KR100561502B1 - 콘택트 렌즈 몰드 및 그것의 사출 성형용 조립체와 사출성형 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전 비대칭형의 렌즈 표면을 구비한 콘택트 렌즈를 주형 성형하는 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형 방법 및 그 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 회전 비대칭형의 렌즈 표면을 구비한 콘택트 렌즈를 주형 성형(注型成形)하기 위한 콘택트 렌즈 몰드의 사출 성형 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
콘택트 렌즈를 제조하는 현실적인 방법으로서 주형 성형법이 있다. 콘택트 렌즈의 주형 성형은, 2개의 몰드 섹션에 의해 성형되는 몰드 공동에 중합 가능한 단위체로 이루어진 경화성 혼합물을 주입하고, 그 단위체 혼합물을 경화시킨 다음, 몰드 조립체를 분해하고 렌즈를 취출하는 것으로 이루어진다. 기타의 처리 단계, 예를 들어 하이드로젤 렌즈(hydrogel lenses)의 경우에서는 수화 공정이 채용될 수도 있다. 몰드 섹션 중 하나(전방 몰드 섹션)는 렌즈 전면을 성형하며, 다른 하나의 몰드 섹션(후방 몰드 섹션)은 렌즈 후면을 성형한다. 각 몰드 섹션은 콘택트 렌즈를 주형 성형하기에 앞서, 사출 성형 장치의 공동에서 수지를 사출 성형하는 것에 의해 성형된다. 사출 성형 장치에는 몰드 섹션 상에 광학 표면을 성형하기 위한 공구가 장착되어 있다. 몰드 섹션은 통상 렌즈를 주형 성형하는 데에 단 한번만 사용되는 반면, 사출 성형 공구는 수백 개의 몰드를 제조하는 데에 사용된다.
공지된 몇 가지 주형 성형 방법은 최종적인 콘택트 렌즈(finished contact lens)를 성형할 수 있는 가능성을 갖고 있다[예를 들어, 아플레톤(Appleton) 등의 미국 특허 제5,271,875호]. 이들 주형 성형 방법은 선반 작업과 같은 시간 소모적이고 노동 집약적인 작업을 배제하기 때문에, 구면 콘택트 렌즈의 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있는 가능성을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
그러나, 다른 유형의 콘택트 렌즈, 특히 하나 이상의 회전 비대칭형의 표면을 구비한 콘택트 렌즈를 제조하는 데에 주형 성형 기술을 채택할 경우 여러 가지 문제에 직면한다. 일 예로서, 원환체(圓環體) 콘택트 렌즈(toric contact lens)[즉, 난시와 관련된 안구의 굴절 이상을 교정하기 위해 사용되는 원환체 광학 영역을 구비한 콘택트 렌즈]는 회전 비대칭형의 표면을 적어도 1개 구비한다. 직면하는 문제는 몇 가지 요인에 기인할 수 있다. 첫째로, 원환체 광학 영역은 구면이 아니다. 둘째로, 원환체 콘택트 렌즈는 렌즈가 안구 상에서 회전하는 것을 방지하여 원환체 영역의 원주 축선이 난시 축선과 대체로 정렬되도록 하기 위한 몇 가지 유형의 밸라스트(ballast)[프리즘 밸라스트 또는 슬랩 오프(slab-off) 영역]를 포함하는데, 이러한 밸라스트를 제공하기 위해서는, 렌즈 가장자리의 두께가 렌즈의 전체 원주면 둘레에 걸쳐 불균일해진다. 이러한 렌즈의 또 다른 예로서, 다초점 렌즈 설계의 대부분이 회전 대칭이 아니다.
본 출원인은 회전 비대칭형 렌즈 표면을 구비한 렌즈를 성형하기 위한 콘택트 렌즈 몰드를 성형함에 있어서, 동일한 기하학적 형상의 콘택트 렌즈 몰드를 일관되게 얻는 데에 문제가 있음을 발견하였다. 콘택트 렌즈 몰드의 기하학적 형상의 이러한 일관성 결여는 몰드에서 콘택트 렌즈를 주형 성형시의 일관성 결여로 해석된다. 본 발명은 이러한 문제를 해결하고 있다.
