KR20010005696A - 성형방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 성형품, 특히 콘택트 렌즈와 같은 안용 렌즈의 효율적이고 균일한제조방법에 관한 것이다. 당해 방법은 액체 예비중합체를 렌즈 금형 속에 분배시키는 조건, 웅형 금형과 자형 금형의 합체화, 재사용 가능한 금형, 금형 세정, 금형으로부터의 렌즈 분리(이형), 렌즈 취급 및 인-라인(in-line) 검사와 같은 영역에 있어서의 개선 사항을 포함한 일련의 개선 사항을 포함한다. 또한, 순환되는 일련의 가공 단계들이 기재되어 있다. 추가로, 각각의 내부에 다수의 금형 부분들이 배치되어 있는 웅형 금형 하우징과 자형 금형 하우징을 포함하는 개선된 성형 도구가 기재되어 있다.
Description
본 발명은 광범위하게는 성형 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 안용 렌즈 성형방법에 관한 것이다. 바람직한 양태에서, 본 발명은 콘택트 렌즈 성형방법에 관한 것이다.
중합성 및/또는 가교결합성 액체 물질을 금형 속에 분배시킴으로써 제품을 성형시키는 것은 광범위한 각종 기술 분야에서 사용되어 왔다. 의료 장치, 예를 들면 안용 렌즈의 성형이 특히 중요하다. 시력 교정에 광범위하게 사용되는 안용 렌즈의 한 가지 유형은 콘택트 렌즈이다.
콘택트 렌즈는 다수의 방법으로 제조된다. 렌즈 제조의 전형적인 접근방법은 렌즈 블랭크(blank) 금형 속에서 액체 단량체를 중합시켜 렌즈 블랭크를 형성시킨 후, 렌즈 블랭크를 기계적으로 선반가공하여 최종 콘택트 렌즈로 제조하는 것이다. 이어서 전형적으로는 이들 선반가공된 렌즈에 연마 단계를 수행하여 선반가공공정 동안 생긴 결함을 제거한다. 보다 최근에는, 이중면 성형방법(DSM: double-sided molding process)이 개발되었다. 전형적으로 이들 방법은 액체 단량체를 자형 금형 부분 속에 분배시키고, 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분에 맞춘 후, 자외선 방사를 사용하여 단량체를 중합시킴을 포함한다. 이중면 성형방법에서 금형으로부터 이형시킨 중합된 렌즈는 일반적으로 표면 연마를 필요로 하지 않지만, 이어서 일반적으로 미반응 단량체 또는 용매를 추출하는 것이 필요하다.
뮐러 비트(Beat Muller)의 1996년 4월 16일자 미국 특허 제5,508,317호에는, 미반응 단량체 또는 용매를 제거할 필요없이 콘택트 렌즈를 성형하는 방법을 제공함으로써 안용 렌즈를 성형시키기 위한 중합성 물질의 현저한 화학적 개선점이 기재되어 있다. 당해 특허에는 또 다른 양태에서 렌즈 금형 속으로 분배되어 가교결합됨으로써 광학 등급의 콘택트 렌즈를 형성시킬 수 있으며, 이후에 추출 단계를 필요로 하지 않는 수용성 예비중합체 조성물이 기재되어 있다.
1995년 2월 8일 공개된 유럽 특허원 제637,490호에는 미국 특허 제5,508,317호의 예비중합체 물질을 성형하는 우수한 방법이 몇가지 기재되어 있다. 당해 발명의 한 양태는 금형 부분이 서로 약간 떨어져 있어 이들 사이에 얇은 고리 모양의 틈이 형성되어 있는 투-파트(two-part) 금형 속에 가교결합성 물질을 넣음을 포함한다. 고리 모양의 틈과 금형 캐비티는 액체가 서로 통하여 과량의 예비중합체가 고리 모양의 틈을 통해 나올 수 있다. 예비중합체의 가교결합은 예를 들면 UV선 방사에 의해 금형 캐비티 외부 영역에서 매스킹, 즉 광 충돌(impingement)의 차단에 의해 방사선의 충돌을 금형 캐비티로 제한하여 이루어진다. 하그만(Hagmann) 등의 미국 특허원 제08/274,942호의 성형 기술이 본원에 참고로 인용되어 있다.
그러나, 성형방법의 효율성 개선은 항상 바람직하다. 따라서, 제품 순환 시간을 감소시키고 최종 제품 품질을 향상시키며, 제품의 일관성을 향상시키고 가공 원료의 소비를 감소시키는 성형 제조방법의 개선이 필요하다. 또한, 예를 들면, 재순환시키고/시키거나 폐기해야 하는 금형의 수를 감소시킴으로써, 환경 파괴(environment impact)를 줄이는 것이 항상 바람직하다.
본 발명의 목적은 성형방법, 특히 콘택트 렌즈의 성형방법의 효율성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 성형방법, 특히 콘택트 렌즈의 성형방법의 일관성과 품질을 향상시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 성형방법, 특히 콘택트 렌즈의 성형방법에서 원료 소비량을 감소시키는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 성형방법, 특히 콘택트 렌즈의 성형방법의 환경 파괴를 줄이는 것이다.
이들 목적과 기타 이점은 본원에 상세하게 기재되어 있는 본 발명의 여러가지 양태에 의해 달성된다.
본 발명의 한 양태는, 다수의 사이클 동안 금형 부분을 연속적으로 재사용하는 사이클 부분을 포함하는 안용 렌즈의 반연속적 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는, 가교결합성 물질을 금형 부분 속에 분배시키는 방법에 있어서, 분배가 상대 습도가 55% 이상(바람직하게는 약 60 내지 약 80%)인 대기 속에서(a), 금형 부분 표면으로부터 약 0.1 내지 약 5mm(바람직하게는 약 1 내지 3mm, 더욱 바람직하게는 약 1.5 내지 2.5mm)의 높이에서(b) 및 금형 부분의 대칭 중심축으로부터 약 1 내지 약 6mm(바람직하게는 약 4 내지 6mm)의 수평 거리에서(c) 수행되는 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는, 서로 관절 형태로 연결된 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분에 있어서 하나의 금형 부분을 약 90 내지 약 270°(바람직하게는 약 180°)의 각도로 꺾어서 또 다른 금형 부분 쪽으로 분절운동시키는 단계(1)와, 이어서 금형 표면들이 실질적으로 서로 평행하게 되도록 하면서 하나의 금형 부분을 움직여 또 다른 금형 부분 쪽으로(또는 금형 부분 둘 다를 서로를 향하도록 움직여) 실질적으로 직선 이동시키는 단계(2)를 포함하여, 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 2단계 동작에 의해 합체시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 다수의 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분이 장착되어 있는 성형 어셈블리에 관한 것이다. 성형 어셈블리 하우징은 다수의 웅형 금형 부분이 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 웅형 성형 어셈블리(a)와 다수의 자형 금형 부분이 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 자형 성형 어셈블리(b)를 포함한다. 이들 성형 어셈블리는, 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분이 필수적으로 서로 완전히 평행하게 된 후에 합체화를 위해 직선 방향으로 이동할 수 있게 웅형 어셈불리가 배치되도록 웅형 어셈블리에 선회축(pivot)을 장착함으로써 서로 연결된다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는 안용 렌즈의 중심부를 집어 올리고 바람직하게는 안용 렌즈의 중심부와 주변부 둘 다를 고정시켜 안용 렌즈의 주변부를 검사하는 방법에 관한 것이다. 주변부 검사 방법은, 안용 렌즈의 중심부를 잡고 안정화시키는 단계(a), 안용 렌즈의 주변부를 노광시키는 단계(b), 카메라 장치를 사용하여 안용 렌즈 주변부 화상을 형성시키는 단계(c) 및 화상을 평가하여 렌즈를 폐기할지 또는 공정 파라미터를 조정할지를 결정하는 단계(d)를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 양태는 약 20분 미만 이내에 완료되는, 가교결합성 및/또는 중합성 물질로부터 최종 안용 렌즈 제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 양태에 따르는 공정 흐름도이다.
도 2a는 개방 상태의 성형 도구의 한 양태를 나타내는 평면도이다.
도 2b는 개방 상태의 도 2a의 성형 도구의 말단 단면도이다.
도 2c는 폐쇄 상태의 도 2a의 성형 도구의 말단 단면도이다.
도 3은 렌즈 금형 부분 속에 예비중합체 분배를 위한 배치 양태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 렌즈 몸체 중심의 검사 단계의 한 양태를 나타낸다.
도 5a는 금형 개방 단계에서 웅형 금형 부분의 초기 직선 이동을 나타내는 말단 단면도이다.
도 5b는 금형 개방 단계에서 웅형 금형 부분의 최종 분절운동을 나타내는 말단 단면도이다.
도 6은 성형 이후에 수행되는 금형 부분 세정 단계의 한 양태를 나타내는 단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 웅형 금형 부분로부터 자형 금형 부분로의 렌즈의 이동을 나타내는 횡단면도이다.
도 8은 안용 렌즈의 주변부를 검사하는 검사방법을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 한 양태는 일부 순환되며 금형 부분(들)이 재사용, 즉 다수의 사이클 동안 재순환되는 안용 렌즈의 연속적인 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 다양한 양태는 바람직한 안용 렌즈 양태와 관련하여 기재되어 있지만, 본 발명의 다양한 양태는 특정 유형의 성형에 제한되지는 않는다. 본원에서 사용하는 "안용 렌즈"는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 각막 온레이(onlay)와 인레이(inlay), 안약 전달 장치, 눈 상처 치료장치 등을 포함하는 눈 주변에 사용하는 의료 교정 기구 또는 시각 교정 기구를 의미한다.
당해 렌즈 제조방법의 순환 부분은 액체 가교결합성 및/또는 중합성 재료를 자형 금형 부분에 분배시키는 단계, 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 합체화하는 단계, 방사선을 조사하여 가교결합시키고/시키거나 중합시키는 단계, 금형 부분들을 분리시키는 단계, 렌즈를 꺼내는 단계, 금형 부분들을 세정하는 단계 및 금형 부분들을 분배 위치로 분할 송출(indexing)하는 단계를 포함한다.
당해 방법에서는 다양한 중합체성 및/또는 가교결합성 물질을 사용할 수 있다. 그러나, 중합성 및/또는 가교결합성 물질은 단시간, 즉 당해 방법의 1개 또는 2개 단계의 순환 시간 이내에, 예를 들면, 1분 미만 이내, 더욱 바람직하게는 30초 미만 이내, 보다 더욱 바람직하게는 10초 미만 이내에 중합되고/되거나 가교결합되는 것이 바람직하다. 가교결합성 및/또는 중합성 물질의 바람직한 유형은 아래에 더욱 충분히 기재되어 있다. 편의상 본원에서는 용어 "예비중합체"와 "중합체 전구체"를 혼용하여 가교결합성 및/또는 중합성 물질을 기재한다.
본 발명의 반연속적 부분적 순환 성형방법은 액체 예비중합체 물질을 보유하고 성형품에 형태를 부여하는 데 사용한 금형 부분들의 재사용 또는 재순환을 이용한다. 한 양태에서, 금형 부분은 1,000회 이상 사용한다. 즉, 각 쌍의 금형 부분은 1,000개 이상의 성형품을 제조한 후 버리거나 재사용한다. 바람직하게는, 금형 부분은 10,000회 이상, 더욱 바람직하게는 100,000회 이상, 보다 더욱 바람직하게는 1,000,000회 이상 재사용한다.
금형들 또는 하나 이상의 금형 부분의 재사용은 플라스틱 금형을 1회 사용한 후에 버리는 선행 기술에 비해 많은 이점을 제공한다. 금형 부분 재사용의 한 가지 이점은 폐기하거나 재순환시키는 금형 부분의 양이 현저하게 감소된다는 것이다. 이것은 성형 제조 비용을 감소시켜 당해 성형품에 대한 소비자 가격을 낮춘다. 또한, 1회용 금형을 사용하는 대신에 재사용 가능한 금형을 사용하면 환경에 가해지는 근본적인 스크랩(scrap)이 감소되는데, 이는 항상 제조 작업의 목표이어야 한다. 또한, 단지 각각의 성형공정에서 각각 하나 이상의 결함을 함유할 수 있는 2개의 새로운 금형 부분을 필요로 하는 이유만으로도 1회용 금형 부분은 성형 일관성을 제공하지 못할 가능성이 더 많다. 또한, 또 다른 이점은 재사용 가능한 금형 부분이 이러한 제조방법에 필요한 다수의 1회용 금형 부분을 공급, 배열 및 저장하는 메카니즘을 필요로 하지 않는다는 것이다. 이들 메카니즘 각각은 그 자체로 비용이 들고, 각각의 메카니즘은 독립적으로 문제가 발생하여 전체 공정의 생산량을 감소시킬 수 있다. 또한, 재사용 가능한 금형 부분의 또 다른 이점은 매우 높은 품질의 금형 부분을 사용할 수 있다는 것이며, 일반적으로 금형의 품질이 높을수록 최종 렌즈 제품의 품질이 더 높다. 또한, 또 다른 이점은 동일한 금형 부분을 반복 사용하면 성형품의 일관성과 재현성이 보장된다는 것이다. 따라서, 반연속적 부분적 순환방법에서 재사용 가능한 성형품의 이점은 많다.
비록 바람직한 양태에서는 금형 부분 둘 다를 재사용하지만, 렌즈 제조방법의 혁신적 사이클 부분은 금형 부분 둘 다의 재사용을 필요로 하지 않음을 주목해야 한다. 예를 들면, 1회용 자형 금형 부분과 결합된 일련의 웅형 금형 부분의 반복 사용은 몇 가지 이점을 제공한다. 이러한 재사용 가능성 및 1회용 금형을 사용하는 공정의 이점 중 하나는 자형 금형 부분을 자형 표면 성형장치로서 그리고 최종 렌즈 포장 용기의 일부로서 사용할 수 있도록 자형 금형을 적합화시킬 수 있다는 것이다. 이러한 양태에서, 렌즈 포장공정의 일부, 즉 콘택트 렌즈 보관 포장 용기의 제조와 관련된 부분을 생략할 수 있다.
당해 성형방법의 더욱 혁신적인 면은 아래에 기재되어 있는 전체 공정의 바람직한 양태와 관련하여 더욱 상세하게 기재되어 있다.
