-하이드록시에톡시)페닐-2-하이드록시- 2-프로필 케톤을 포함한다.
금형 어셈블리 중에서 단량체 또는 단량체 혼합물의 중합은 바람직하게는 조성물을 중합 개시 조건에 노출시킴으로써 수행된다. 바람직한 방법은 조성물에 자외선에 노광시 작용하는 개시제를 포함시키고 중합을 개시하기에 효과적인 강도 및 지속시간으로 자외선에 조성물을 노출시켜 중합을 진행시키는 것이다. 이러한 이유로 금형 부분들은 바람직하게는 자외선 조사에 투과성이다. 예비경화 단계후에, 단량체를 경화단계에서 다시 자외선 조사에 노광시켜 중합이 완결되게 한다. 반응물의 나머지 필요한 지속 시간은 임의의 중합 조성물에 대해 실험적으로 쉽게 결정할 수 있다.
제1도에서 단계(108)로 도시된 바와 같이, 단량체 또는 단량체 혼합물은 용존 기체를 제거하기 위해서 전방 곡선 금형 부분에 충전하기 전에 탈기시킨다. 상술한 바와 같이 산소는 중합에 해로운 효과를 미치므로 제거해야한다. N2를 포함하는 다른 기체를 제거하며, 단량체가 충전 노즐을 공급하는 펌프 라인의 비교적 고압으로부터 방출될 때 기체 버블 형성을 방지하고, 충전 및 어셈블리 챔버의 대기압 또는 대기압 미만의 질소압력을 만든다.
콘택트 렌즈는 당해 분야의 숙련자에게 공지된 방법을 사용하여 본 조성물로 이루어지는 금형 어셈블리로부터 제조된다. 하기의 설명은 예시적인 것이며 상세한 것은[통합 콘택트 렌즈 성형]으로 마틴 윌리스(Wallace Martin) 등의 US 특허원 제018/258,654호(참조번호 제9016)에 기술되어 있으며, 이는 참고로 인용된다. 상술한 전방 곡선 금형 및 후방 곡선 금형은 본원에 기재된 바에 따라 제조된다. 본 발명의 한 양태는 전방 금형 부분과 후방 금형 부분 모두가 본 발명의 폴리스티렌/첨가제 또는 폴리프로필렌/첨가제 제형이나 이들의 혼합물로 이루어진다. 상술한 바와 같이, 후방 곡선은 바람직하게는 본 발명에 따른 폴리스티렌 및 첨가제로 이루어지고, 전방 곡선은 열가소성 중합체 단독으로, 바람직하게는 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌으로 이루지는 것이 바람직하다. 바람직한 양태에서, 후방 곡선 금형과는 달리 전방 곡선 금형은 열가소성 중합체중에 첨가제를 전혀 함유하지 않음에 유의해야 한다.
효율, 작동 용이성 및 사이클 시간을 위해서, 전방 곡선 금형 및 후방 곡선 금형은 사출 성형 장치를 이용하여 제조된다. 전방 렌즈용 열가소성 물질 및 후방 금형용 본 발명의 조성물은 대기중에서 이용가능한 산소로 충분히 평형화된 비교적 표면적이 큰 펠릿 또는 입자 형태로 제공되는 것이 바람직하다.
US 특허 제4,565,348호에 기술된 선행 기술과는 달리, 금형은 완전히 형성된 렌즈 금형 부품을 제조하도록, 즉 프레임같은 관련 지지 구조물없이 제조하도록 설계되며, 이어서 이형시 불필요한 중합체 물질로부터 부품을 용해시킬 필요가 없으며 렌즈 금형 부품은 운반용 자동화된 로봇 장치에 의해서 수송수단에 직접 수집될 수 있다. 해당 사이클에서 임의의 수의 금형 부품도 제조될 수 있으나, 취급 편의를 위해서 보통 오목 또는 볼록 구조의 8개의 렌즈 금형 부품이 소정 사이클에서 제조되어 자동화 로봇장치에 의해서 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 펠릿으로 이동되며, 여기서 추가 작동에 적합한 규칙적 공간 배열로 수용되고 지지된다.