본 발명은 회전 비대칭형 성형 표면을 구비한 콘택트 렌즈 몰드를 사출 성형하기 위한 개선된 방법을 제공한다. 이 방법은, 볼록한 성형 표면을 포함하는 제1 성형 공구와 오목한 성형 표면을 포함하는 제2 성형 공구를 마련하는 단계와; 상기 각 성형 표면이 이들 표면을 가로질러 거의 균일한 간격을 두고 배치되는 방식으로 상기 성형 공구들 사이에 공간을 형성하도록 상기 성형 공구들을 대향 관계로 배치하는 단계와; 상기 성형 표면들 사이에 형성된 공간에 가소성 수지를 주입하는 단계를 포함하며, 상기 볼록한 성형 표면과 상기 오목한 성형 표면 중 하나는 광학적 등급의 가공도를 가지고, 회전 비대칭형이며, 상기 콘택트 렌즈 몰드상에 광학 표면을 성형하기 위한 것이고, 상기 볼록한 성형 표면과 상기 오목한 성형 표면 중 다른 하나는 회전 비대칭형이다.
이러한 방법은 몰드 공동을 구비하되, 상기 몰드 공동은 그것의 표면에 대응하게 성형되는 원환체 콘택트 렌즈 표면을 성형하기 위한 표면을 획정하는 것인 콘택트 렌즈 몰드를 사출 성형하는 데에 유용하며, 특히 몰드 공동을 구비하되, 상기 몰드 공동은 그것의 표면에 대응하게 성형되는 전방 콘택트 렌즈면에 밸라스트를 제공하는 형상의 표면을 획정하는 것인 콘택트 렌즈 몰드를 사출 성형하는 데에 유용하다.
본 발명은 또한 전술한 방법을 수행하기 위한 조립체와, 전술한 방법에 의해 형성되는 콘택트 렌즈 몰드를 포함한다.
도 1은 대표적인 원환체 콘택트 렌즈의 개략적인 단면도.
도 2는 대표적인 몰드 조립체의 개략적인 분해도.
도 3은 콘택트 렌즈의 주형 성형을 위해 조립되어 있는 도 2의 몰드 조립체의 개략적인 단면도.
도 4는 도 2와 도 3에 도시된 조립체의 전면의 몰드 섹션을 사출 성형하는 공구의 개략적인 단면도.
도 1에는 회전 비대칭형의 표면을 구비한 대표적인 콘택트 렌즈가 개략적으로 도시되어 있다. 이 바람직한 실시예의 경우에는 콘택트 렌즈(1)가 원환체 콘택트 렌즈이지만, 본 발명은 하나 이상의 회전 비대칭형의 표면을 구비하는 다른 콘택트 렌즈에도 적용 가능하다. 본 명세서에서 사용되는 용어, "회전 비대칭형의 표면(rotationally asymmetric surface)"은 2차원 회전면(second-order surface of revolution)이 아닌 표면, 즉 원환체 섹션과 같은 표면을 지칭한다.