A. 성형방법
도 1에 도시되어 있는 본 발명의 바람직한 양태는 아래의 단계를 포함하는 성형품, 특히 콘택트 렌즈의 제조방법에 관한 것이다.
액체 예비중합체 물질을 금형 부분(들), 바람직하게는 다수의 자형 금형 부분들 속에 분배시키는 단계(a),
예를 들면, 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분(또는 다수개의 웅형 금형 부분들을 다수개의 자형 금형 부분들)에 합체화시켜 금형(들)을 폐쇄시키는 단계(b),
예비중합체 물질을 가교결합시키고/시키거나 중합시켜 고체 성형품을 형성시키는 단계(c),
성형품(들)의 중심부를 검사하는 단계(d),
예를 들면, 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분로부터 분리시켜 금형(들)을 개방시키는 단계(e),
금형(들)과 성형품(들)로부터 미반응 예비중합체를 제거하는 단계(f),
자형 금형 부분에 물을 공급하여 이미 자형 금형 부분들에 위치하거나 이후에 웅형 금형 부분로부터 이송될 수 있는 성형품(들)을 용이하게 중심에 위치시키는 단계(g),
웅형 금형 부분(들)의 성형품(들)을 자형 금형 부분(들)로 이송[또는 자형 금형 부분(들)의 성형품(들)을 웅형 금형 부분(들)로 이송]시키는 단계(h),
금형 부분(들)의 성형품(들)을 중심에 위치시키는 단계(임의로 수동적으로 수행함)(i),
성형품(들)을 꺼내서 포장하는 단계(j),
성형품(들)의 주변부를 검사하는 단계(k),
금형(들)을 세정하는 단계(l) 및
금형(들)을 예비중합체 분배 위치로 분할 송출하는 단계(m).
최초에 일부 단계의 순서는 매우 중요하지는 않다는 것을 주목해야 한다. 예를 들면, 예비중합체의 분배 단계, 금형 폐쇄 단계 및 가교결합 단계는 순서대로 수행해야 하지만, 검사 단계는 공정 전체에 걸쳐서 다양한 위치에서 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 보다 광범위한 면에서 일부 단계, 예를 들면, 검사 단계, 중심에 위치시키는 단계 또는 이송 단계는 임의적이다. 또한, 본 발명의 일부 단계, 예를 들면, 주변부 및 몸체 검사 단계는 1단계로 결합시킬 수 있다.
단계들의 순환 시간은 다수의 요인, 예를 들면, 특정 중합체 조성물과 성형품의 크기에 따라 달라질 수 있다. 명확하게도, 순환 시간을 최소화하여 생산율을 최대화하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 개별적인 순환 시간은 각각 약 1분 미만, 더욱 바람직하게는 약 30초 미만, 보다 더욱 바람직하게는 약 10초 미만, 가장 바람직하게는 약 6초 미만이다. 바람직한 양태에서, 최종 성형품은 약 20분 미만, 더욱 바람직하게는 약 10분 미만, 보다 더욱 바람직하게는 약 2분 미만, 가장 바람직하게는 약 1분 미만의 시간 이내에 초기 예비중합체 물질로부터 형성시키고 검사한 후, 금형으로부터 분리시킬 수 있다.
안용 렌즈를 형성시키는 데 사용한 금형은 바람직하게는 이중면 금형이다. 즉, 전체 금형이 웅형(볼록 또는 저부 굴곡) 금형 부분과 자형(오목 또는 앞면 굴곡) 금형 부분을 포함한다. 그러나, 본 발명의 다양한 양태는 기타 유형의 금형을 사용하여 이용할 수 있다.
1. 성형 도구
반연속 부분 순환 성형방법은 공정 전체에 걸쳐서 단일 금형을 순환시켜 작동시킬 수 있다. 그러나, 바람직한 양태에서, 당해 방법은 성형 도구 내에 배치되고 정렬된 다수의 금형을 사용하여 공정 효율성을 향상시킨다. 예를 들면, 도 2a는 짝을 맞춘 10개의 금형으로 이루어진 열(array)를 갖는 성형 도구(20)의 한 양태를 나타내는 평면도이다. 성형 도구(20)는 제1 하우징(24) 속에 분리 가능한 상태로 위치한 10개의 자형 금형 부분(22)로 이루어진 열를 포함한다. 성형 도구(20)는 제2 하우징(28) 속에 분리 가능한 상태로 위치한 10개의 웅형 금형 부분(26)로 이루어진 열를 추가로 포함한다. 제1 하우징(24)은 선회축 수단(30)에 의해 제2 하우징(28)에 부착되어 있고, 피봇 수단(30)에 의해 제2 하우징(28)을 제1 하우징(24) 쪽으로 분절운동시켜 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 분리 가능하게 합체화할 수 있다. 이와 같이, 제1 하우징(24)은 힌지에 의해 제2 하우징(28)에 부착되어 있다.
당해 공정에서, 액체 예비중합체(또는 이의 용액 또는 이의 분산액)를 자형 금형 부분(22) 속에 분배시킨다. 도 2b에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 제2 하우징(28)을 회전시키고 직선 이동시켜 웅형 금형 부분(26)를 자형 금형 부분(22)와 합체화할 수 있다. 도 2C에서, 성형 도구(20)는 폐쇄 상태(즉, 성형 상태)로 나타나 있다. 도 2C에서, 10쌍의 모든 금형 부분을 합체화함으로써 렌즈가 형성될 수 있는 10개의 성형 캐비티(32)의 윤곽이 나타난다.
금형 부분은 바람직하게는 자외선 영역에서 가교결합 및/또는 중합시키는 데 바람직한 방사선을 투과시키는 물질을 하나 이상 포함하는 다수의 물질로부터 형성될 수 있다. 재사용 가능한 금형에 사용할 수 있는 바람직한 물질 중 하나는 수정이다. 재사용 가능한 금형 부분은 바람직하게는 웅형 금형 부분이다. 바람직하게는, 단지 한 쪽의 금형 부분이 충분한 방사선을 투과시키는 반면, 다른 쪽의 금형 부분은 충분한 방사선을 투과시키지 않는다. 수정은 내구성에 있어서 실질적인 이점을 제공함으로써, 제품 품질에 영향을 주지 않고 금형을 상당히 여러번 재사용할 수 있게 한다. 그러나, 수정 금형은 매우 고가이다. 또는, 금형 부분은 바람직한 방사선을 투과시키는 중합성 물질을 하나 이상 포함하는 중합성 물질로부터 성형시킬 수 있다. 적합한 금형 재료의 예에는 폴리스티렌, 폴리프로필렌 및 폴리(아크릴로니트릴), 예를 들면, BAREX가 포함된다.
바람직한 양태에서, 웅형 금형 부분 세트와 자형 금형 부분 세트 중 하나 이상의 금형 부분 세트는 중합 및/또는 가교결합 동안 광(특히 UV선)을 차단하는 주변부를 포함한다. 이러한 광 차단 주변부를 사용하여, 형성되는 렌즈 가장자리의 윤곽을 정확하게 정할 수 있다. 이 영역은 금형 부분의 렌즈 형성면 외부의 영역에 금속 피복물을 침참시켜 제조할 수 있다.
2. 예비중합체 분배
분배 단계 동안, 예비중합체[예: 가교결합성 폴리(비닐 알콜) 중합체 전구체 용액]를 열을 정렬(예를 들면, 도 2a에 나타낸 바와 같은 각각 5개로 이루어진 2열)시킬 수 있는 다수의 자형 금형 속에 분배시킨다. 예비중합체 분배 조건은 최종 성형 렌즈 제품에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 습도, 분배 팁으로부터 자형 금형 표면의 저부까지의 높이 및 분배 팁으로부터 자형 금형 표면의 측면까지의 거리와 같은 분배 조건을 조절하여 결함을 최소화한다.
도 3은 바람직한 예비중합체 분배 배치(40)이다. 분배 수단(42)[예: 시린지 또는 도우싱 니들(dosing needle)]은 팁 부분(44)을 포함하여, 이를 통해 예비중합체를 통과시켜 자형 금형 부분(46)을 충전시킨다. 팁 부분(44)은 자형 금형 부분(46) 위쪽에 바닥면(48)으로부터 거리 "b" 및 금형의 중심 축(50)으로부터 거리 "a" 만큼 떨어져 위치한다. 분배 팁은 바람직하게는 금형의 중심 축으로부터(축으로부터) 특정 거리 "a" 이내(1) 및 자형 금형 부분으로부터 약 1 내지 3mm 이내에 존재한다. 바람직하게는, 분배 수단(42)은 분배 완료 후에 자형 금형에 담긴 분배된 액체와 접촉(즉, 예비중합체 표면과 접촉)시켜 손상을 주는 버블을 방지한다.
공기 버블은 공기 버블의 위치에 따라 최종 렌즈 제품에 결함을 유발시킬 수 있다. 이러한 결함은 구조적 완성도(structural integrity)를 손상시켜 갈라짐을 유발하고, 더욱 일반적으로는 이러한 결함은 소비자의 시력을 손상시키는 시각적 결함을 유발할 수 있다. 버블은 종종 형성되지만, 버블이 가장자리에 충분히 가까이 위치하는 경우, 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분에 합체시키는 단계 동안 이를 제거[즉, 스퀴즈-아웃(squeezed-out)]할 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. 게다가, 자형 금형 부분을 과공급 또는 과충전시켜 결함, 특히 가장자리 문제와 관련된 결함을 최소화하는 것이 바람직하다.
바람직한 양태에서, 중심 축(50)으로부터의 거리 "a"는 약 3 내지 약 7mm이다. 더욱 바람직하게는, 거리 "a"는 약 5 내지 약 6mm이다.
바람직한 양태에서, 분배 팁 부분(44)으로부터 금형 바닥면(48)까지의 거리 "b"는 약 0.1 내지 약 4mm이다. 더욱 바람직하게는, 거리 "b"는 약 1 내지 약 3mm이고, 보다 더욱 바람직하게는 약 1.5 내지 약 2.5mm이다. 거리 "b"를 이와 같이 짧게 유지하여, 결함을 유발할 수 있는 버블을 발생시키기에 충분한 높이에서 방울 또는 액체 스트림이 분배되는 것을 방지한다.
충전 공정 동안 표면 필름 또는 "스킨(skin)"의 형성 및/또는 버블의 형성을 방지하기 위해서는 분배 단계 동안 습도가 높은 것이 바람직하다. 비교적 높은 습도는 분배 팁에서 예비중합체 용액이 건조되고 탈수되는 것을 억제한다. 바람직하게는, 분배공정 동안 예비중합체 주위의 상대 습도는 약 55%RH 이상이다. 보다 바람직하게는, 분배공정 동안 약 60 내지 약 80%RH를 유지한다. 또한, 습도가 높으면 렌즈의 쉴리렌(Schlieren) 광학 결함을 방지하는 데 도움이 된다.
주의하여 선택해야 하는 예비중합체 용액 분배 단계와 관련된 또 다른 요인은 분배 팁의 직경이다. 너무 작거나 너무 큰 직경은 버블을 발생시킬 수 있다. 바람직한 분배 팁 직경은 약 0.5 내지 약 4.0mm, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2.0mm, 보다 더욱 바람직하게는 약 1 내지 1.5mm이다.
너무 긴 시간이 경과한 후에 성형하는 경우, 특히 습도가 낮은 경우, 탈수에 의해 표면에 "스킨"이 형성될 수 있다. 따라서, 예비중합체의 최종 분배부터 금형 폐쇄까지의 시간을 최소화해야 한다. 바람직하게는, 분배부터 금형 폐쇄까지의 시간은 약 30초 미만, 더욱 바람직하게는 약 15초 미만, 보다 더욱 바람직하게는 약 8초 미만이다.
3. 금형 폐쇄
성형 어셈블리는 바람직하게는 예비중합체 분배 단계 직후에 폐쇄시킨다. 웅형 금형 하우징은 바람직하게는 선회축 수단 또는 힌지 수단에 의해 자형 금형 하우징에 부착되어 있다. 바람직하게는, 금형 폐쇄는 하나의 금형 하우징을 또 다른 금형 하우징 쪽으로 분절운동시키는 단계(1)와 이어서, 금형 표면들을 실질적으로 서로 평행하게 하면서 하나의 금형 하우징을 또 다른 금형 하우징 쪽으로 움직여(또는 금형 하우징 둘 다를 서로를 향하도록 움직여) 실절적으로 직선 이동시키는 단계(2)를 포함하는 2단계 동작으로 수행한다. 따라서, 한 양태에서 금형 폐쇄는 먼저 웅형 금형 하우징(및 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 웅형 금형 부분들의 열)을 힌지 수단을 중심으로 상응하는 자형 금형 하우징(및 제거 가능한 상태로 부착되어 있는 자형 금형 부분들의 열)과 합체화되는 위치로 회전시키거나 선회시켜 수행한다. 회전 각도는 금형 폐쇄 단계 전에 자형 금형 하우징에 대한 웅형 금형 하우징의 목적하는 정지 위치에 따라 달라진다. 바람직하게는, 회전 각도는 약 90 내지 약 270°(바람직하게는 약 150 내지 210。, 더욱 바람직하게는 약 170 내지 190°)이다.
제1 이동, 즉 분절운동은 바람직하게는 상당히 빠른 속도로 이루어지는 반면, 제2 이동, 즉 직선 이동은 비교적 느린 속도로 이루어진다. 바람직하게는 분절운동은 1초 미만 이내에 이루어진다(예: 약 100 내지 500°/초, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 300°/초의 속도). 직선 이동은 실질적인 결함 또는 공정 비가동 시간을 발생시키지 않는 속도, 예를 들면, 약 0.1 내지 2mm/초, 바람직하게는 약 0.5 내지 1mm/초의 속도로 수행할 수 있다. 직선 이동을 최소화하여 전체 공정 속도를 최대화하는 것이 바람직하다. 따라서, 직선 이동은 바람직하게는 6mm 미만, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 3mm의 거리에 걸쳐서 수행한다.
일반적으로 금형을 폐쇄시키는 데 필요한 시간을 최소화하는 것이 바람직한 반면, 과도한 속도로 금형 부분을 맞추는 경우, 결함을 초래할 수 있다. 과도한 속도로 금형 부분을 맞추는 경우, 버블을 형성시키거나 예비중합체 용액 속에 이미 존재하는 버블의 제거를 억제할 수 있다.