연속 공정의 대부분 단계에서 표준 기준에 대한 부품의 불합격품을 판정하기 위한 검사장치가 가동되며, 이어서 사출성형, 검사(보통 육안 검사), 예를들어 헤이즈와 같은 결함, 부적당한 물질 공급에 기인하는 배열에서의 성형 결함 등을 위해 사용하는 광전자 수단은 부품의 불합격을 판정하여 폐기시킨다. 라인 공정에서의 연속성과 일정성을 유지하기 위해서 일반적으로 렌즈 금형 부품의 전체 금형 사이클 또는 펠릿을 라인으로부터 배출한 후 렌즈 금형 부품의 결함을 검사한다. 각각의 펠릿은 바코드 스캐너를 사용하는 펠릿 추적 및 품질제어 과정에 사용하기 위한 고유의 바 코드를 갖는다.
금형으로부터 렌즈 성형 부품을 꺼내어 수송수단으로 수송하기 위한 장치는 성형 부품을 수용하기 위한 수동 수단 및 수평 작동 수송 수단으로 성형 부품의 이동에 필요한 슬라이딩 및 선회성 작동이 가능한 지지 서브 어셈블리를 포함한다.
제1 및 2도에 도시된 바와 같이, 제1도의 순서도에서 단계 (101, 102)에서 도시된 사출 성형 #1 (101a) 및 # 2(102a)는 각각 전방 곡선 및 후방 곡선 렌즈 금형 부품 및 구획을 성형하며, 이들은 제2도에 도시된 바와 같이 직렬로 위치되거나 보다 더욱 대기압에의 노출을 감소시키기 위해서 심지어는 동일 평면에서 여기에 수직으로 정렬된 두쪽으로 나누어진 수송라인을 가로지르는 공동의 평면에 위치할 수 있다.
로봇 장치(103, 104)는 단계 105에 도시된 바와 같이 각각 볼록 및 오목 렌즈 금형을 수용하고 성형 부품을 높은 생산 사이클 속도로 저 산소 환경 중으로 수송하기 위해 성형 레지스트리 및 맞물린 영역에 인접하여 제공된다.
제1도에서(106)으로 나타낸 바와 같이 렌즈 금형 부분의 후속 완전 탈기공정에서, 오목 및 볼록 렌즈 금형 부분을 함유하는 펠릿은 삽입된 관계로 정렬되며 공급 컨베이어에서 밀폐되고 탈기되어 자동화장치는 성형관계로 맞물려 작동하게 된다.
삽입 영역(40)을 포함하는 연속 컨베이어(32)는 밀폐되고 불활성 기체, 통상적으로 질소를 사용하여 전체 길이에 대해 가압된다. 질소의 양은 중요하지 않으며 작동 조건하에서 대기를 효과적으로 방출하기에 충분한 질소압을 사용하는 것이 적합하다. 연속 컨베이어(32)를 둘러싸는 질소 터널에서 새로이 제조된 렌즈 금형 블랭크는 제1도에 단계(106)으로 도시된 바와 같이 탈기된다.
오목 렌즈 금형은 단계(107)에서 반응성 단량체 조성물로 충전되고 오목 및 볼록 렌즈 금형은 레지스트리에 배치되고 보완 성형 관계로 된다. 충전 및 어셈블리 영역(50)은 운송 또는 수송 수단(32)의 일부를 둘러싸며, 이는 각각 볼록 및 오목 렌즈 금형 부분의 펠릿 영역으로 운반되며 당해 영역의 말단에서 짝을 이루고 충전된 금형 펠릿을 예비경화 영역으로 운반한다. 제2도의 (50)에 도시된 충전 및 어셈블리 영역은 적합한 열가소성 수지 또는 금속 및 열가소성 구조로 형성된 일반적으로 직사각형 단면인 기하학적으로 적합하고 투명한 밀폐물에 의해 한정된다.