후면(3)의 중앙 영역(11)은 원환체인바, 즉 이 영역은 필요한 원주 교정(cylindrical correction)을 제공하는 원환체 표면을 구비한다. 후면(3)은 중앙 원환체 영역(11)을 둘러싸는 하나 이상의 주변 만곡부(12)를 선택적으로 포함할 수도 있다. 기술된 실시예의 경우, 전면(4)의 중앙 영역(21)은 구면이고, 그 구면 곡선은 중앙 영역(11)에 부합함으로써 렌즈에 소정의 구면 교정을 제공한다. 전면(4)은 중앙 영역(21)을 둘러싸는 하나 이상의 주변 만곡부(22)를 포함한다. 렌즈(1)에는 밸라스트가 제공되어, 렌즈를 안구 상에서 바람직한 회전 배향으로 유지시킨다. 전술한 실시예에서는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 주변부(24)는 주로 전면(4)의 밸라스트로 인해 렌즈 주변의 반대쪽 주변부(25)와 두께가 상이하다. 따라서, 전면(4)은 회전 대칭이 아니다. 안구 상에서 콘택트 렌즈가 회전하는 것을 방지하기 위한 다른 유형의 밸라스트도 또한 당업계에 공지되어 있으며, 본 발명은 회전 비대칭형의 표면을 필요로 하는 이러한 다른 유형의 밸라스트에도 적용 가능하다. 원환체 렌즈 설계의 경우, 중앙 영역(21)의 중점이 렌즈(1)의 중점과 정렬될 필요는 없으며, 이에 따라 전면(4)이 회전 대칭일 필요가 없게 되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 방법의 대표적인 몰드 조립체(25)가 도 2와 도 3에 도시되어 있다. 몰드 조립체는 표면(31)[성형되는 렌즈의 후면을 성형]을 획정하는 후방 몰드 공동을 구비한 후방 몰드(30)와, 표면(41)[성형되는 렌즈의 전면을 성형]을 획정하는 전방 몰드 공동을 구비한 전방 몰드(40)를 포함한다. 이하에서 상세히 기술되는 바와 같이, 각 몰드 섹션은 폴리프로필렌이나 폴리스티렌과 같은 플라스틱 수지를 사출 성형 장치에서 사출 성형한 것이다. 몰드 섹션이 조립되면, 몰드 공동(32)이 상기 2개의 공동을 형성하는 전면과 후면 사이에 형성되며, 이것은 그 몰드 내부에서 성형되는 콘택트 렌즈의 필요한 형상에 일치한다. 따라서, 기술된 실시예의 경우, 표면(31)을 형성하는 후방 몰드 공동은 원주 축선을 구비한 원환체 중앙 영역(원환체 콘택트 렌즈의 원환체 후면을 형성)을 포함하며, 표면(41)을 형성하는 전방 몰드 공동은 몰드 공동(32)에서 성형되는 렌즈에 밸라스트를 제공하는 형상을 구비한다. 물론, 상기 표면(31)과 표면(41)은 렌즈 상에 필요한 주변 만곡부를 형성하기 위한 만곡부를 포함할 수도 있으며, 후면(31)과 전면(41)의 중앙 영역은 성형된 원환체 렌즈에 필요한 구면 교정을 제공하도록 설계될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 후방 몰드 섹션과 전방 몰드 섹션은 플라스틱 수지를 사출 성형 장치에서 사출 성형한 것이다. 도 4에는 전방 몰드 섹션(40)의 사출 성형을 위한 사출 성형 장치가 개략적으로 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 전방 몰드 섹션(40)은 표면(41)을 형성하는 후방 몰드 공동에 대향하는 대향 표면(42)을 형성하며, 상기 표면(41)과 상기 대향 표면(42)은 그들 사이에 전방 몰드 섹션(40)의 세그먼트(43)를 형성한다. 성형 공구(51, 52)는 사출 성형 장치에 장착된다. 성형 공구(51)는 표면(41)을 형성하는 데에 사용되므로, 그 성형 표면(53)상에서 광학적 등급의 가공도를 가진다. 본 명세서에서 사용되는 "광학적 ㄷ등급의 가공도(optical quality finish)"라고 하는 표현은, 콘택트 렌즈의 광학 표면을 최종적으로 형성하기에 충분할 만큼 매끄러운 성형 표면을 지칭하는 것으로, 예를 들어 제조된 콘택트 렌즈가 형성된 렌즈 표면을 기계 가공하거나 연마할 필요 없이 안구에 배치하기에 적합한 성형 표면을 말한다. 콘택트 렌즈 몰드(40)의 대향 표면(42)은 콘택트 렌즈의 주형 성형 시에 중합 반응하는 렌즈 혼합물과 접촉하지 않으므로, 다시 말하여 대향 표면(42)은 몰드 공동(32)의 일부를 형성하지 않기 때문에, 대향 표면(42)을 형성하는 데에 사용되는 공구(52)는 그 성형 표면(54) 상에서 광학적 등급의 가공도를 가질 필요가 없다.