또한, 분절운동 속도는 웅형 금형 하우징과 자형 금형 하우징을 서로 부착시키는 힌지 수단에 대한 금형 부분의 위치에 따라 다소 다르다. 전형적으로, 모든 금형 부분은 힌지 수단으로부터 약 25cm 미만의 거리로 떨어져 위치한다. 이 경우, 위에 기재된 바와 같은 분절운동 속도는 전형적으로 허용된다. 분절운동 속도를 설정할 때 고려해야 할 현저한 특징은 고품질 제품의 제조임을 주목해야 한다. 따라서, 본원에 언급된 분절운동 속도는 적절한 지침인 반면, 특정 도구 배열에서 사용되는 분절운동 속도는 렌즈 결함을 최소화하고, 두번째로는 생산량을 최대화하도록 선택해야 한다.
임의의 제조 단계에서 공정 시간을 최소화하는 것이 바람직하기 때문에, 앞에서 언급한 바와 같이, 금형 폐쇄에 필요한 시간을 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 분절운동 속도가 크더라도 렌즈 결함이 발생하지 않는 영역에서 분절운동 속도를 최대화할 수 있다. 바람직한 양태에서, 최종 폐쇄 동작시 기계적 메카니즘을 이용하여 회전 속도를 감소시킬 수 있다.
렌즈에 나타나는 결함율에 영향을 미칠 수 있는 금형 폐쇄공정의 또 다른 양태는 모든 금형 부분이 실질적으로 동일한 금형 폐쇄 조건하에 작동되는지의 여부에 관한 것이다. 모든 금형을 실질적으로 동시에 실질적으로 동일한 속도로 폐쇄시키는 것이 매우 바람직하다. 금형이 모두 동시에 폐쇄되는 경우, 모든 최종 제품은 폐쇄 단계로부터 중합 및/또는 가교결합 단계까지 걸리는 시간 동일하다. 금형 폐쇄 속도와 시간이 일정하면 제품 품질과 일관성이 향상된다. 따라서, 최종 직선 이동을 수행하기 전에 성형 표면들이 실질적으로 서로 평행한 위치가 되도록 금형 하우징을 이동시키는 것이 매우 바람직하다.
4. 가교결합 및/또는 중합 개시
금형 폐쇄 단계에 이어서, 중합 및/또는 가교결합을 개시하여 액체 예비중합체를 금형 부분에 의해 형태가 결정되는 고체 형태로 전환시킨다. 바람직하게는, 성형 도구를 일정 형태의 방사선을 금형 위에 충돌시키는 또 다른 단계로 분할 송출하여, 실질적으로 모든 방사선을 이들을 통해 투과시킴으로써, 액체 예비중합체와 접촉시킨다. 바람직한 방사선 파장은 자외선(UV) 범위이다.
방사선 조사 시간은 바람직하게는 약 5분 미만, 더욱 바람직하게는 약 1분 미만, 보다 더욱 바람직하게는 약 10초 미만이다. 바람직하게는 방사선 조사는 당해 방법의 하나의 단계에서 수행하지만, 당해 방법의 하나 이상의 단계에서 방사선을 조사할 수 있기 때문에, 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들면, 당해 방법의 경우에 약 4초 동안의 일정한 단계를 선택하지만, 약 6초의 방사선 조사 시간을 목적하는 경우, 2단계의 방사선 조사 단계를 당해 방법에 삽입하여 적합한 방사선 조사를 제공할 수 있다.
필요한 방사선 조사 시간은 사용된 방사선의 강도, 선택된 예비중합체 및 사용된 특정 광개시제의 함수이다. 폴리(비닐 알콜) 예비중합체에 대한 바람직한 자외선 조사 강도는 약 1 내지 5mW/cm2, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 3.5mW/cm2, 보다 더욱 바람직하게는 약 2.8 내지 3.2mW/cm2이다. 바람직한 방사선 파장은 약 280 내지 약 380nm, 더욱 바람직하게는 약 305 내지 약 350nm이다. 취성 렌즈를 형성하는 것을 방지하기 위해, 방사선 공급원의 피크 파장은 바람직하게는 사용된 파장 범위 이내에 포함되지 않는다. 이러한 렌즈의 취성 문제를 방지하기 위해서는, 목적하는 사용된 파장 범위에 도달되도록 필터를 사용하는 것이 바람직하다.
바람직한 방사선 적용 방법은 렌즈 형성 캐비티의 외부 영역에 방사선을 차단하는 매스킹 수단을 사용하여 매스킹 수단으로 렌즈 가장자리를 한정함을 포함한다. 이러한 양태의 이점은 가장자리 윤곽을 정확하고 분명하게 조절하고, 가장자리 결함을 최소화 하며, 이후의 가장자리 공정을 필요로 하지 않는다는 것이다. 또한, 바람직하게는 금형을 서로 어느 정도의 거리 만큼 분리시켜 유지하여, 과량의 예비중합체가 제거될 수 있는 통로를 제공하는 얇은 고리 모양의 틈을 주변부를 따라 형성시킨다. 미국 특허원 제08/274,942호(하그만 등)에는, 몇가지 바람직한 금형 부분 배열과 디자인 뿐만 아니라 바람직한 방사선 적용 방법이 교시되어 있으며, 이러한 교시는 본원에서 참고로 인용한다.
5. 내부 렌즈 몸체 검사
중합 및/또는 가교결합에 이어서, 렌즈 제품을 성형 및/또는 포장방법의 다수의 단계 중 임의의 단계에서 자동 검사할 수 있다. 전체 렌즈를 1단계로 검사하는 것이 바람직한 반면, 특히 1단계 검사방법은 렌즈 지지 수단에 의한 화상 간섭(image interference)의 문제가 있기 때문에 항상 실용적이지는 않다. 또한, 실질적인 지지체 간섭없이 전체 렌즈를 검사할 수 있는 단계가 존재할지라도, 포장 전에 또 다른 검사가 필요한 방법에서는 이러한 단계가 충분히 앞서 수행될 수 있다. 따라서, 바람직한 양태에서, 렌즈의 중심부를 1단계로 검사한 후에 렌즈의 주변부, 즉 가장자리를 검사하거나, 렌즈의 주변부, 즉 가장자리를 검사한 후에 렌즈의 중심부를 1단계로 검사한다. 더욱 바람직한 양태에서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 렌즈의 몸체를 방사 단계 직후에 1단계로 검사한다.
렌즈의 몸체를 검사하는 바람직한 방법은 성형 도구 내의 렌즈의 각 열에 대하여 검사 카메라 및 관련 광원을 사용하는 것이다. 바람직한 조명 기술은 명시야(bright field) 조명이며, 여기에서는 결함부는 어둡게 나타나는 반면에 비결함부는 밝게 나타난다. 예를 들면, 도 4는 한 쌍의 검출기(62)와 (64)(예: CCD 카메라와 같은 카메라)가 렌즈 위쪽에 위치하는 렌즈 몸체 검사 시스템(60)을 나타내는 투시도이다. 10개의 정지 광원(66)이 렌즈 아래 쪽에 위치한다. 당해 양태에서, 각각의 검출기는 순서대로 5개의 렌즈를 검사한다.
작동시 광은 광원(66)으로부터 동시에 성형 캐비티(70)과 (72)를 통해 진행되고 검출기(62)와 (64)에 충돌된다. 검출기(62)와 (64)는 각각 시그널, 예를 들면, 렌즈의 디지탈 화상을 형성시키고, 이는 컴퓨터(74)로 전달된다. 첫번째 2개의 렌즈를 검사한 후, 검출기(62)와 (64)를 앞쪽으로(도 4에 화살표로 나타내었음) 분할 송출하여 다음의 2개의 렌즈를 검사한다. 컴퓨터(74)는 형성된 시그널을 하나 이상의 트레시홀드(threshold) 시그널 또는 기준값과 비교하여, 렌즈의 품질이 허용되는지의 여부를 결정한다. 컴퓨터로부터 다운스트림 제어기로 이어진 시그널을 기준으로 하여 다음 단계(들)에서 렌즈를 포장하거나 폐기시킨다.
6. 금형 개방
중합 및/또는 가교결합 단계, 바람직하게는 중심 몸체 검사 단계에 이어서, 도 5a와 도 5b에 나타낸 바와 같이 금형을 개방시킨다. 바람직하게는, 먼저 웅형 금형 하우징(80)을 직선 이동시켜 분리한 후, 자형 금형 하우징(82)으로부터 분절운동시켜 분리하여 금형을 개방시킨다. 직선 이동은 바람직하게는 도 5a에 나타낸 바와 같이 초기에는 비교적 느린 속도로 수행하여 웅형 금형 부분(84)를 자형 금형 부분(86)로부터 분리하며, 이 때 이들 금형 부분들 중 하나에 렌즈가 존재한다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 금형 부분을 분리하는 단계 동안 느린 속도로 직선 이동시킨 후, 도 5b에 나타낸 바와 같이 나머지 각도(r)(예: 180°)에 대하여 완전히 개방된 위치가 되도록 웅형 금형 하우징(80)을 비교적 빠른 속도로 분절운동시킨다.
금형 부분 분리 단계를 비교적 느린 속도로 수행하여 광학 결함, 예를 들면, 쉴리렌 광학 결함 또는 스트레이킹(streaking)을 최소화한다. 쉴리렌 광학 결함은 렌즈의 접힘이다. 쉴리렌 광학 결함은 금형 하우징 개방 속도가 너무 빠르면 발생하는 것으로 생각된다. 두 가지 금형 모두가 상응하는 렌즈 표면과 접촉된 경우, 렌즈의 스트레칭(stretching) 또는 풀링(pulling)만이 발생하므로, 하나 이상의 금형 부분이 렌즈로부터 분리될 때까지만 직선 이동이 초기에 느린 속도로 수행되는 것이 필요하다.
웅형 금형 하우징의 분절운동은 당해 분야에 공지된 임의의 갯수의 수단을 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 둘 이상의 전기 모터를 사용하여 두 가지 이상의 속도로 웅형 금형 하우징을 분절운동시킬 수 있다. 또는, 변속 조절기와 함께 전기 모터를 사용하여 분절운동 속도를 조절할 수 있다. 바람직한 양태에서는, 기계적 메카니즘(예; 전기 모터)을 작동시켜 금형을 느린 속도로 분리한 후, 전기 모토와 기어 메카니즘을 작동시켜 금형 분리 후에 웅형 금형 하우징을 빠른 속도로 분절운동시킨다. 분절운동 수단은 또한 당해 분야에 공지된 임의의 갯수의 수단, 예를 들면, 전기적 수단, 기계적 수단, 광학적 수단 또는 이들의 조합물을 사용하여 작동시킬 수 있다. 분절운동 속도는 지역적 프로그래밍 가능한 로직(logic) 제어기나 다수의 공정 단계 또는 모든 공정 단계의 이동을 조절하는 중앙 컴퓨터를 사용하여 정확하게 조절할 수 있다.
7. 금형 부분 세정
일단 금형 부분을 분리한 후, 용매, 바람직하게는 물을 금형 표면과 렌즈에 사용하여 미반응 예비중합체를 제거할 수 있다 . 도 6은 바람직한 성형 후의 세정 배치(90)의 단면도를 나타낸다. 물(92)을 금형 가장자리의 주변부 주위에 위치한 다수의 노즐(94)로부터 금형 표면에 분배시킬 수 있다. 각종 물-분배 노즐 또는 나이프-가장자리형 분배 노즐을 사용하여 적합하게 물을 분배시킬 수 있다. 분배된 물과 미반응 예비중합체는 금형 표면 바로 위에 위치한 진공 튜브(96)로 제거한다.
통상, 렌즈는 여전히 웅형 금형 부분에 부착되어 있으므로 도 6에는 자형 금형 부분 위에 남아 있는 렌즈를 나타내지 않았다. 그러나, 때때로 금형 부분을 분리시킨 후에 자형 금형 부분 위에 렌즈가 남아 있을 수 있다.
또한, 공기 스트림을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 다수의 공기 노즐을 금형의 주변부 주위에 위치시킬 수 있으며, 바람직하게는 2개의 물 분배 노즐 사이에 위치시킬 수 있다. 물 스트림과 함께 공기 스트림을 사용하면 금형을 가로질러 물을 분산시키는 데 도움이 될 수 있다. 또한, 렌즈 표면 위에서의 충돌 각도와 사용하는 공기의 유속을 적합하게 조정하여 렌즈를 한 곳에 보다 잘 유지시킬 수 있다.
명확하게도, 본 발명의 범위 내에서 다수의 세정 배치를 생각할 수 있다. 예를 들면, 유출 진공을 성형 표면의 주변부에 사용하면서 물이 중심부 안에 분배되도록 진공 튜브와 물 분배 노즐을 스위칭(switching)시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 도 6에 나타낸 바와 같은 성형 후의 세정 부품의 특정 배치에 제한되지는 않는다.
8. 자형 금형 부분의 습윤화
세정 단계에 이어서 액체, 예를 들면, 물 또는 염 용액을 자형 금형 표면에 사용하는 것이 바람직하다. 이 단계는 임의적이지만, 한 방울 또는 여러 방울의 물을 금형 부분에 가하여 렌즈에 윤활성을 제공함으로써 렌즈가 자형 금형 부분의 중심에 위치할 수 있도록 한다.
렌즈를 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 것은 이후의 단계에서 수행하는 작업을 위해 바람직하다. 특히, 이후의 하나 이상의 검사 단계를 위해 렌즈를 자형 금형 부분 내의 일정한 위치에 유지시키는 것이 바람직하다. 게다가, 렌즈를 자형 금형 부분의 일정한 위치에 위치시켜, 검사 및/또는 렌즈의 포장 단계로의 이송에 있어서 제거 아암(arm)에서의 렌즈의 위치가 일정하고 예상 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
이후에 수화를 필요로 하지 않는 물질로부터 렌즈를 성형하는 것이 바람직한 반면, 세정 단계 동안 사용된 진공에 의해 어느 정도 렌즈가 탈수될 수 있다. 따라서, 자형 금형 부분에 물을 가하는 또 다른 이점은 탈수를 방지하는 것이다.
따라서, 렌즈를 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 것은 제1 단계에서 렌즈에 액체를 분배시키고, 제2 단계로 렌즈를 분할 송출함으로써, 렌즈를 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 데 충분한 윤활성과 시간을 제공함으로써 달성할 수 있다. 한 양태에서는, 액체를 금형 부분의 중심에 분배시킬 수 있는 반면, 액체를 자형 금형 부분의 주변부를 따라 사용하여 전체 표면의 습윤화를 보다 더욱 보장할 수 있다. 일반적으로, 분배된 액체의 용적은 중요하지 않지만, 전형적으로는 약 0.01 내지 약 5.0㎖(바람직하게는 약 0.05 내지 0.20㎖)를 자형 금형 부분 위에 분배시킨다.