제1도의 (107)에서 도시된 바와 같이 오목 렌즈 금형 부분은 단계(108)로부터 탈기된 단량체 조성물로 충전된 후 질소 터널 내에서 간헐적으로 형성된 진공 챔버를 갖는 어셈블리 모듈로 수송되며 질소터널에서 충전된 오목 렌즈 금형은 수직 배열로 볼록 금형 부분과 맞물려 합체되는 관계로 되어 반응성 단량체 조성물이 각각의 금형 부분의 광학 표면들 사이에 포획되고 렌즈 금형 부분의 각각에서 주변에 형성된 분할 에지가 맞물려 적어도 부분적으로 밀봉된다. 진공이 제거되고 합체된 금형이 질소를 통과하여 예비 경화 영역, 즉 질소 터널의 일체 성형 부분으로 통과한다.
진공 챔버는 오목 금형 부분상의 볼록 금형 부분이 자리하는 배열을 위한 수단을 포함하는 장치의 주기적인 상호 작동에 의해서 단일 펠릿 위 및 그 주위에 형성되어서 이들의 회전축은 동일 직선상에 존재하며 이의 각각의 플랜지는 평행하게 된다. 펠릿과 밀봉되어 맞물려 형성된 챔버는 각각의 광학 성형 표면 사이 및 표면 상에 기체 버블이 포획되지 않도록 보장하기 위해 탈기시킨다. 진공도는 금형 부품의 어셈블리를 가속화시키고 보완적 금형 부분 사이의 밀폐중에 포획될 수 있는 단량체 "슬래쉬" 금형 계면에서의 기체 버블을 제거할 목적으로 선택된다.
금형 부품 어셈블리에 이어서, 초기 렌즈 단량체를 본 발명의 예비경화 모듈(60)에서 단계(109)에서 예비경화시킨다. 예비경화 과정은 레지스트리에서 금형 부분들을 클램핑한 후 단량체 또는 단량체 혼합물을 예비경화시켜 겔형 상태로 만드는 것을 포함한다.
예비경화 후, 단량체 또는 단량체 혼합물의 중합은 단계 (110)에서 도시된 경화 터널(75)에서 조사시켜 완결된다.
이어서, 경화 영역(75)에서, 단량체/희석제 혼합물은 UV 오븐에서 경화됨으로써 단량체(들) 중합이 완결된다. 화학적 가시광선 또는 자외선 조사에 의해 최종 목적하는 하이드로겔의 형상으로 중합체/용매 혼합물을 만든다. 또한, 경화 영역을 중합을 진행시키고 자외선 조사에 노출되는 기간동안 중합성 조성물이 수축되는 경향을 방해하기에 충분한 온도까지 중합성 조성물 공급원을 갖는다.
중합 공정이 완료된 후, 2개의 금형 부분은 가열의 이형 단계중에 분리되어 제1 또는 전방 곡선 금형 부분(10)에 콘택트 렌즈를 남기며, 이어서 이로부터 이것이 제거된다. 전방 및 후방 곡선 금형 부분들은 단일 성형용으로 사용된후 폐기됨을 명심해야 한다.
후방 곡선 렌즈 금형을 가열함으로써 보다 냉각된 렌즈 중합체에 비해 가열된 성형 중합체가 다르게 팽창되어 한 표면이 다른 표면에 대해 이동된다. 생성된 전단력을 중합된 렌즈/중합체 금형 접착물을 파괴하고 성형 부분의 분리를 돕는다. 성형 부분 표면 사이의 온도차가 크면 클수록, 전단력이 더욱 커지며 성형 부분의 분리가 보다 용이해진다. 이러한 효과는 온도 차이가 최대일 때 가장크다. 시간이 경과함에 따라 열이 후방 금형 부분으로부터 렌즈 중합체 및 전방 금형 부분으로 이어서 총체적으로 주위 환경으로 전도됨으로써 손실된다. 따라서 가열된 후방 금형 부분은 즉시 제거되어 매우 적은 에너지가 중합체 렌즈로 이동되어 렌즈의 열 분해 가능성이 제거된다. 당해 분야에 공지된 방법, 예를 들어 스팀, 열풍, 레이저, 적외선 등의 방법에 위해 수행된다. 레이저 이형 공정은 로스(Ross) 등의 US 특허 제5,294,379호에 기술되어 있으며, 이는 참고로 인용된다.