이러한 콘택트 렌즈 몰드를 성형하는 종래의 사출 성형 방법에 따르면, 대향 표면(42)의 형상은 특히 중요하게 고려되고 있지 않다. 따라서, 공구 성형 표면(54)은 공구(52) 상에 그 성형 표면을 성형하는 데에 불필요한 노동과 비용이 드는 것을 방지하기 위하여 일반적으로 가계 가공이 용이한 형상을 갖추고 있는데, 즉 이 공구 성형 표면은 회전 대칭형 만곡부, 특히 구형 만곡부로 형성된다.
그러나, 본 출원인은 회전 비대칭형 렌즈 표면을 갖는 렌즈 성형용의 콘택트 렌즈 몰드의 형성시, 콘택트 렌즈 몰드가 일관성이 없게 성형된다는 문제에 직면하게 됨을 발견하였다. 특히, 공구(52)의 성형 표면(53)이 종래의 방법에 따라 회전 대칭형 성형 표면으로 제조되는 경우, 일관성 있는 기하학적 형상을 갖는 콘택트 렌즈 몰드를 얻기가 어렵다는 것을 발견했는데, 이것은 콘택트 렌즈 몰드로 렌즈를 주형 성형할 때 일관성이 결여되는 것을 의미한다. 특히 밸라스트를 제공하는 성형 표면 영역에서, 전면(41)과 대향 표면(42)의 형상 사이에 여전히 상당한 부적절한 조합이 존재하여, 콘택트 렌즈 몰드의 사출 성형 시에 불균일한 수지 흐름이 발생하고, 이에 따라 사출 성형 공정에 있어 일관성 결여가 유발되는 것으로 믿어진다.
본 발명은 성형 공구(52)에 회전 비대칭형의 성형 표면(54)을 마련하여, 2개의 성형 공구(51, 52)가 대향하는 관계로 배치된 경우, 성형 표면(53, 54)이 그 표면을 가로질러 거의 균일한 간격을 두고 배치되도록 함으로써 전술한 문제를 해결하고 있다. 성형 공구(51, 52)는 서로에 대해 이러한 관계로 체결되는 것이 바람직하다. 성형 표면(53, 54) 사이에 형성되는 간격이 균일함에 따라, 사출 성형 중에 수지의 흐름이 보다 균일해지고, 이에 따라 콘택트 렌즈 몰드 섹션의 사출 성형이 보다 일관성 있게 이루어지게 된다. 성형 표면(54)은 성형 표면(53) 상의 각 만곡부에 근사한 만곡부를 구비하는 것이 바람직하다. 성형 표면(53, 54)은 섹션(43)의 두께의 변동 폭이 그 윤곽을 가로질러 0.2 mm 이하, 보다 바람직하게는 0.15 mm 이하, 특히 0.1 mm 이하가 되도록 형성되어야 한다.
도 4의 축척 때문에 표면(41)과 대향 표면(42)의 다양한 만곡부가 가시적으로 도시되지 않으며, 마찬가지로 도 3에도 표면(31)의 각종 만곡부가 도시되어 있지 않다. 그러나, 전술된 실시예에서, 표면(31)은 콘택트 렌즈 표면(21)을 제공하도록 형성되며, 공구의 공동을 형성하는 전면(41)과 대향 표면(42)도 이에 따라 형성되는 것임은 명백하다. 전술한 바와 같이, 본 실시예의 경우, 렌즈(1)는 주로 밸라스트가 포함됨으로 인해 주변의 두께가 균일하지 않다.