앞의 세정 단계를 중심 위치시키는 단계와 조합할 수 있음을 주목해야 한다. 즉, 렌즈 및/또는 금형 부분로부터 미반응 예비중합체를 세정하기 위해 수용액을 사용하면 금형 부분에 대한 렌즈의 부착력을 동시에 약화시킬 수 있다. 따라서, 세정과 블럭방지(즉, 렌즈-금형 분리)를 1단계로 수행하고자 하는 경우, 분배 압력, 분배 노즐 위치 및 노즐 대 렌즈 각도를 미반응 예비중합체를 제거하는 동시에 렌즈-금형 분리를 수행할 수 있도록 선택해야 한다.
게다가, 이 단계에서(즉, 금형 부분의 분리 후에) 렌즈는 자형 금형 부분 위에 존재하거나 부재할 수 있다. 따라서, 렌즈는 웅형 금형 부분 또는 자형 금형 부분 중 어느 하나 위에 남아 있을 수 있다. 렌즈가 자형 금형 부분 위에 존재하지 않고(전형적인 경우임) 자형 금형 부분이 실질적으로 건조 상태인 경우, 여전히 자형 금형 부분을 습윤시키는 것이 바람직하다. 이러한 습윤은 렌즈의 부착을 억제하고, 렌즈가 실질적으로 웅형 금형 부분로부터 자형 금형 부분로 이송되는 경우, 렌즈가 중심에 위치하는 것을 증진시킨다.
위에서 언급한 바와 같이, 유럽 특허원 제637,490호(미국 특허원 제08/274,942호의 우선권)의 금형 마스킹 방법이 본 발명에 따르는 바람직한 성형방법이다. 당해 방법의 바람직한 양태에서, 금형의 성형 표면의 외부 영역은 금속 마스크(즉, 비성형 표면 영역 내의 크롬 피막)를 사용하여 방사선의 충돌로부터 차단시킨다. 금속 마스크의 손상(예: 용해)을 방지하기 위해, 사용된 물(세정 액체와 렌즈를 중심에 위치시키는데 사용되는 액체 둘 다)의 전도율은 바람직하게는 약 100microSiemens 이상, 더욱 바람직하게는 약 150microSiemens 이상이다.
9. 웅형 금형으로부터 자형 금형으로의 렌즈의 이송
렌즈를 금형으로부터 포장 단계로 이송하기 전, 모든 렌즈의 정확한 위치를 알고 있어야 한다. 각각의 렌즈는 웅형 금형 부분 또는 자형 금형 부분 중 어느 하나에 부착되어 있을 수 있다. 전형적으로 렌즈는 웅형 금형 부분에 부착되어 있다. 게다가, 하나 이상의 렌즈 금형 부분 표면을, 예를 들면, 플라즈마 도포에 의해 처리하여 렌즈와 선택된 금형 부분 사이의 부착력을 증가시키거나 감소시켜, 렌즈가 선택된 금형 부분 속에 위치할 가능성을 증가시킬 수 있다.
모든 렌즈를 자형 금형 부분 속에 위치시키기 위해, 당해 방법은 렌즈를 웅형 금형 부분로부터 자형 금형 부분로 이송하는 단계를 포함할 수 있다. 도 7a 내지 7c는 웅형 금형 부분 위의 렌즈를 자형 금형 부분로 이송하는 바람직한 자동 공정을 나타내는 횡단면도이다. 도 7a에서, 웅형 금형 부분(106) 위쪽에 위치한 로봇 아암(102)이 렌즈(104)를 집어올려서 웅형 금형 부분(106) 위에 존재하는 렌즈를 웅형 금형 부분(106)로부터 꺼낸다. 바람직하게는 로봇 아암(102)에는 진공 라인과 전기적으로 조절할 수 있는 밸브가 장착되어 있어 렌즈를 집어올리고 이후에 렌즈를 내려놓을 수 있다.
도 7b는 제1 로봇 아암(102)이 제2 로봇 아암(108)과 대면하는 위치로 회전하는 것을 나타낸다. 제1 로봇 아암(102)의 진공 밸브가 폐쇄되고 이와 거의 동시에 제2 로봇 아암(108)의 진공 밸브가 개방될 때, 렌즈(104)가 자형 금형 부분(110)의 위쪽에 일반적으로 위치하는 제2 로봇 아암(108)에 이송된다.
도 7c에서, 제2 로봇 아암(102)이 화살표로 나타낸 바와 같이 아래 쪽으로 회전하여 렌즈(104)를 자형 금형 부분(110)를 따라 정렬시킨다. 일단 렌즈와 금형 부분이 정렬되면, 진공 밸브를 개방하여 렌즈(104)가 자형 금형 부분(110) 속으로 내려놓는다.
바람직하게는, 렌즈가 금형 위에 존재하거나 부재하거나에 상관없이 모든 웅형 금형에 대해 이 단계를 수행한다. 거의 대부분의 경우, 자형 금형 부분은 렌즈를 함유하지 않는다. 그러나, 당해 방법에서는 모든 웅형 금형 부분에 이 단계를 획일적으로 적용함으로써, 모든 렌즈가 자형 금형 부분 속에 위치하도록 한다.
당연히, 위에 기재된 이송 공정을 여러 가지로 변화시키는 것을 고려해 볼 수 있다. 예를 들면, 렌즈를 내려놓을 때, 단지 진공을 중단시키기 보다는 포지티브 압력을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 포지티브 압력은 단지 정수력(hyrostatic force) 또는 기타 힘 때문에 렌즈가 로봇 아암에 부착되지 않게 한다. 본 발명의 범위 내에는 각종 기타 이송 시스템이 포함된다.
10. 임의의 정지 위치
당해 방법의 모든 단계 이후에, 당해 방법에 하나 이상의 도구로 이루어진 버퍼(buffer)를 제공하도록 도구를 정지 위치로 분할 송출한다. 이 배치는 도구 대체, 즉 도구를 용이하게 제거하고 새로운 광학 배율로 금형을 유지하는 도구로 대체할 수 있는 하나 이상의 위치를 제공하는 데 유리할 수 있다.
이론적으로 임의의 2단계 사이에 하나 이상의 정지 위치를 삽입할 수 있는 반면, 특정 위치는 기타 위치보다 더욱 유리할 수 있다. 예를 들면, 예비중합체 분배 단계 직후에 정지 위치를 삽입하는 것이 본 발명에 속하지만, 일반적으로 바람직하지 않다. 예비중합체 분배에 이어서, 가교결합 및/또는 중합 단계로 즉시 분할 송출하여 지연과 관련된 잠재적 결함(예비중합체의 탈수)을 방지하는 것이 바람직하다.
11. 렌즈를 중심에 위치시키는 단계
위에서 언급한 바와 같이, 수용액, 특히 탈이온수를 바람직하게는 자형 금형 부분에 사용하여 렌즈와 금형 부분 표면에 윤활성을 제공함으로써, 렌즈를 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 것을 돕는다. 이와 같이 일정하게 렌즈를 중심에 위치시키는 것은 렌즈의 다운스트림 검사와 렌즈의 포장 공정으로의 이송과 관련된 문제들을 감소시킨다.
수용액을 자형 금형 표면에 사용하여 렌즈와 자형 금형 부분의 금형 표면에 윤활성을 제공하는 반면, 전형적으로, 렌즈를 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 것을 증진시키는 데에는 보다 많은 것이 필요하다. 특히, 중력에 의해 렌즈가 자형 금형 부분의 중심에 위치하게 하기 위해서는, 수용액을 사용한 후에 자형 금형 부분에 약간의 이동과 추가의 공정 전의 약간의 지체 시간을 제공하는 것이 바람직하다.
바람직한 양태에서는, 렌즈와 자형 금형 부분에 어떠한 작업도 수행하지 않으면서 렌즈가 자체적으로 중심에 위치하는 중심부(centering station)를 제공한다. 단지, 렌즈와 자형 금형 부분을 중심부 주위로 이동시키는 컨베이어의 움직임만으로 자형 금형 부분 내에서 렌즈가 자체적으로 중심에 위치할 수 있게 하는 데 전형적으로 충분하다. 그러나, 중심에 위치시키는 단계 동안 렌즈를 함유하는 자형 금형 부분에 특정 형태의 에너지(예: 약한 진동 또는 동요)를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이용하는 기술에 상관없이, 렌즈를 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 특정 수단이 바람직하다.
12. 렌즈 제거와 물방울 제거
웅형 대 자형 이송 단계(9)에 이어서 검사 및/또는 포장하는 동안, 당해 분야에 공지된 임의의 다수의 수단을 사용하여 자형 금형 부분로부터 렌즈를 꺼낼 수 있다. 렌즈 이송공정에서 사용한 것과 유사한, 진공 라인과 조절 밸브가 장착된 로봇 이송 아암을 사용하여 자형 금형 부분로부터 렌즈를 꺼낼 수 있다.
렌즈의 검사 단계 전에 바람직하게는 표면 물방울을 제거한다. 렌즈 위의 물방울은 광학적 변형(distortion)을 유발하여 부주의하면 가장자리 검사공정 동안 렌즈를 부적합한 것으로 선택할 수 있다. 따라서, 로봇 이송 아암으로 렌즈를 잡고 있는 동안, 바람직하게는 렌즈에 온화한 공기 스트림을 사용한다.
그러나, 과량의 공기 또는 습도가 매우 낮은 공기를 사용하면 렌즈가 탈수될 수 있다. 윤곽에 있어서, 수화된 렌즈 가장자리는 원형이다. 불행하게도, 약간 탈수되더라도 렌즈 형태가 변하여, 윤곽에 있어서, 렌즈 가장자리가 원형으로부터 변형되고 렌즈 가장자리의 자동 검사에 손상을 준다. 따라서, 바람직하게는 습윤 공기를 렌즈에 취입시켜 렌즈를 탈수시키기 않고 부착된 물방울을 제거한다. 공기 습도는 바람직하게는 약 40%RH 이상, 더욱 바람직하게는 약 60 내지 80%RH이다.
13. 렌즈 가장자리 검사
위에서 언급한 바와 같이, 바람직한 양태는 렌즈를 로봇 아암을 사용하여(예: 진공을 이용함) 중심을 잡은 상태에서 렌즈 주변부를 검사함을 포함한다. 도 8은 렌즈(112)가 로봇 아암(114)에 의해 유지된 상태에서 검사를 수행하는 바람직한 가장자리 검사 시스템(110)을 나타낸다. 로봇 아암(114)은 주변부의 광원(116)이 렌즈(112)의 가장자리를 적합하게 노광시킬 수 있는 위치가 되도록 아래 방향으로 분할 송출된다. 검출기(118), 예를 들면, 디지탈 카메라는 렌즈(112)와 광원(116)의 아래 쪽에 위치한다. 카메라(118)에 의해 형성된 화상(들)은 렌즈 가장자리가 품질 규격을 만족시키는지 아닌지를 측정하기 위해 컴퓨터(120)로 전송한다.
상세하게는, 바람직한 렌즈 주변부 검사방법은 아래와 같이 수행한다. 광원(116)[예: 광섬유 고리 광선(fiber optic ring light)]을 선택하여 렌즈 가장자리를 입사 각도로 충돌하는 광선에 의해 노광시킬 수 있도록 위치시킨다. 카메라(118)는 광원(116)을 통해 렌즈(112)의 사진을 찍는다. 렌즈 가장자리에 의해 입사광 일부가 카메라 조리개 속으로 산란된다. 따라서, 화상은 어두운 배경에 대해 밝게 나타난다. 2개의 카메라를 10개의 렌즈에 대하여 5회 분할 송출한다.
검사 과정 동안, 렌즈는 실질적으로 정지 상태로 유지시키는 것이 유리하다. 바람직한 양태에서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 렌즈를 로봇 아암(114)에 의해 중심을 안정화시킨다. 게다가, 도 8의 양태에서는 안정화 아암(115)에 의해 렌즈 주변부를 안정화시킨다.
예를 들면, 로봇 아암의 진공을 제거하여 렌즈를 폐기 상자 속으로 떨어뜨림으로써, 검사 직후에 렌즈를 불합격 처리할 수 있다. 또는, 결함 렌즈를 다운스트림 지점에서 불합격 처리할 수 있다. 예를 들면, 결함 렌즈를 최종 포장 용기 속으로 분배시키기 직전에 방출 및 폐기시킬 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 품질이 양호한 렌즈를 최종 포장 용기 속으로 분배시키는 위치 다음의 위치에서 결함 렌즈를 방출시킨다. 이러한 기술의 이점은 렌즈 몸체의 중심 부분의 결함 때문에 일찌기 불합격 처리된 렌즈를 포함한 모든 렌즈의 폐기를 이 지점에서 통합시켜 수행할 수 있다는 것이다.
도 8은 단일 렌즈의 검사를 도시한다. 렌즈의 전체 열(예: 2열×5행)는 일련의 카메라와 조명 열로 검사할 수 있고, 이 때, 각각의 렌즈에 대하여 하나의 카메라와 광원을 사용한다. 그러나, 더욱 효율적인 방법은 렌즈의 각 열에 대하여 하나의 카메라와 광원을 사용함을 포함한다. 따라서, 렌즈 열 아래 쪽에 위치하는 2개의 카메라가 2열의 렌즈에 걸쳐서 분할 송출될 수 있다. 카메라가 렌즈 아래 위치로 분할 송출될 때, 렌즈를 잡고 있는 로보트 아암이 (위쪽으로부터) 아래로 분할 송출된다. 이러한 방식으로, 당해 방법에 있어서, 더 가격이 비싼 부품, 즉 카메라의 필요한 갯수가 더 감소된다.
14. 포장/스크랩 폐기 공정으로의 렌즈의 이동
이전의 주변부 또는 중심부 검사 단계 중 어느 하나로부터 불합격으로 판정된 렌즈는 고품질 렌즈의 포장 단계와 동시에 또는 직전에, 바람직하게는 고품질 렌즈의 포장 단계 이후에 폐기할 수 있다. 이는 초기의 몸체 및 주변부 검사 공정에 의해 폐기할 것으로 판정된 렌즈의 위치를 저장 및 전달하는 데이타베이스를 사용하여 수행할 수 있다.