가열 단계가 열풍 또는 증기인 경우, 단계(111)에서 지시된 바와 같이 가열 단계후에 후방 곡선은 금형 어셈블리에서 전방 곡선 및 금형으로부터 프라임된다. 한편, 레이저 또는 적외선으로 가열하는 경우, 프라잉이 사용되지 않으며 후방 곡선은 전방 곡선으로부터 자발적으로 분리된다.
금형 분리 장치(90)의 이형 어셈블리는 각각의 콘택트 렌즈 금형의 전방 곡선 부분(10)으로부터 운반하기 위한 렌즈 금형에 위치하는 각각의 콘택트 렌즈를 후방 곡선 금형 부분(30)을 각각 물리적으로 프라임시켜 렌즈 수화를 위한 수화 위치로 물리적으로 노출시킨다. 프라이 공정은 세심하게 조절된 상태하에서 일어나서 후방 곡선 부분(30)이 렌즈 금형내에 형성된 렌즈 일체를 파괴함이 없이 전방 곡선 부분(10)으로부터 분리된다.
단계 112에 도시된 바와 같이, 금형 어셈블리가 이형 장치 (90)에서 분리된후에, 이어서, 노출된 중합된 콘택트 렌즈를 내부에 포함하는 전방 곡선 금형 부분을 함유하는 각각의 펠릿을 수화 위치로 수송하여 수화시키고 전방 곡선 렌즈 금형으로부터 이형시킨 후 검사하고 포장한다.
상술한 공정에서, 기본 금형이 그 안에 첨가제를 함유하지 않는 경우, 형성된 렌즈는 칩, 에지 균열 또는 구멍, 즉 주조 렌즈 중심내의 공극 등의 결함을 갖기 때문에 쓸모없게 되는 경우가 많이 발생한다. 이러한 결함은 이형 공정 중에 야기되며 기본 곡선이 상술한 프라잉 메카니즘을 이용하여 전방 곡선으로부터 분리될 때 관찰된다. 그러나, 후방 곡선내에 첨가제가 존재하는 경우, 이형이 용이하고 후방 곡선이 보다 용이하게 제거된다. 그 결과 후방 곡선이 전방 곡선 및 전방 곡선 내에 존재하는 렌즈로부터 분리되는, 이형 단계중 렌즈 t상 경우는 크게 감소된다. 이에 얽매일 필요는 없지만, 후방 곡선중의 첨가제는 렌즈 및 기복 곡선 사이의 접착력을 개질시키는 것으로 생각된다. 예를 들어, 폴리스티렌만을 사용하는 경우 이는 렌즈의 중합성 물질에 매우 강하게 접착된다. 그러나, 첨가제를 폴리스티렌에 가하면 폴리스티렌 및 렌즈 물질간의 마찰력을 약화시켜 렌즈 및 전방 곡선 금형으로부터 후방 곡선의 분리를 용이하게 만든다. 따라서, 이형중에 렌즈 표면상에 응력이 감소하여 분리가 보다 용이하게 된다. 따라서, 이형중에 일어나는 랜즈 금형 부분들 사이의 프라잉 작용에서 렌즈는 볼록 금형 부분으로부터 보다 용이하게 미끄러진다. 결과적으로, 후방 곡선이 본 발명의 제형으로 구성되는 경우 전방 곡선 및 렌즈로부터의 후방 곡선 분리가 용이하다. 결과적으로 전에 사용된것보다 덜 엄격한 조건이 이형시 요구된다. 사실상 예를 들면 아빌 왁스 9801을 사용하는 특정 양태에서 온도 구배없이도 이형되므로 이형 단계에서 가열의 필요성이 없어진다. 따라서, 금형 어셈블리로부터 후방 곡선을 분리하기 위해 본 발명의 조성물을 사용함으로써 렌즈는 저온, 예를 들어 약 60 내지 70℃에서 이형 터널후에 우수한 수율로 이형될 수 있다. 예를 들어, 아빌 왁스 9801 4% 농도로 폴리스티렌을 피복하면 60 내지 75℃의 저온에서 우수한 수율로 렌즈가 이형된다.