성형 공구(51, 52)는 통상 황동, 스테인레스 강, 니켈 또는 이들 중 일부의 조합물로 제조되며, 필요한 성형 표면은 선반 절삭과 같은 당업계에 일반적으로 공지된 방법에 따라 공구상에 형성된다. 선택적으로, 공구 표면이 선반 절삭이 어려운 형상을 갖고 있다면, 당업계에서는 방전 가공과 같은 다른 방법이 일반적으로 이용 가능하다. 필요한 표면을 성형한 후, 성형 공구(51)의 성형 표면(53)은 정밀한 표면 품질에 도달하도록 연마되므로, 표면 결함은 그로부터 사출 성형된 몰드 섹션으로 이동되지 않는다. 성형 공구(52)의 성형 표면(54)은 그것이 광학 표면을 성형하는 데에 사용되지 않고, 그에 따라 상기 성형 공구(52)의 성형 표면(54)이 성형 표면(53)에 정확하게 일치할 필요는 없기 때문에, 고도의 연마를 필요로 하지는 않는다. 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 성형 공구(52)의 성형 표면(54) 반대쪽 단부는 이젝터 슬리브(ejector sleeve; 56)에 의해 둘러싸인 삽입체(55)에 공구를 장착하도록 설계되며, 성형 공구(51)는 슬리브(57)에 의해 둘러싸여 있다. 이 조립체는 블록(58, 59)에 장착되며, 수지 주입을 위해 게이트(60)가 마련되어 있다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 성형 공구를 수용하는 정확한 구조 또는 형상은 사출 성형 장치에 의해 좌우된다.
소정의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예로만 제한되는 것은 아니며, 당업자에게는 수정 및 변경이 당업자에게는 분명해질 것이다. 일례로서, 본 발명은 전술한 실시예에 예시된 것 이외의 밸라스트 수단을 구비한 원환체 콘택트 렌즈, 또는 하나 이상의 회전 비대칭형 표면을 구비한 다른 유형의 콘택트 렌즈에도 적용 가능하다. 다른 예로서, 본 발명은 전면 몰드 섹션의 사출 성형으로만 제한되는 것이 아니라, 회전 비대칭형의 몰드 공동을 형성하는 표면을 구비한 후면 몰드 섹션의 사출 성형에도 적용 가능하다. 또 다른 예로서, 본 발명은 도 2 내지 도 4에 도시된 유형 이외의 콘택트 렌즈 몰드 유형 및 그것을 위한 각종 사출 성형 공구에도 적용 가능하다.
Claims (15)
- 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체로서,회전 비대칭형이고 광학적 등급의 가공도를 갖는 볼록하거나 오목한 제1 성형 표면을 포함하는 제1 성형 공구로서, 상기 제1 성형 표면은 콘택트 렌즈 몰드에 광학 표면을 성형하는 것인 제1 성형 공구와,회전 비대칭형의 오목하거나 볼록한 제2 성형 표면을 포함하는 제2 성형 공구를 포함하며,상기 제1 성형 공구와 제2 성형 공구는 상기 제1 성형 표면과 상기 제2 성형 표면이 그들 표면을 가로질러 거의 균일한 간격을 두고 배치되는 방식으로 상기 제1 성형 공구와 상기 제2 성형 공구 사이에 공간을 형성하도록 대향 관계로 배치되는 것인 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 성형 표면과 상기 제2 성형 표면 사이의 간격은 이들 표면을 가로질러 0.2 mm 이하에서 변화하는 것인 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체.
- 제2항에 있어서, 상기 제1 성형 표면과 상기 제2 성형 표면 사이의 간격은 이들 표면을 가로질러 0.1 mm 이하에서 변화하는 것인 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 성형 공구는 광학적 등급의 가공도를 갖는 회전 비대칭형의 볼록한 제1 성형 표면을 포함하며, 상기 제2 성형 공구는 회전 비대칭형의 오목한 제2 성형 표면을 포함하고, 상기 몰드 조립체는 전방 콘택트 렌즈 몰드를 사출 성형하는 것인 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체.