당해 공정의 바람직한 방법은 먼저, 가장자리 검사에 이어서 렌즈를 잡고 있는 로봇 아암을 일련의 각각의 콘택트 렌즈 포장 용기가 실린 컨베이어 위쪽으로 이동시킴을 포함한다. 불합격 렌즈들의 위치를 기억하고 있는 컴퓨터는 합격 품질을 갖는 것으로 결정된 렌즈 밑으로 각각의 콘택트 렌즈 포장 용기를 앞쪽으로 분할 송출하여 위치시키도록 켄베이어에 신호를 전달한다. 그러나, 렌즈가 가장자리 또는 몸체 결함 중 어느 하나 때문에 불합격인 것으로 선택되면, 컴퓨터는 각각의 콘택트 렌즈 포장을 앞쪽으로 분할 송출하라는 신호를 컨베니어에 전달하지 않는다. 컴퓨터의 컨베이어 분할 송출 신호 발생 여부에 상관없이, 이어서 컴퓨터는(예를 들면, 진공 밸브를 폐쇄시켜) 로봇 아암으로부터 렌즈를 내려놓으라는 신호를 보낸다. 포장 컨베이어가 앞쪽으로 분할 송출되면, 렌즈는 이후의 분배 포장 용기 속으로 떨어진다.
바람직한 양태에서, 저품질 렌즈는 포장 전단계에서 폐기할 수 있다. 당해 양태는 포장 컨베이어로부터 공간적으로 분리된 스크랩 상자 위치를 제공하여, 불합격 폐기 단계 및 포장 단계 둘 다에 관하여 이점을 제공한다.
저품질 렌즈의 불합격 폐기 단계에 대하여 다수의 조절 시스템을 생각할 수 있는 반면, 한 위치에서 모든 저품질 렌즈를 폐기하는 것은 이점이 있다. 예를 들면, 이 방법은 스크랩 수집과 폐기를 위해 단지 한 위치만을 필요로 하므로, 스크랩 용기 수와 이와 관련된 공간 사용율을 최소화한다. 그러나, 본 발명은 저품질 렌즈의 폐기를 위한 선택된 위치로 제한되지는 않는다.
15. 염 분배 및 포장 밀봉
콘택트 렌즈를 각각의 렌즈 포장 용기 속에 넣은 후, 염을 포장 용기에 가한다. 또는, 염을 렌즈 포장 용기에 가한 후, 렌즈를 포장 용기 속으로 넣을 수 있다.
바람직한 예비중합체(아래 참고)를 가교결합시켜 렌즈를 형성시키는 경우, 포장 용기 속에 비교적 pH가 높은 염이 요구된다. pH가 약 7 내지 약 9인 겻이 바람직하다. 비교적 pH가 높은 염을 사용하여 바람직한 폴리(비닐 알콜) 주쇄 상의 그룹들의 가수분해를 완료시킨다. 바람직하게는, 포장 용기 밀봉에 이어서 오토클레이브 처리하는 동안 pH를 생리학적으로 허용되는 pH까지 낮춘다.
일단, 염과 렌즈를 포장 용기에 넣은 후, 밀봉재를 포장 용기에 박리 가능한 상태로 부착시킬 수 있다. 바람직하게는 호일 또는 중합체 필름 또는 이들의 조합물을 박리 가능한 밀봉재로서 포장 용기에 사용할 수 있다. 밀봉 필름을 다양한 방법, 예를 들면, 가열 밀봉, 가압 밀봉 또는 다수의 임의의 접착제 사용을 통해 포장 용기에 박리 가능한 상태로 부착시킬 수 있다.
바람직한 콘택트 렌즈 포장 용기는 본원에서 참고로 인용하는 시바-가이기 코포레이션(Ciba-Geigy Corporation)에 양도된 미국 특허 제5,409,104호에 기재되어 있다.
16. 금형 세정 및 건조
성형 도구로부터 렌즈를 꺼낸 후, 성형 도구를 도구 세정 단계로 분할 송출한다. 포장하고자 하는 렌즈가 존재하지 않기 때문에, 즉 이 단계에서 금형 부분 위에 남아 있는 유일한 렌즈는 스크랩이기 때문에, 비교적 높은 압력의 물 스트림으로 성형 도구를 세척할 수 있다. 우선, 성형 도구를 완전히 세척하여, 예를 들면, 강하게 부착된 렌즈 부분이나 바람직하지 않은 임의의 물질과 같은 모든 부스러기를 제거한다. 이어서, 바람직하게는 공기 스트림을 사용함과 동시에 약간의 감압을 이용하여 건조시켜 남은 수분을 제거한다.
바람직한 시스템에서, 공기 분사기(air jet)를 각각의 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분의 주변부 주위에 배치시킨다. 진공 배출 튜브를 각각의 금형 부분 중심 위쪽에 위치시켜 남은 물방울을 제거한다. 또는, 주변부에 진공을 사용하여 수분을 제거하면서 공기 분사기를 중심부에 사용할 수 있다. 게다가, 공기 스트림을 적합하게 조정하는 경우, 진공 배출을 생략할 수 있다.
성형 도구를 완전히 세척 및 건조시킨 후, 바람직하게는 예비중합체 분배 위치로 분할 송출하여 또 다른 제조 사이클을 준비한다.
17. 순환되는 일련의 제조 단계
본 발명의 안용 렌즈 제조방법의 다수의 양태의 특히 유리하고 신규한 면은 하나 이상의 일련의 제조 단계들이 순환된다는 것이다. 일련의 직선상의 제조 단계를 통해 1회용 플라스틱 금형을 사용하여 렌즈를 제조하는 전형적인 성형 렌즈 제조방법과는 대조적으로, 본 발명의 제조방법은 하나 이상의 순환공정을 이용하여 공정 및 제품 일관성에 이점을 제공하고 재료 및 시간 소비를 감소시킨다.
바람직하게는, 일련의 둘 이상의 순환공정으로 렌즈를 제조한다. 바람직한 양태에서, 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 포함하는 재사용 가능한 금형 속에 액체 예비중합체를 분배시키는 단계, 렌즈를 성형시키는 단계 및 금형 부분을 분리시키는 단계를 포함하는 제1 반복 사이클에 의해 렌즈를 제조한다. 당해 바람직한 양태는 렌즈를 꺼내어 포장 공정으로 이송하는 제2 반복 사이클을 추가로 포함한다.
하나 이상의 반복 사이클은 바람직하게는 렌즈를 검사하는 단계를 포함한다. 바람직한 양태에서, 제1 반복 사이클에서 렌즈의 중심부를 검사하고, 제2 반복 사이클에서 주변부(들)를 검사한다.
도 9는 렌즈 제조 단계가 2개의 순환공정을 포함하는 바람직한 양태를 도시한 것이다. 제1 순환공정은 예비중합체를 자형 금형 부분에 분배시키는 단계로부터 출발하여, 이어서,
웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 합체화하는 (즉, 폐쇄시키는) 단계,
(예를 들면, UV 방사를 이용하여) 렌즈를 성형시키는 단계,
렌즈를 검사하고 금형 부분들을 분리시키는 단계,
렌즈의 금형 부분에 대한 부착력을 감소시키고 렌즈로부터 미반응 예비중합체를 세척하는 단계,
자형 금형 부분을 습윤화시키는 단계,
웅형 금형 부분의 렌즈를 자형 금형 부분로 이송하는 단계 및
금형 부분을 세정하는 단계를 수행한다.
금형 부분을 세정한 후, 금형 부분을 다시 예비중합체 분배 단계로 분할 송출한다.
도 9의 양태에서, 렌즈를 중심에 위치시키는 단계에 이어서, 제2의 일련의 순환공정 단계에서 렌즈를 집어올려서 꺼낸다. 렌즈를 집어올려서 내려놓은 후 렌즈를 검사하고, 고품질 렌즈를 포장 용기 속으로 넣은 후, 불합격 렌즈를 폐기한다.
광범위한 다양한 순환공정 단계 배치는 본원에 광범위하게 기재되어 있음을 고려하여 당해 분야의 보통의 숙련가들이 알 수 있음을 주목해야 한다.
따라서, 본 발명의 가장 광범위한 범위는 앞에 기재된 공정 단계의 특정 배열에 제한되지는 않는다.
B. 바람직한 예비중합체 물질
본 발명은 본원에 또한 예비중합체로서 언급되어 있는 특정 가교결합성 및/또는 중합성 물질에 제한되지는 않는다. 그러나, 특정 예비중합체는 본 발명의 바람직한 양태에 따라 바람직하다. 본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 데 바람직한 예비중합체는 수용성이며 가교결합성 그룹을 포함하는 예비중합체가다. 특히, 바람직한 예비중합체는 시바-가이기 코포레이션에 양도된 뮐러 비트의 1996년 4월 16일자 미국 특허 제5,508,317호에 기재된 예비중합체를 포함한다. 미국 특허 제5,508,317호 전면을 본원에서 참고로 인용한다.
미국 특허 제5,508,317호에 기재되어 있는 바람직한 예비중합체 그룹은 특정 %의 1,3-디올 단위가 중합성이지만 중합되지 않은 라디칼을 제2 위치에 갖는 1,3-디옥산으로 개질된 1,3-디올 기본 구조를 포함하는 것들이다. 특히, 중합성 라디칼은 중합성 그룹이 질소 원자에 결합되어 있는 아미노알킬 라디칼이다.
바람직하게는, 예비중합체는, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, 화학식(I)의 단위(여기서, R은 탄소수 8 이하의 저급 알킬렌이고, R1은 수소 또는 저급 알킬이고, R2는 바람직하게는 탄소수 25 이하의, 올레핀성 불포화 전자 구인성 공중합성 라디칼이다)를 약 0.5 내지 약 80% 포함하는 중량 평균 분자량(MW)이 약 2,000 이상인 폴리비닐 알콜 유도체이다. R2는, 예를 들면, 화학식 R3-CO-의 올레핀성 불포화 아실 라디칼(여기서, R3은 탄소수 2 내지 24, 바람직하게는 2 내지 8, 특히 바람직하게는 2 내지 4의 올레핀성 불포화 공중합성 라디칼이다)이다. 또 다른 양태에서, 라디칼 R2는 화학식 -CO-NH-(R4-NH-CO-O)q-R5-O-CO-R3(II)의 라디칼(여기서, q는 0 또는 1이고, R3은 위에 기재된 바와 동일하고, R4와 R5는 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 8의 저급 알킬렌, 탄소수 6 내지 12의 아릴렌, 탄소수 6 내지 10의 포화 2가 지환족 그룹, 탄소수 7 내지 14의 아릴렌알킬렌 또는 알킬렌아릴렌 또는 탄소수 13 내지 16의 아릴렌알킬렌아릴렌이다)이다.
따라서, 특히 바람직한 예비중합체는, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, 화학식(III)의 단위(여기서, R은 저급 알킬렌이고, R1은 수소 또는 저급 알킬이고, p는 0 또는 1이고, q는 0 또는 1이고, R3은 탄소수 2 내지 8의 올레핀성 불포화 공중합성 라디칼이고, R4와 R5는 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 8의 저급 알킬렌, 탄소수 6 내지 12의 아릴렌, 탄소수 6 내지 10의 포화 2가 지환족 그룹, 탄소수 7 내지 14의 아릴렌알킬렌 또는 알킬렌아릴렌 또는 탄소수 13 내지 16의 아릴렌알킬렌아릴렌이다)를 약 0.5 내지 약 80% 포함하는 중량 평균 분자량이 약 2,000 이상인 폴리비닐 알콜 유도체이다.
저급 알킬렌 R은 바람직하게는 탄소수 8 이하이고 직쇄형 또는 측쇄형일 수 있다. 적합한 예에는, 옥틸렌, 헥실렌, 펜틸렌, 부틸렌, 프로필렌, 에틸렌, 메틸렌, 2-프로필렌, 2-부틸렌 및 3-페닐렌이 포함된다. 저급 알킬렌 R은 바람직하게는 탄소수 6 이하, 특히 바람직하게는 탄소수 4 이하이다. 메틸렌과 부틸렌이 특히 바람직하다.
R1은 바람직하게는 수소이거나 탄소수 7 이하의 저급 알킬이고, 특히 탄소수 4 이하의 저급 알킬이고, 특히 수소이다.
저급 알킬렌인 R4와 R5는 바람직하게는 탄소수 2 내지 6이고, 특히 직쇄형이다. 적합한 예에는 프로필렌, 부틸렌, 헥실렌, 디메틸에틸렌이 포함되고, 특히 바람직하게는 에틸렌이다.
아릴렌인 R4와 R5는 바람직하게는 치환되지 않거나 저급 알킬 또는 저급 알콕시로 치환된 페닐렌이고, 특히 1,3-페닐렌 또는 1,4-페닐렌 또는 메틸-1,4-페닐렌이다.
포화 2가 지환족 그룹인 R4와 R5는 바람직하게는 사이클로헥실렌 또는 사이클로헥실렌-저급 알킬렌, 예를 들면, 치환되지 않거나 하나 이상의 메틸 그룹으로 치환된 사이클로헥실렌메틸렌, 예를 들면, 트리메틸사이클로헥실렌메틸렌, 예를 들면 2가 이소포론 라디칼이다.
알킬렌아릴렌 또는 아릴렌알킬렌인 R4와 R5의 아릴렌 단위는 바람직하게는 치환되지 않거나 저급 알킬 또는 저급 알콕시로 치환된 페닐렌이고, 이들의 알킬렌 단위는 바람직하게는 저급 알킬렌, 예를 들면, 메틸렌 또는 에틸렌, 특히 메틸렌이다. 따라서, 이들 라디칼 R4와 R5는 바람직하게는 페닐렌메틸렌 또는 메틸렌페닐렌이다.
아릴렌알킬렌아릴렌인 R4와 R5는 바람직하게는 알킬렌 단위의 탄소수가 4 이하인 페닐렌-저급 알킬렌-페닐렌, 예를 들면, 페닐렌에틸렌페닐렌이다.
라디칼 R4와 R5는 바람직하게는 서로 독립적으로 탄소수 2 내지 6의 저급 알킬렌, 치환되지 않거나 저급 알킬로 치환된 페닐렌, 치환되지 않거나 저급 알킬로 치환된 사이클로헥실렌 또는 사이클로헥실렌-저급 알킬렌, 페닐렌-저급 알킬렌, 저급 알킬렌-페닐렌 또는 페닐렌-저급 알킬렌-페닐렌이다.