그러나, 첨가제는 이중 목적으로서 사용하며, 이는 렌즈에 구멍을 갖는 렌즈의 생성을 감소시킨다. 이에 얽매일 필요는 없지만, 첨가제는 또한 계면활성제 또는 습윤제로서 작용한다고 생각된다. 첨가제가 없으면, 금형 표면과 중합된 단량체 사이의 계면에서 편재화된 영역이 존재할 수 있으며 여기서 이들 간의 표면 장력이 너무 커져서 그 결과 중합된 매스 및 금형 표면사이에서 콘택트 렌즈에 공간이 생길수도 있다. 이러한 공간은 후방 곡선 및 단량체 사이에 공기가 포획되게 하여 공기 버블을 유도하여 이는 경화중에 생성된 콘택트 렌즈에 구멍을 형성한다. 그러나, 첨가제를 가하면 표면의 습윤이 증진되고 금형 부분 및 중합된 단량체 사이를 긴밀한 접촉시키기에 충분히 표면 장력이 감소되어 표면 화학이 변한다. 개선된 습윤은 첨가제를 포함시킴으로써 기본 수지를 개질시켜 볼록 금형 부분의 표면 에너지를 증가시킴으로써 쉽게 취득된다. 공간이 형성되지 않으며 경화후에 렌즈는 구멍이 생기지 않는다. 렌즈 물질에 의한 오목 금형 부분의 개선된 습윤은 구멍을 크게 감소시킨다.
따라서, 폴리스티렌중의 첨가제는 두가지 작용을 하는데, 이는 계면 활성제로서 작용하며 동시에 후방 금형 곡선 금형과 중합된 단량체 및 전방 금형 곡선사이의 접착력을 감소시킨다.
달리 언급하지 않으면, 분자량은 g/mole의 단위이며 비율은 중량%이다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 보다 상세하게 기술된다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이로 인해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
상술한 바와 같이, 폴리스티렌 또는 폴리스티렌과 첨가제로 이루어진 후방 금형 부분을 사용하여 상술한 과정에 따라 다양한 소프트 콘택트 렌즈를 제조한다. 금형 부분들을 프라잉하여 분리시킨 후, 금형에 의해 제조한 렌즈 중에서 구멍의 비율을 측정한다. 결과는 하기 표에 기술된다.
쉽게 알 수 있는 바와 같이, 후방 금형이 내부 첨가제를 함유하는 경우에 콘택트 렌즈 중의 구멍이 상당히 감소한다.
실시예 2
상술한 과정에 따라서 하기 표 2에 기재된 제형으로부터 60톤 네스탈(Nestal)상에서 프레임을 성형한다. 제5도에 도시되고 상술한 바와 같이 펠릿은 도시된 바와 같이 배열된 8개의 기본 금형 부분 (캐비티)을 함유한다. 금형 부분들은 후술하는 다양한 제형으로 이루어지며 콘택트 렌즈는 상술한 과정에 따라 제조된다.
프레임 파라미터는 하기 표에 기재되어 있다.
표 1
설 명:
C-1 펠릿의 제1 캐비티
C-3 펠릿의 제3 캐비티
C-6 펠릿의 제6 캐비티
C-8 펠릿의 제8 캐비티
P/V 밸리 조도(valley ronghness)에 대한 피크, 간섭 측정
PVDF 폴리비닐리덴 풀루오라이드
표 1에서, P/V는 조도 측정이며, 숫자가 작을수록 우수한 결과이다. C-표시는 프레임 내의 캐비티를 나타내며 제시된 결과는 캐비티 변화를 고려하지 않는다.
표 1의 결과로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 모든 경우에서 SF1080 같은 첨가제가 금형내에 존재하는 경우에 부재시보다 P/V 값은 상당히 낮다. 따라서, 결과로부터 첨가제를 함유하는 금형을 사용한 프레임으로 더욱 매끄러운 렌즈를 생성함을 명백히 알 수 있다.
실시예 3
표2에 약어로 나타낸 동일한 제형 및 대조 제형로부터 제조된 프레임을 아큐브 파일롯 렌즈 상에 제조하여 본 명세서에 기술된 과정에 따라서 렌즈를 제조한다. 결과는 표 2에 요약되어 있다.