- 제4항에 있어서, 상기 제2 성형 표면은 상기 제1 성형 표면 상의 볼록한 만곡부에 근사한 오목한 만곡부를 구비하는 것인 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체.
- 제4항에 있어서, 상기 전방 콘택트 렌즈 몰드는 몰드 공동(cavity)을 구비하며, 그 몰드 공동은 그것의 표면에 대응하게 성형되는 전방 콘택트 렌즈면에 밸라스트를 제공하는 형상의 표면을 획정하는 것인 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 전방 콘택트 렌즈 몰드는 몰드 공동을 구비하며, 그 몰드 공동은 그것의 표면에 대응하게 성형되는 원환체 콘택트 렌즈 표면을 성형하기 위한 표면을 획정하는 것인 콘택트 렌즈 몰드 사출 성형용 조립체.
- 콘택트 렌즈 몰드의 사출 성형 방법으로서,볼록한 성형 표면을 포함하는 제1 성형 공구와 오목한 성형 표면을 포함하는 제2 성형 공구를 마련하는 단계와,상기 각 성형 표면이 이들 표면을 가로질러 거의 균일한 간격으로 배치되는 방식으로 상기 성형 공구들 사이에 공간을 형성하도록 상기 성형 공구들을 대향 관계로 배치하는 단계와,상기 성형 표면들 사이에 형성된 공간에 가소성 수지를 주입하는 단계를 포함하며, 상기 볼록한 성형 표면과 상기 오목한 성형 표면 중 하나는 광학적 등급의 가공도를 가지며, 회전 비대칭형이며, 상기 콘택트 렌즈 몰드 상에 광학 표면을 성형하기 위한 것이고, 상기 볼록한 성형 표면과 상기 오목한 성형 표면 중 다른 하나는 회전 비대칭형인 것인 콘택트 렌즈 몰드의 사출 성형 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 성형 공구는 광학적 등급의 가공도를 갖는 회전 비대칭형의 볼록한 제1 성형 표면을 포함하며, 상기 제2 성형 공구는 회전 비대칭형의 오목한 제2 성형 표면을 포함하고, 상기 몰드 조립체는 전방 콘택트 렌즈 몰드를 사출 성형하는 것인 콘택트 렌즈 몰드의 사출 성형 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 전방 콘택트 렌즈 몰드의 몰드 공동을 형성하는 표면은 이 표면에 대응하게 성형되는 전방 콘택트 렌즈면에 밸라스트를 제공하도록 형성되는 것인 콘택트 렌즈 몰드의 사출 성형 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 전방 콘택트 렌즈 몰드는 몰드 공동을 구비하며, 그 몰드 공동은 그것의 표면에 대응하게 성형되는 원환체 콘택트 렌즈 표면을 성형하기 위한 표면을 획정하는 것인 콘택트 렌즈 몰드의 사출 성형 방법.
- 회전 비대칭형인 오목하거나 볼록한 제1 표면으로서, 그 표면에 대응하는 콘택트 렌즈의 회전 비대칭형 표면을 성형하기 위한 제1 표면과,상기 제1 표면에 대향하며 회전 비대칭형인 볼록하거나 오목한 제2 표면과,거의 균일한 두께를 갖는, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이의 상기 몰드의 세그먼트를 포함하는 것인 콘택트 렌즈 몰드.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 표면은 그 표면에 대응하는 전방 콘택트 렌즈면을 성형하기 위해 광학적 등급의 가공도를 갖는 회전 비대칭형의 오목한 표면이고, 상기 제2 표면은 회전 비대칭형의 볼록한 표면인 것인 콘택트 렌즈 몰드.
- 제13항에 있어서, 상기 오목한 표면은 그 표면에 대응하게 성형되는 전방 콘택트 렌즈면에 밸라스트를 제공하는 형상을 가진 것인 콘택트 렌즈 몰드.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 표면은 그 표면에 대응하게 성형되는 원환체 콘택트 렌즈 표면을 성형하는 형상을 가진 것인 콘택트 렌즈 몰드.
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