본 발명의 범위 내에서, 라디칼 및 화합물과 관련된 용어 "저급"은 달리 정의하지 않는 한, 탄소수 7 이하, 바람직하게는 탄소수 4 이하의 라디칼 또는 화합물이다. 저급 알킬은 특히 탄소수 7 이하, 바람직하게는 탄소수 4 이하이고, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 3급-부틸이다.
저급 알콕시는 특히 탄소수 7 이하, 바람직하게는 탄소수 4 이하이고, 예를 들면, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 또는 3급-부톡시이다.
탄소수 2 내지 24의 올레핀성 불포화 공중합성 라디칼인 R3은 바람직하게는 탄소수 2 내지 24의 알케닐, 특히 탄소수 2 내지 8의 알케닐, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 알케닐이고, 예를 들면, 에테닐, 2-프로페닐, 3-프로페닐, 2-부테닐, 헥세닐, 옥테닐 또는 도데세닐이다. 에테닐과 2-프로페닐이 바람직하여, 그룹 -CO-R3은 아크릴산 또는 메타크릴산의 아실 라디칼이다.
2가 그룹인 -R4-NH-CO-O-는 q가 1인 경우에 존재하고, q가 0인 경우에 부재한다. q가 0인 예비중합체가 바람직하다.
2가 그룹인 -CO-NH-(R4-NH-CO-O)q-R5-O-는 p가 1인 경우에 존재하고, p가 0인 경우에 부재한다. p가 0인 예비중합체가 바람직하다.
p가 0인 예비중합체에서, q는 바람직하게는 0이다. p가 1이고 q가 0이고 R5가 저급 알킬렌인 예비중합체가 특히 바람직하다.
바람직한 예비중합체는, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, R이 탄소수 6 이하의 저급 알킬렌이고, p가 0이고, R3이 탄소수 2 내지 8의 알케닐인 화학식 III의 단위를 약 0.5 내지 약 80% 포함하는 중량 평균 분자량이 약 2,000 이상인 폴리비닐 알콜 유도체이다.
더욱 바람직한 예비중합체는, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, R이 탄소수 6 이하의 저급 알킬렌이고, p가 1이고, q가 0이고, R5가 탄소수 2 내지 6의 저급 알킬렌이고, R3이 탄소수 2 내지 8의 알케닐인 화학식 III의 단위를 약 0.5 내지 약 80% 포함하는 중량 평균 분자량이 약 2,000 이상인 폴리비닐 알콜 유도체이다.
또한, 더욱 바람직한 예비중합체는, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, R이 탄소수 6 이하의 저급 알킬렌이고, p가 1이고, q가 1이고, R4가 탄소수 2 내지 6의 저급 알킬렌, 치환되지 않거나 저급 알킬로 치환된 페닐렌, 치환되지 않거나 저급 알킬로 치환된 사이클로헥실렌 또는 사이클로헥실렌-저급 알킬렌, 페닐렌-저급 알킬렌, 저급 알킬렌-페닐렌 또는 페닐렌-저급 알킬렌-페닐렌이고, R5가 탄소수 2 내지 6의 저급 알킬렌이고, R3이 탄소수 2 내지 8의 알케닐인 화학식 III의 단위를 약 0.5 내지 약 80% 포함하는 중량 평균 분자량이 약 2,000 이상인 폴리비닐 알콜 유도체이다.
바람직한 예비중합체는, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, 화학식 III의 단위를 약 0.5 내지 약 80%, 특히 약 1 내지 50%, 바람직하게는 약 1 내지 25%, 바람직하게는 약 2 내지 15%, 특히 바람직하게는 약 3 내지 10% 포함하는 중량 평균 분자량이 약 2,000 이상인 폴리비닐 알콜 유도체이다. 콘택트 렌즈 제조에 사용되는 바람직한 예비중합체는, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, 화학식 III의 단위를 특히 약 0.5 내지 약 25%, 특히 약 1 내지 15%, 특히 바람직하게는 약 2 내지 12% 포함한다.
바람직한 예비중합체를 수득하기 위해 유도시킬 수 있는 폴리비닐 알콜의 분자량은 바람직하게는 10,000 이상이다. 상한으로서 폴리비닐 알콜의 분자량은 1,000,000 이하일 수 있다. 바람직하게는, 폴리비닐 알콜의 분자량은 300,000 이하, 특히 약 100,000 이하, 특히 바람직하게는 약 50,000 이하이다.
본 발명에 따라 적합한 폴리비닐 알콜은 일반적으로 폴리(2-하이드록시)에틸렌 구조를 갖는다. 그러나, 또한 폴리비닐 알콜은, 예를 들면, 비닐 아세테이트/비닐렌 카보네이트 공중합체의 염기 가수분해에 의해 수득될 수 있는 1,2-디하이드록시에틸렌 공중합체 단위와 같은 1,2-글리콜의 형태로 하이드록시 그룹을 포함할 수 있다.
또한, 바람직한 예비중합체를 수득하기 위한 폴리비닐 알콜은 에틸렌, 프로필렌, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 디메타크릴아미드, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 비닐피롤리돈, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 알릴 알콜, 스티렌 또는 이와 유사한 통상적으로 사용되는 공단량체로 이루어진 공단량체 단위를 낮은 비율, 예를 들면, 20% 이하, 바람직하게는 5% 이하 포함할 수도 있다.
예를 들면, 비놀(Vinol)R107[제조사: 에어 프로덕츠(Air Products)](MW=22,000 내지 31,000, 가수분해도 98 내지 98.8%), 폴리사이언시즈(Polysciences) 4397(MW=25,000, 가수분해도 98.5%), BF 14[제조사: 챤 츈(Chan Chun)], 엘바놀(Elvanol)R90-50[제조사: 듀퐁(DuPont)], UF-120[제조사: 유니티카(Unitika)], 모비올(Moviol)R4-88, 10-98 및 20-98[제조사: 훽스트(Hoechst)]와 같은 시판 폴리비닐 알콜을 사용할 수 있다. 기타 제조업체는, 예를 들면, 니폰 고세이(Nippon Gohsei)[고세놀(Gohsenol)R], 몬산토(Monsanto)[겔바톨(Gelvatol)R], 왁커(Wacker)[폴리비올(Polyviol)R] 및 일본 제조업체인 구라레(Kuraray), 덴키(Denki) 및 신에쓰(Shin-Ets)이다. 본원에서 참조하는 분자량은 달리 특정화하지 않는 한, 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 중량 평균 분자량(MW)이다.
이미 언급한 바와 같이, 예를 들면, 가수분해된 에틸렌/비닐 아세테이트(EVA) 또는 염화비닐/비닐 아세테이트, N-비닐피롤리돈/비닐 아세테이트 및 말레산 무수물/비닐 아세테이트의 형태로 수득되는 가수분해된 비닐 아세테이트의 공중합체를 사용할 수도 있다.
일반적으로 폴리비닐 알콜은 상응하는 폴리비닐 아세테이트 단독 중합체를 가수분해시켜 제조한다. 바람직한 양태에서, 바람직한 예비중합체를 수득하기 위한 폴리비닐 알콜은 폴리비닐 아세테이트 단위를 50% 미만, 특히 20% 미만 포함한다. 바람직한 예비중합체를 수득하기 위한 폴리비닐 알콜 내의 아세테이트 잔기 단위 의 바람직한 양은, 비닐 알콜 단위와 아세테이트 단위의 총량을 기준으로 하여, 약 3 내지 20%, 바람직하게는 약 5 내지 16%, 특히 약 10 내지 14%이다.
화학식 III의 단위를 포함하는 화합물은 본래 공지된 방법으로 제조할 수 있다.
화학식 I과 화학식 II의 예비중합체는 특히 안정하다. 게다가, 화학식 I과 화학식 II의 예비중합체는 본래 공지된 방법, 예를 들면, 아세톤을 사용한 침전법, 투석 또는 한외 여과(ultrafiltration)로 정제할 수 있으며, 특히 한외 여과가 바람직하다. 정제방법으로 화학식 I과 화학식 II의 예비중합체를 매우 순수한 형태, 예를 들면, 반응 생성물을 전혀 포함하지 않거나 실질적으로 포함하지 않는 농축 수용액의 형태로 수득할 수 있다.
화학식 I과 화학식 II의 예비중합체는 특히 광가교결합에 의해 매우 효율적이고 조절 가능한 방식으로 가교결합된다.
화학식 I 또는 화학식 II의 단위를 포함하는 예비중합체를 추가의 비닐계 공단량체의 존재 또는 부재하에 광가교결합시켜 성형품을 제조할 수 있다. 이들 중합체는 수불용성이다.
광가교결합의 경우, 라디칼 가교결합을 개시시킬 수 있는 광개시제를 가하는 것이 적합하다. 광중합은 용매, 바람직하게는 물의 존재하에 수행할 수 있다.
적합하게는 비닐계 공단량체를 추가로 가한 후에 바람직한 정제 단계인 한외 여과에 의해 수득할 수 있는 바람직한 예비중합체의 수용액으로부터 광가교결합을 직접 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 약 15 내지 40%의 수용액을 광가교결합시킬 수 있다.
본 발명에 따라 광가교결합에서 추가로 사용할 수 있는 비닐계 공단량체는 친수성 비닐계 공단량체, 소수성 비닐계 공단량체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 특히 적합한 비닐계 공단량체는 콘택트 렌즈의 제조시 통상적으로 사용되는 것들을 포함하며, 당해 분야의 보통의 숙련가들에게 공지되어 있다.
일반적으로, 화학식 I 또는 화학식 II의 단위당 전형적인 비닐계 단량체 약 0.01 내지 80단위가 반응한다.
비닐계 단량체를 사용하는 경우, 가교결합된 예비중합체는, 비닐계 단량체 약 0.1 내지 80 단위와 반응시킨 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 갯수를 기준으로 하여, 화학식 I 또는 화학식 II의 단위를 바람직하게는 약 1 내지 15%, 특히 바람직하게는 3 내지 8% 포함한다.
비닐계 단량체를 사용하는 경우, 비닐계 단량체의 비율은 화학식 I의 단위당 바람직하게는 0.5 내지 80단위, 특히 1 내지 30단위, 특히 바람직하게는 5 내지 20단위이다.
가교결합성 그룹을 포함하는 수용성 예비중합체의 실질적인 수용액의 제조는 본래 공지된 방법, 예를 들면, 실질적인 수용액 속에서 예비중합체를 합성하는 방법 또는 예비중합체를 예를 들면 순수한 형태(즉, 목적하지 않은 성분을 함유하지 않는 형태)로 분리하고 이를 실질적인 수성 매질 속에 용해시키는 방법으로 수행할 수 있다.
특히, 예비중합체의 실질적인 수용액은 물 또는 염 수용액, 특히, 삼투몰 농도가 약 200 내지 450milliosmol/1000㎖(단위: mOsm/ℓ), 바람직하게는 약 250 내지 350mOsm/ℓ, 특히 약 300mOsm/ℓ인 염 수용액 또는, 물 또는 염 수용액과 생리학적으로 허용되는 극성 유기 용매(예: 글리세롤)와의 혼합물 속의 예비중합체 용액을 포함한다. 물 또는 염 수용액 속의 예비중합체 용액이 바람직하다.
앞에서 정의한 예비중합체의 실질적인 수용액은 바람직하게는 순수한 용액이며, 이는 목적하지 않은 성분을 실질적으로 함유하지 않거나 필수적으로 함유하지 않는 용액을 의미한다. 이들 용액의 특히 바람직한 예는 순수한 물 또는 인공 누액 속의 예비중합체 용액이다.
실질적인 수용액 속의 예비중합체 용액의 점도는 광범위한 범위이고 중요하지 않지만, 당해 용액은 바람직하게는 변형력을 가하지 않아도 변형될 수 있는 유동성 용액이어야 한다.
또한, 예비중합체의 분자량도 광범위한 범위이고 중요하지 않다. 그러나, 바람직하게는 예비중합체의 분자량은 약 10,000 내지 약 200,000이다.
바람직한 양태에서, 예비중합체는 가교결합성 그룹을 함유한다. "가교결합성 그룹"은 당해 분야의 숙련가들에게 익히 공지된 통상적인 가교결합성 그룹, 예를 들면, 광가교결합성 또는 열가교결합성 그룹을 나타낸다. 콘택트 렌즈 재료의 제조를 위해 앞에서 제안한 것과 같은 가교결합성 그룹이 특히 적합하다. 이들은 특히 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 그룹을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 적합한 가교결합성 그룹의 다양성을 보여주기 위해, 단지 예로서 다음의 가교결합 메카니즘을 본원에 기재한다: 라디칼 중합, 2+2 사이클로-첨가, 딜스-알더 반응(Diels-Alder reaction), ROMP(개환 메타시시스 중합; Ring Opening Metathesis Polymerization:), 가황, 양이온 가교결합 및 에폭시 경화.
가교결합성 그룹을 포함하는 적합한 수용성 예비중합체는, 예를 들면, 화학식 I의 단위를 포함하는 화합물이다. 그러나, 당해 방법에서는 중합성 주쇄와 또한 가교결합성 그룹을 포함하는 기타 수용성 예비중합체를 사용할 수도 있다.
적합한 중합성 주쇄에는, 폴리비닐 알콜 이외에, 예를 들면, 콘택트 렌즈 재료로서 몇몇 경우에 이미 제안된 물질, 예를 들면, PVA 이외의 중합성 디올, 당류를 포함하는 중합체, 비닐피롤리돈을 포함하는 중합체, 알킬(메트)아크릴레이트를 포함하는 중합체, 친수성 그룹(예: 하이드록시, 카복시 또는 아미노)으로 치환된 알킬(메트)아크릴레이트를 포함하는 중합체, 폴리알킬렌 글리콜 또는 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물이 포함된다.
본 발명에 따라 사용하는 예비중합체는 바람직하게는, 중합성 주쇄를 형성하는 단량체의 당량을 기준으로 하여, 가교결합성 그룹을 약 0.5 내지 약 80당량%, 특히 약 1 내지 50당량%, 바람직하게는 약 1 내지 25당량%, 바람직하게는 약 2 내지 15당량%, 특히 바람직하게는 약 3 내지 10당량% 포함한다. 또한, 가교결합성 그룹의 양이, 중합성 주쇄를 형성하는 단량체의 당량을 기준으로 하여, 약 0.5 내지 약 25당량%, 특히 약 1 내지 15당량%, 특히 바람직하게는 약 2 내지 12당량%인 것이 특히 바람직하다.