표 2
표 2 (계속)
표 2의 결과로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이 첨가제가 존재하는 경우, 전체 에지 결함(칩 및 균열)의 양은 모든 경우에 낮아지고 많은 경우에 상당히 낮아진다.
실시예 4
본 실험 셋트에서는 기본 곡선으로서 상이한 화합물 및 표준 폴리스티렌의 이형을 평가하기 위한 연구를 수행한다.
진공 침착 및 하중하 30초간 UV 예비경화를 사용하여 상술한 과정에 따라서 WK 맥시마이즈 랩 라인(Maximize lab line) 상에서 렌즈 (14.0 아큐브 제형)를 가공한다. 모의 터널 중 60 °에서 하중 없이 추가로 4분간 UV 경화시킨다. 프레임은 이형전에 ±1.5℃ 열풍 순환 오븐에서 온도조절하고, 동일온도로 유지되는 알루미늄 펠릿에 수송하고, 비스타콘(Vistakon)에서 맥시마이즈 파일롯 라인에 현재 설치된 마크 1 이형기의 운동을 시뮬레이딩하는 WK 랩 이형기 마크 1 후에 즉시 이형시킨다.
증기를 가하지 않는다.
운동 : 3.5 deg 0.5 sec 빠름
6.0 deg 3.0 sec 느림
15 deg 4.4 sec 느림(말단 빠름)
한 면을 프라잉시켜 분리시킨다. 프레임을 이형직후 10 배율에서 입체 현미경으로 검사한다. 파단된 BC 플랜지, 렌즈 상승, 분실렌즈 및 균열을 기록한다. 이형 검사 결과는 표 3에 기재되어 있다.
파단된 플랜지를 갖는 렌즈를 제외한 모든 렌즈를 모의 맥시마이즈 공정에서 수화시킨다: 70℃에서 증류수 중의 0.05% 트윈 80 중에서 5분 후, 이어서 증류수에서 3분 + 완충 식염수 중에서 밤새 저장.
비스타콘 파일롯 라인 표준을 사용하여 DL2에서 렌즈의 결함을 육안 검사한다. 조건은 표 3에 기재되어 있다.
표 3
결과로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 이 작동의 바람직한 양태는 폴리스티렌과 함께 아빌 왁스, 즉 실리콘 왁스를 갖는 경우이고, 이 경우 폴리스티렌만으로 이루어지는 렌즈의 경우보다 칩과 균열이 상당히 적은 콘택트 렌즈가 제조된다.
상기 바람직한 양태 및 실시예는 본 발명의 범위 및 정신을 설명하기 위한 것이다. 여기서 기술된 양태 및 실시예에 의해 당해 분야의 숙련가에게는 다른 양태 및 실시예가 명백할 것이다. 이러한 다른 양태 및 실시예는 본 발명의 영역 내에 있으며, 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
제1도는 저산소 환경에서 금형 및 콘택트 렌즈의 처리 및 취급을 포함하는 콘택트 렌즈 제조의 연속 공정의 순서도이다.
제2도는 생산 라인 시스템의 상부 평면도이다.
제3도 및 제3(a)도는 각각 본 발명에 따라 성형된 제1(자형) 또는 전방 곡선 금형 부분의 한 양태의 상부 평면도 및 측면도이다.
제3(b)도는 제3(a)도의 일부의 확대 상세도이다.
제4도 및 제4(a)도는 각각 본 발명에 따라 성형된 제2(응형) 또는 후방 곡선 금형 부분의 상부 평면도 및 측면도이다.
제5도는 실시예 2에서 기술된 바와 같은 다양한 제형을 포함하는 펠릿중에 지지되고 기록되는 8개의 금형 부분(캐비티)의 기본 곡면 프레임을 도시한 것이다.