이미 언급한 바와 같이, 바람직한 예비중합체의 적합성 기준은 이것이 가교결합성 예비중합체가지만, 가교결합되지 않거나 적어도 실질적으로 가교결합되지 않아 수용성이어야 한다는 것이다.
또한, 예비중합체는 유리하게는 비가교결합 상태에서 안정하여, 화학식 I의 단위를 포함하는 화합물과 관련하여 앞에서 기재한 바와 같이 정제공정을 수행할 수 있다. 본 발명에 따르는 방법에서 예비중합체는 순수한 용액 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 예비중합체는, 예를 들면, 이후에 기재된 방법으로 순수한 용액 형태로 전환시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 예비중합체는 본래 공지된 방법, 예를 들면, 아세톤과 같은 유기 용매를 사용하는 침전, 여과 및 세척, 적합한 용매 중에서의 추출, 투석 또는 한외 여과에 의해 정제할 수 있으며, 한외 여과가 특히 바람직하다. 이러한 정제방법으로 예비중합체를 매우 순수한 형태, 예를 들면, 반응 생성물(예: 염)을 적어도 실질적으로 함유하지 않거나 전혀 함유하지 않고 출발 물질(예: 비중합성 성분)을 포함하지 않는 농축 수용액 형태로 수득할 수 있다.
본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 예비중합체의 바람직한 정제방법인 한외 여과는 본래 공지된 방법으로 수행할 수 있다. 한외 여과는 반복하여, 예를 들면, 2 내지 10회 수행할 수 있다. 또는, 선택된 순도를 달성할 때까지 한외 여과를 연속적으로 수행할 수 있다. 원래, 선택된 순도는 목적하는 만큼 높을 수 있다. 순도의 적합한 측정 수단은, 예를 들면, 공지된 방법으로 간단히 측정할 수 있는 용액의 염화나트륨 함량이다.
본 발명에 따르는 방법의 바람직한 양태에서는, 목적하지 않은 성분, 예를 들면, 예비중합체를 제조하는 데 사용된 단량체성, 올리고머성 또는 중합성 출발 물질 및/또는 예비중합체를 제조하는 동안 형성된 부산물을 실질적으로 함유하지 않는 예비중합체의 실질적인 수용액을 제조한다. 당해 실질적인 수용액은 더욱 바람직하게는 앞에서 정의한 바와 같은 순수한 수용액 또는 인공 누액 용액이다. 또한, 본 발명에 따르는 방법은 공단량체, 예를 들면, 비닐계 공단량체를 첨가하지 않고 수행하는 것이 바람직하다.
앞 문단에서 언급한 바와 같은 측정 수단 중 하나를 기본으로 하여, 특히 앞 문단에서 언급한 바와 같은 측정 수단의 조합을 기본으로 하여, 본 발명에 따르는 방법에서 사용하는 예비중합체 용액은 가교결합 공정 후에 추출해야 하는 목적하지 않은 성분을 전혀 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않은 용액이다. 따라서, 본 발명에 따르는 방법의 이러한 바람직한 양태의 특징은 가교결합에 이어서 목적하지 않은 성분의 추출공정을 수행할 필요가 없다는 것이다.
따라서, 가교결합성 그룹을 포함하는 수용성 예비중합체의 실질적인 수용액이 목적하지 않은 성분, 예를 들면, 특히 예비중합체를 제조하는 데 사용된 단량체성, 올리고머성 또는 중합성 출발 물질 또는 예비중합체를 제조하는 동안 형성된 부산물을 전혀 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않도록 하고/하거나 당해 수용액을 공단량체를 첨가하지 않은 상태로 사용하여, 당해 방법에서 목적하지 않은 성분의 추출공정을 추가로 수행할 필요를 없앨 수 있는 방식으로 본 발명에 따르는 방법을 수행하는 것이 바람직하다.
경우에 따라 예비중합체 용액에 가하는 첨가제는 가교결합성 그룹을 가교결합시키는 데 필요한 가교결합용 개시제이다. 특히 가교결합이 본 발명에 따르는 방법에서 바람직한 광가교결합에 의해 수행되는 경우가 이에 해당된다. 광가교결합의 경우, 라디칼 가교결합을 개시시킬 수 있는 광개시제를 가하는 것이 적합하다. 이의 예는 당해 분야의 숙련가들에게 잘 알려져 있으며, 구체적으로 언급할 수 있는 적합한 광개시제는 벤조인 메틸 에테르, 1-하이드록시사이클로헥실페닐 케톤 또는 다로커(DAROCUR)R또는 어가커(IRGACUR)R형, 예를 들면, 다로커R1173 또는 어가커R2959와 같은 시판품이다.
가교결합은, 예를 들면, 화학선 방사(예: UV선) 또는 이온화 방사(예: 감마선, 전자빔 또는 X선)에 의해 금형 속에서 개시시킬 수 있다. 자외선(UV) 조사가 바람직하다. 또한, 가교결합은 경우에 따라 열에 의해 개시시킬 수 있다. 가교결합은 매우 단시간 내에, 예를 들면, 5분 미만, 바람직하게는 1분 미만, 더욱 바람직하게는 30초 이하, 특히 10초 미만 내에 본 발명에 따라 수행할 수 있다는 사실에 주의해야 한다.
예비중합체 용액은 바람직하게는 목적하지 않은 저분자량 성분을 포함하지 않기 때문에, 가교결합된 생성물도 이러한 성분을 포함하지 않는다. 따라서, 이후의 추출공정이 필요하지 않다. 가교결합은 실질적인 수용액 속에서 수행하기 때문에, 이후에 수화공정이 필요하지 않다. 특히 이들 두 가지 이점은, 수득된 성형품, 특히 콘택트 렌즈의 복잡한 후처리가 불필요하다는 것이다. 따라서, 본 발명에 따르는 방법에 의해 수득할 수 있는 콘택트 렌즈는 추출공정 없이 목적하는 용도로 사용하기에 적합하다 점에서 우수하다. 특히, 본 명세서에서 "목적하는 용도"는 콘택트 렌즈를 사람 눈에 사용할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 발명에 따르는 방법에 의해 수득할 수 있는 콘택트 렌즈는 수화공정 없이 목적하는 용도로 사용하기에 적합하다는 점에서 우수하다.
본 발명은 과도한 실험없이 본발명을 수행할 수 있도록 특정 바람직한 양태를 참고로 상세하게 기재되어 있다. 그러나, 당해 분야의 보통의 숙련가는 다수의 성분과 파라미터를 본 발명의 범위와 정신에서 벗어나지 않고 어느 정도 변화 및 변경할 수 있음을 즉시 인식할 것이다. 게다가, 본 명세서에 대한 이해를 증진시키기 위해 제목, 표제, 정의 등이 제공되어 있지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 따라서, 본 발명에 대한 지적재산권은 아래의 청구의 범위와 이의 적당한 확대 및 이에 상응하는 범위에 의해서만 정의된다.
Claims (79)
- 예비중합체 물질을 자형 금형 부분 속에 분배시키는 단계(a),웅형 금형 부분을 자형 금형 부분과 합체시키는 단계(b),방사선을 조사하여 예비중합체 물질을 가교결합시키고/시키거나 중합시켜 성형품을 형성시키는 단계(c),웅형 금형 부분을 자형 금형 부분으로부터 분리시키는 단계(d),성형품을 세척하여 미반응 예비중합체를 제거하는 단계(e),선택된 금형 부분에 성형품이 접하도록 하는 단계(f),성형품의 중심부를 집어올려서 선택된 금형 부분으로부터 성형품을 꺼내는 단계(g),합격 판정된 성형품을 포장 용기 속으로 내려놓는 단계(h),웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 세정하는 단계(i) 및웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 예비중합체 분배 위치로 분할 송출(indexing)하는 단계(j)를 포함하는, 다수 성형품의 순환식 제조방법.
- 제1항에 있어서, 성형품을 검사하는 단계를 1회 이상 포함하는 방법.
- 제2항에 있어서, 검사 단계가 성형품의 중심부의 결함을 검사하는 단계(1)와 성형품의 주변부의 결함을 검사하는 단계(2)를 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 성형품의 중심부를 집어올려서 자형 금형 부분으로부터 성형품을 꺼내는 단계 전에, 성형품을 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제3항에 있어서, 성형품의 주변부의 결함을 검사하는 단계 전에, 성형품을 적어도 부분적으로 건조시켜 성형품 검사에 방해가 될 수 있는 표면 수분을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제3항에 있어서, 방사선을 조사하여 예비중합체 물질을 가교결합시키고/시키거나 중합시키는 단계 직후에 성형품의 중심부의 결함을 검사하는 단계를 수행하는 방법.
- 제1항에 있어서, 각각의 단계의 순환 시간이 약 1분 미만인 방법.
- 제7항에 있어서, 각각의 단계의 순환 시간이 약 10초 미만인 방법.
- 제1항에 있어서, 선택된 금형 부분에 성형품이 접하도록 하는 단계가 선택되지 않은 금형 부분에 위치하는 성형품을 대응하는 선택된 금형 부분으로 이송하는 단계를 포함하는 방법.
- 제9항에 있어서, 선택된 금형 부분이 자형 금형 부분이고 선택되지 않은 금형 부분이 웅형 금형 부분인 방법.
- 예비중합체 물질을 자형 금형 부분들 속에 분배시키는 단계(a),웅형 금형 부분들을 자형 금형 부분들과 합체시키는 단계(b),방사선을 조사하여 가교결합성 물질을 가교결합시켜 성형품들을 형성시키는 단계(c),성형품들의 중심부의 결함을 검사하는 단계(d),웅형 금형 부분들을 자형 금형 부분들로부터 분리시키는 단계(e),금형 부분들을 세척하여 미반응 가교결합성 물질을 제거하는 단계(f),웅형 금형 부분들의 성형품들을 자형 금형 부분들로 이송하는 단계(g),성형품들을 자형 금형 부분들의 중심에 위치시키는 단계(h),성형품들의 중심부를 집어올려서 금형 부분들로부터 성형품들을 제거하는 단계(i),성형품들을 적어도 부분적으로 건조시켜 성형품들의 검사에 방해가 될 수 있는 표면 수분을 제거하는 단계(j),성형품들의 주변부의 결함을 검사하는 단계(k),합격 판정된 성형품들을 포장 용기들 속에 내려놓는 단계(l),웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들을 세정하는 단계(m) 및웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들을 가교결합성 물질 분배 위치로 분할 송출하는 단계(n)를 포함하여, 다수의 금형들을 사용하여 다수의 성형품들을 제조하는 방법.
- 제1항에 있어서, 예비중합체가, 폴리비닐 알콜의 하이드록시 그룹의 수를 기준으로 하여, 화학식(I)의 구조 단위(여기서, R은 탄소수 8 이하의 저급 알킬렌이고, R1은 수소 또는 저급 알킬이며, R2는 올레핀계 불포화 전자 구인성 공중합성 라디칼이다)를 약 0.5 내지 약 80% 포함하는 중량 평균 분자량(MW) 약 2,000 이상의 폴리비닐 알콜 유도체인 방법.
- 제1항에 있어서, 성형품이 안용 렌즈인 방법.
- 제13항에 있어서, 안용 렌즈가 콘택트 렌즈인 방법.
- 제11항에 있어서, 성형품이 안용 렌즈인 방법.
- 제1항에 있어서, 분배가, 상대 습도가 55% 이상인 대기 속에서 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 분배가, 분배 종료시에 중합성 및/또는 가교결합성 물질과 접촉된 상태로 유지되는 분배 팁(dispensing tip)을 통해 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 금형 부분들이 재사용되어 10,000개 이상의 성형품이 제조되는 방법.
- 제1항에 있어서, 다수의 웅형 금형 부분들이 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 웅형 성형 어셈블리(assembly)와 다수의 자형 금형 부분들이 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 자형 성형 어셈블리를 포함하는, 다수의 분리 가능한 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 장착된 성형 어셈블리를 사용하고, 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들을 합체시키는 공정이,웅형 어셈블리를 아치형으로 분절운동시키는 단계(a)와웅형 어셈블리를 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 합체되는 위치로 직선 이동시키는 단계(b)에 의해 수행되는 방법.
- 제1항에 있어서, 다수의 웅형 금형 부분들이 대응하는 다수의 자형 금형 부분들과 합체되고, 이러한 모든 합체가 동시에 수행되는 방법.
- 웅형 금형 하우징에 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 웅형 금형 부분을 자형 금형 하우징에 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 자형 금형 부분과 합체시키는 단계를 포함하는 안용 렌즈의 제조방법으로서,웅형 금형 하우징과 자형 금형 하우징이 힌지 수단(hinge means)에 의해 서로 연결되어 있고, 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 합체시키는 단계가, 웅형 금형 하우징을 힌지 수단을 중심으로 비교적 빠른 분절운동 속도로 대응하는 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분이 평행하게 정렬되는 위치로 분절운동시키는 단계(a)와 웅형 금형 부분을 비교적 느린 속도로 대응하는 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분이 합체되는 위치로 직선 이동시켜 성형 캐비티(cavity)를 형성시키는 단계(b)를 포함하는 방법.
- 제21항에 있어서, 웅형 금형 하우징의 분절운동이 자형 금형 하우징에 대하여 약 90 내지 약 270°의 각도로 수행되는 방법.
- 제22항에 있어서, 웅형 금형 하우징의 분절운동이 자형 금형 하우징에 대하여 약 150 내지 약 210°의 각도로 수행되는 방법.
- 제21항에 있어서, 분절운동이 약 100 내지 약 500°/초의 속도로 수행되는 방법.
- 제21항에 있어서, 직선 이동이 약 0.1 내지 약 2.0mm/초의 속도로 수행되는 방법.
- 제21항에 있어서, 각각의 하우징이 이들에 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 다수의 금형 부분들을 포함하는 방법.
- 제26항에 있어서, 각각의 하우징이 약 5 내지 약 20개의 금형 부분들을 포함하는 방법.
- 제21항에 있어서, 약 5 내지 약 20개의 웅형 금형 부분들이 웅형 금형 하우징에 분리 가능한 상태로 부착되어 있고 대응하는 다수의 자형 금형 부분들이 자형 금형 하우징에 분리 가능한 상태로 부착되어 있으며, 웅형 금형 하우징과 자형 금형 하우징이 힌지에 의해 서로 연결되어 있고, 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 웅형 금형 하우징을 힌지 연결부를 중심으로 약 100 내지 약 500°/초의 속도로 대응하는 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 평행하게 정렬되는 위치로 분절운동시키는 단계(a)와웅형 금형 하우징을 약 0.1 내지 약 2.0mm/초의 속도로 대응하는 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 합체되는 위치로 직선 이동시켜 성형 캐비티를 형성시키는 단계(b)에 의해 합체되는 방법.
- 다수의 웅형 금형 부분들이 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 웅형 하우징(a)과 다수의 자형 금형 부분들이 분리 가능한 상태로 부착되어 있는 자형 하우징(b)을 포함하는, 다수의 분리 가능한 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들을 포함하는 성형 어셈블리로서, 하나 이상의 하우징을 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 평행하게 정렬되는 위치로 분절운동시킴으로써 하나 이상의 하우징을 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 합체되는 위치로 실질적으로 직선 이동시킬 수 있도록 웅형 하우징과 자형 하우징이 서로 부착되어 있는 성형 어셈블리.
- 제29항에 있어서, 각각의 웅형 성형 어셈블리와 자형 성형 어셈블리가 약 5 내지 약 20개의 금형 부분들을 포함하는 성형 어셈블리.
- 제30항에 있어서, 각각의 웅형 성형 어셈블리와 자형 성형 어셈블리 내의 금형 부분들이 2열 이상의 열(列)(각각의 열은 동일한 갯수의 금형 부분들을 가지며, 금형 부분의 갯수의 범위는 3 내지 10개이다)로 배열되어 있는 성형 어셈블리.
- 제29항에 있어서, 웅형 금형 부분들의 세트와 자형 금형 부분들의 세트 중 하나 이상이 수정(水晶)으로부터 형성되는 성형 어셈블리.
- 제29항에 있어서, 웅형 금형 부분들의 세트와 자형 금형 부분들의 세트 중의 하나 이상의 세트의 금형 부분들이 중합 및/또는 가교결합 동안 자외선을 차단하는 주변부를 포함함으로써 성형되는 렌즈의 가장자리 윤곽을 정확하게 한정하는 성형 어셈블리.
- 제29항에 있어서, 웅형 금형 부분들과 자형 금형 부분들이 재사용되어 10,000개 이상의 렌즈가 제조되는 성형 어셈블리.
- 금형 부분들을 세정하여 재사용하는 단계들의 순환 배치를 포함하여, 안용 렌즈를 제조하는 방법.
- 제35항에 있어서, 금형 부분들이 사용되어 1,000개 이상의 안용 렌즈가 제조되는 방법.
- 제36항에 있어서, 금형 부분들이 사용되어 10,000개 이상의 안용 렌즈가 제조되는 방법.
- 제43항에 있어서, 금형 부분들이 사용되어 1,000,000개 이상의 안용 렌즈가 제조되는 방법.
- 제37항에 있어서, 안용 렌즈가 콘택트 렌즈인 방법.
- 액체 예비중합체를 상대 습도가 55% 이상인 대기 속에서 자형 금형 부분 속에 분배시키는 단계를 포함하여, 안용 렌즈를 제조하는 방법.
- 제40항에 있어서, 상대 습도가 약 60 내지 약 80%인 방법.
- 제40항에 있어서, 분배가 자형 금형 부분의 표면으로부터 약 0.1 내지 약 5mm의 높이에서 수행되는 방법.
- 제42항에 있어서, 분배가 자형 금형 부분 표면으로부터 약 1 내지 약 3mm의 높이에서 수행되는 방법.
- 제43항에 있어서, 분배가 자형 금형 부분 표면으로부터 약 1.5 내지 약 2.5mm의 높이에서 수행되는 방법.
- 제40항에 있어서, 분배가 자형 금형 부분의 대칭 중심축으로부터 약 1 내지 약 6mm의 수평 거리에서 수행되는 방법.
- 제45항에 있어서, 분배가 자형 금형 부분의 대칭 중심축으로부터 약 4 내지 약 6mm의 수평 거리에서 수행되는 방법.
- 제40항에 있어서, 분배가(a) 상대 습도가 55% 이상인 대기 속에서(b) 자형 금형 부분 표면으로부터 약 0.1 내지 약 5mm의 높이에서 그리고(c) 자형 금형 부분의 대칭 중심축으로부터 약 1 내지 약 6mm의 수평 거리에서 수행되는 방법.
- 제47항에 있어서, 분배가(a) 상대 습도가 약 60 내지 약 80%인 대기 속에서(b) 자형 금형 부분 표면으로부터 약 1 내지 약 3mm의 높이에서 그리고(c) 자형 금형 부분의 대칭 중심축으로부터 약 4 내지 약 6mm의 수평 거리에서 수행되는 방법.
- 제40항에 있어서, 분배가 분배 종료시에 중합성 및/또는 가교결합성 물질과 접촉된 상태로 유지되는 분배 팁을 통해 수행되는 방법.
- 액체 스트림을 렌즈에 공급하는 단계(a)와동시에 진공을 적용하여 유출액을 제거하는 단계(b)를 포함하여,렌즈를 형성하는 미반응 예비중합체 물질을 제거하기 위해, 금형 부분으로부터 안용 성형품을 제거하지 않고 금형 부분에 위치하는 안용 성형품인 렌즈를 세정하는 방법.
- 제50항에 있어서, 렌즈에 하나 이상의 공기 스트림을 공급함을 추가로 포함하는 방법.
- 제50항에 있어서, 렌즈 표면에 진공을 수직으로 적용하면서 렌즈 주변부에 물을 공급하는 방법.
- 제50항에 있어서,다수의 수성 액체 스트림을 렌즈 주변부에 공급하는 단계(a),다수의 공기 스트림을 렌즈 주변부에 공급하는 단계(b) 및렌즈에 진공을 수직으로 적용하여 유출액을 제거하는 단계(c)를 포함하는 방법.
- 제50항에 있어서, 액체의 전도율이 약 1,000microSiemens 이상인 방법.
- 수용액을 자형 금형 부분 속으로 분배시키는 제1 단계(a),렌즈를 오목면이 위로 향한 상태로 자형 금형 부분 안에 분배시키는 제2 단계(b) 및렌즈를 송출하는 제3 단계(c)를 포함하여 렌즈를 자형 금형 부분의 중심에 위치시키기에 충분한 윤활도와 시간을 렌즈에 제공하여, 안용 성형품을 자형 금형 부분의 중심에 위치시키는 방법.
- 제55항에 있어서, 액체가 수용액인 방법.
- 제55항에 있어서, 액체가 렌즈의 주변부를 따라 공급되는 방법.
- 제55항에 있어서, 약 0.05 내지 0.20㎖의 수용액이 렌즈 위에 분배되는 방법.
- 제55항에 있어서, 액체의 전도율이 약 1000microSiemens 이상인 방법.
- 렌즈를 집어올리는 제1 수단을 제1 금형 부분 위의 렌즈 정지 위치에 인접한 위치로 이동시키는 단계(a),렌즈를 집어올리는 제1 수단을 작동시켜 제1 금형 부분 위에 정지되어 있는 렌즈를 제거하는 단계(b),렌즈를 집어올리는 제1 수단을 렌즈를 집어올리는 제2 수단에 인접한 위치로 이동시키는 단계(c),렌즈를 집어올리는 제2 수단을 작동시키고 렌즈를 집어올리는 제1 수단을 작동 정지시키고 렌즈를 집어올리는 제1 수단이 잡고 있는 렌즈를 렌즈를 집어올리는 제2 수단으로 이송시키는 단계(d),렌즈를 집어올리는 제2 수단을 제2 금형 부분에 인접한 위치로 이동시키는 단계(e) 및렌즈를 집어올리는 제2 수단을 작동 정지시켜 렌즈를 집어올리는 제2 수단이 잡고 있는 렌즈를 제2 금형 부분에 내려놓는 단계(f)를 포함하여, 이중면 안용 렌즈 성형방법에서 안용 렌즈를 선택된 금형 부분에 위치시키는 방법.
- 제60항에 있어서, 선택된 금형 부분이 자형 금형 부분인 방법.
- 제60항에 있어서, 각각의 렌즈를 집어올리는 제1 수단과 렌즈를 집어올리는 제2 수단이 로봇 아암(robotic arm)을 포함하며, 로봇 아암의 집어올리는 부분 말단에는 도관을 제공하는 진공 튜브가 부착되어 있고, 로봇 아암은 밸브가 개방되어 집어올리는 부분 말단이 진공 상태가 되는 경우에 작동되고 밸브가 폐쇄되어 진공 상태가 중단되는 경우에 작동 정지되는 방법.
- 제62항에 있어서, 작동 정지를 위해 로봇 아암의 집어올리는 부분 말단을 통해 포지티브 공기압을 공급함을 추가로 포함하는 방법.
- 제60항에 있어서, 순환식 렌즈 제조방법의 한 단계로 사용되고, 작동과 작동 정지가 순환식 렌즈 제조공정을 제어하는 전기 제어 수단에 의해 시그널(signal)화되는 방법.
- 안용 렌즈의 중심부를 집어올려서 안정화시키는 단계(a),안용 렌즈의 주변부를 노광시키는 단계(b),카메라 수단을 사용하여 안용 렌즈 주변부의 화상을 형성시키는 단계(c) 및화상을 평가하여 렌즈를 불합격 폐기 처리할지 또는 공정 파라미터를 조정할지를 결정하는 단계(d)를 포함하여, 중심부를 집어올려서 안정화시킨 안용 렌즈의 주변부를 검사하는 방법.
- 제65항에 있어서, 검사 전에 렌즈를 너무 많이 탈수시키지 않으면서 렌즈로부터 수분을 제거하는 방법.
- 액체 예비중합체로부터 최종 안용 성형품을 제조하는 방법으로서, 렌즈 제품이 소비자에게 유통되기에 적합한 용기 속에 포장되고 약 20분 미만 이내에 완료되는 방법.
- 제67항에 있어서, 약 10분 미만 이내에 완료되는 방법.
- 제68항에 있어서, 약 2분 미만 이내에 완료되는 방법.
- 제69항에 있어서, 약 1분 미만 이내에 완료되는 방법.
- 제67항에 있어서, 공정의 일부분 이상이 순환되고 공정에 사용된 금형이 반복하여 재사용되는 방법.
- 제71항에 있어서, 금형이 10,000회 이상 사용되는 방법.
- 제72항에 있어서, 금형이 1,000,000회 이상 재사용되는 방법.
- 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 포함하는 재사용 가능한 금형 속에 액체 예비중합체를 분배시키는 단계(1), 안용 렌즈를 성형시키는 단계(2) 및 금형 부분들을 분리시키는 단계(3)를 포함하는 제1 반복 사이클(a)과금형 부분으로부터 안용 렌즈를 꺼내는 단계(1)와 안용 렌즈를 포장 공정으로 이송하는 단계(2)를 포함하는 제2 반복 사이클(b)을 포함하여, 자체 순환되는 일련의 단계들을 하나 이상 포함하는 안용 렌즈의 제조방법.
- 제74항에 있어서, 제1 반복 사이클(a)이, 예비중합체 물질을 자형 금형 부분 속에 분배시키는 단계(1), 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분과 합체시키는 단계(2), 방사선을 조사하여 예비중합체 물질을 가교결합시키고/시키거나 중합시켜 안용 렌즈를 형성시키는 단계(3) 및 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분으로부터 분리시키는 단계(4)를 포함하고,제2 반복 사이클(b)이, 합격 판정된 안용 렌즈를 포장 용기 속에 넣는 단계(1)를 포함하는 방법.
- 제75항에 있어서, 제1 반복 사이클(a)이, 예비중합체 물질을 자형 금형 부분 속에 분배시키는 단계(1), 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분과 합체시키는 단계(2), 방사선을 조사하여 예비중합체 물질을 가교결합시키고/시키거나 중합시켜 안용 렌즈를 성형시키는 단계(3), 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분으로부터 분리시키는 단계(4), 안용 렌즈를 세척하여 미반응 예비중합체를 제거하는 단계(5), 안용 렌즈가 선택된 금형 부분에 접하도록 하는 단계(6), 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 세정하는 단계(7) 및 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 예비중합체 분배 위치로 분할 송출하는 단계(8)를 포함하고,제2 반복 사이클(b)이, 안용 렌즈의 중심부를 집어올려서 선택된 금형 부분으로부터 안용 렌즈를 꺼내는 단계(1), 합격 판정된 안용 렌즈를 포장 용기 속에 넣는 단계(2) 및 불합격 판정된 안용 렌즈를 폐기물 용기 속에 폐기시키는 단계(3)를 포함하며, 제1 및 제2 반복 사이클 중의 하나 이상이 검사 단계를 포함하는 방법.
- 제76항에 있어서, 제1 반복 사이클(a)이, 예비중합체 물질을 자형 금형 부분 속에 분배시키는 단계(1), 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분과 합체시키는 단계(2), 방사선을 조사하여 예비중합체 물질을 가교결합시키고/시키거나 중합시켜 안용 렌즈를 성형시키는 단계(3), 웅형 금형 부분을 자형 금형 부분으로부터 분리시키는 단계(4), 안용 렌즈를 세척하여 미반응 예비중합체를 제거하는 단계(5), 안용 렌즈가 선택된 금형 부분에 접하도록 하는 단계(6), 안용 렌즈의 중심부를 검사하는 단계(7), 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 세정하는 단계(8) 및 웅형 금형 부분과 자형 금형 부분을 예비중합체 분배 위치로 분할 송출하는 단계(9)를 포함하고,제2 반복 사이클(b)이, 안용 렌즈의 중심부를 집어올려서 선택된 금형 부분으로부터 안용 렌즈를 꺼내는 단계(1), 안용 렌즈의 주변부를 검사하는 단계(2), 합격 판정된 안용 렌즈를 포장 용기 속에 넣는 단계(3) 및 불합격 판정된 안용 렌즈를 폐기물 용기 속에 폐기시키는 단계(4)를 포함하는 방법.
- 제74항에 있어서, 금형이 10,000회 이상 재사용되는 방법.
- 제74항에 있어서, 약 20분 미만 이내에 완료되는 방법.
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