Claims (11)

  1. 열가소성 중합체와, 이 열가소성 중합체 속으로 함침되어 메트릭스를 형성하고, 이 열가소성 중합체를 피복하지 않으며, 0.1 내지 20중량%의 양으로 존재하는 내부 첨가제를 함유하며,
    상기 열가소성 중합체가 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌이고,
    상기 내부 첨가제가 분자량 5,000 내지 200,000의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스; 스테아레이트 염; 분자량 200 내지 2000의 글리세롤 에스테르; 분자량 200 내지 2000의 일반식 R1CONH2(여기서, R1은 하이드로카빌 그룹이다)의 아미드 왁스; 분자량 2000 내지 100,000의 실리콘; 몬탄 왁스; 산화 왁스; 분자량 200 내지 2000의 지방산; 복합 에스테르 또는 이들의 혼합물인,
    콘택트 렌즈의 제조에 사용하기 위한 금형 부분을 제조하기 위한 중합성 재료.
  2. 열가소성 중합체와, 이 열가소성 중합체 속으로 함침되어 메트릭스를 형성하고, 이 열가소성 중합체를 피복하지 않으며, 0.1 내지 20중량%의 양으로 존재하는 내부 첨가제를 함유하며,
    상기 열가소성 중합체가 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌이고,
    상기 내부 첨가제가 분자량 200 내지 2000의 일반식 R1CONH2(여기서, R1은 하이드로카빌 그룹이다)의 아미드 왁스인,
    콘택트 렌즈의 제조에 사용하기 위한 금형 부분을 제조하기 위한 중합성 재료.
  3. 열가소성 중합체와, 이 열가소성 중합체 속으로 함침되어 메트릭스를 형성하고, 이 열가소성 중합체를 피복하지 않으며, 0.1 내지 20중량%의 양으로 존재하는 내부 첨가제를 함유하며,
    상기 열가소성 중합체가 폴리스티렌이고,
    상기 내부 첨가제가 분자량 5,000 내지 200,000의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스; 스테아레이트 염; 분자량 200 내지 2000의 글리세롤 에스테르; 분자량 200 내지 2000의 일반식 R1CONH2(여기서, R1은 하이드로카빌 그룹이다)의 아미드 왁스; 분자량 2000 내지 100,000의 실리콘; 몬탄 왁스; 산화 왁스; 분자량 200 내지 2000의 지방산; 복합 에스테르 또는 이들의 혼합물인,
    콘택트 렌즈의 제조에 사용하기 위한 금형 부분을 제조하기 위한 중합성 재료.
  4. 열가소성 중합체와, 이 열가소성 중합체 속으로 함침되어 메트릭스를 형성하고, 이 열가소성 중합체를 피복하지 않으며, 0.1 내지 20중량%의 양으로 존재하는 내부 첨가제를 함유하며,
    상기 열가소성 중합체가 폴리프로필렌이고,
    상기 내부 첨가제가 분자량 5,000 내지 200,000의 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 왁스; 스테아레이트 염; 분자량 200 내지 2000의 글리세롤 에스테르; 분자량 200 내지 2000의 일반식 R1CONH2(여기서, R1은 하이드로카빌 그룹이다)의 아미드 왁스; 분자량 2000 내지 100,000의 실리콘, 몬탄 왁스; 산화 왁스; 분자량 200 내지 2000의 지방산; 복합 에스테르 또는 이들의 혼합물인,
    콘택트 렌즈의 제조에 사용하기 위한 금형 부분을 제조하기 위한 중합성 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 첨가제가 0.1 내지 5중량%의 양으로 존재하는 중합성 재료.
  6. 제5항에 있어서, 상기 내부 첨가제가 0.1 내지 2중량%의 양으로 존재하는 중합성 재료.
  7. 열가소성 중합체와, 이 열가소성 중합체 속으로 함침되어 매트릭스를 형성하고, 이 열가소성 중합체를 피복하지 않으며, 0.1 내지 20중량%의 양으로 존재하는 내부 첨가제를 함유하며,
    상기 열가소성 중합체가 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌이고,
    상기 내부 첨가제가 스테아레이트 염 또는 분자량 2000 내지 100,000의 실리콘인,
    콘택트 렌즈의 제조에 사용하기 위한 금형 부분을 제조하기 위한 중합성 재료.
  8. 오목 표면, 볼록 표면 및 원주 에지를 한정하는 중앙 곡면 부분이 있는 일체형 제품으로 구성되는 금형 부분과 제2 금형 부분으로 구성된 금형 어셈블리로서,
    상기 금형 부분의 오목 표면 및 볼록 표면 중 하나 이상의 적어도 중앙 부분이 금형 어셈블리에서 제조되는 목적하는 팽윤되거나 팽윤되지 않은 콘택트 렌즈의 후방 곡선의 크기를 가지며, 충분히 매끄럽고 윤곽을 나타내어 이 표면과 접촉되는 중합성 조성물의 중합에 의해 광학적으로 허용되는 콘택트 렌즈의 표면이 형성될 수 있고,
    상기 제품이, 오목 표면의 축에 대하여 수직인 평면에서 환상 원주 에지와 일체를 이루어 환상 원주 에지를 둘러싸며 이로부터 연장된 환상 플랜지와, 상기 축에 대하여 수직인 평면에 위치하고 플랜지로부터 연장된 일반적으로 삼각형인 탭 을 가지며,
    또한, 상기 제품이 이를 통해 열이 전달되기에 효과적이며, 금형 어셈블리로부터 금형 부분을 분리하기 위해 적용되는 프라잉력(prying force)에 견디기에 효과적인 얇기와 강성을 가지며,
    상기 제품이 제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항의 중합성 재료를 포함하는 것인
    금형 어셈블리 속에서,
    중합성 조성물을 중합시켜 콘택트 렌즈를 제조하는데 유용한 금형 부분.
  9. 접촉되어 이들 사이에 캐비티를 한정하고 둘러싸는 전방 금형 부분과 후방 금형 부분, 및 두 금형 부분과 접촉된 캐비티 속의 중합성 조성물을 포함하며,
    상기 전방 금형 부분이 자외선에 투과성인 열가소성 중합체의 제1 제품을 포함하며,
    상기 제품이 오목 표면, 볼록 표면 및 환상 원주 에지를 갖는 중앙 곡면 부분을 가지며, 중합성 조성물과 접촉하는 오목 표면 부분이 금형 어셈블리에서 제조되는 콘택트 렌즈의 전방 곡선의 곡면을 가지며, 충분히 매끄러워서 이 오목 표면과 접촉하는 중합성 조성물의 중합에 의해 광학적으로 허용가능한 콘택트 렌즈의 표면이 제조될 수 있고;
    상기 제1 제품이 오목 표면의 축에 대하여 수직인 평면에서 환상 원주 에지와 일체를 이루어 환상 원주 에지를 둘러싸며 이로부터 연장된 환상 플랜지와, 상기 축에 대하여 수직인 평면에 위치하고 플랜지로부터 연장된 일반적으로 삼각형인 탭을 가지며;
    상기 후방 금형이 오목 표면, 볼록 표면 및 환상 원주 에지를 갖는 중앙 곡면 부분을 갖는 일체 성형 제품으로 이루어지며, 중합성 조성물과 접촉하는 볼록 표면 부분이 금형 어셈블리에서 제조되는 콘택트 렌즈의 후방 곡선의 곡면을 가지며, 충분히 매끄러워서 이 볼록 표면과 접촉하는 중합성 조성물의 중합에 의해 광학적으로 허용가능한 콘택트 렌즈의 표면이 제조될 수 있고;
    상기 제2 제품이 오목 표면의 축에 대하여 수직인 평면에서 환상 원주 에지와 일체를 이루어 환상 원주 에지를 둘러싸며 이로부터 연장된 환상 플랜지와, 상기 축에 대하여 수직인 평면에 위치하고 플랜지로부터 연장된 일반적으로 삼각형인 탭을 가지며, 상기 후방 금형 부분의 볼록 표면은 전방 금형 부분의 원주 에지와 접촉하며;
    상기 후방 금형이 제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 의한 중합성 재료를 포함하는 것인,
    중합성 조성물을 중합시켜 콘택트 렌즈를 제조하는데 사용되는 금형 어셈블리.
  10. 중합성 조성물의 자외선 개시 중합에 의하여 제8항의 금형 부분으로부터 콘텍트 렌즈를 제조하는 방법.
  11. 중합성 조성물의 자외선 개시 중합에 의하여 제9항의 금형 어셈블리로부터 콘텍트 렌즈를 제조하는 방법.
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