KR20230162776A - 몰드에 중합성 혼합물을 공급하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 중합성 혼합물을 공급하기 위한 공급 장치(100)에 관한 것으로서, - 중합 혼합물이 저장되는 탱크(110), - 적어도 하나의 몰딩 장치에 상기 중합성 혼합물을 공급하기 위한 라인(120)으로서, 이 라인은, 중합성 혼합물을 수용하기 위한 탱크의 유출구 및 적어도 하나의 몰딩 장치의 유입구에 연결되는, 라인, 및 - 중합성 혼합물을 라인에서 순환시키는 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 라인은, 상기 중합성 혼합물로부터 기체를 제거하고 상기 기체를 상기 공급 장치의 밖으로 배기하기 위한 제거 수단(190)을 포함한다.
Description
본 발명은 몰딩 분야에 속한다.
본 발명은 더욱 구체적으로 중합성 혼합물을 적어도 몰딩 장치에 공급하기 위한 공급 장치에 관한 것이다.
본 발명은 안과용 렌즈, 특히 안경 및 선글라스 또는 시력 교정 안경용 렌즈와 같은 투명 광학 물품을 제조하기 위한 배타적이지 않은 응용분야에 특히 유리하다.
중합성 혼합물을 몰딩 장치에 공급하도록 설계된 공급 장치는 문헌 W02016/071612A1에 알려져 있다.
이 문헌에서, 공급 장치는, 일단에서 중합성 혼합물 탱크의 유출구에 연결되고 타단에서 탱크의 유입구에 연결되며 이들 단부 사이에서 몰딩 장치에 연결되는 폐쇄형 루핑 라인(closed looping line)을 포함한다.
루핑 라인에 위치하는 펌프는 중합성 혼합물이 이 라인에서 순환할 수 있게 한다.
그러나, 일부 기체는 중합성 혼합물에 용해될 수 있으며, 이는 최종 몰딩된 물품 내부에 기포가 갇히는 결과를 초래할 수 있으며, 그러면 상기 몰딩된 물품이 결함있는 것으로 간주된다. 일반적으로, 탱크에 이미 존재하고 있거나 (예를 들어 물의 존재로 인해) 새로 생성된 임의의 기체는, 몰딩 장치의 공급 전에 중합성 혼합물에 용해될 수 있으므로 결함있는 몰딩된 물품을 유발할 수 있다.
문헌 US5658602는, 콘택트 렌즈 몰드를 중합성 모노머로 충전하여 진공 하에서 소프트 콘택트 렌즈를 형성하여 공기 또는 기타 기체가 모노머와 함께 몰드 캐비티에 갇히지 않게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이 문헌에서, 탈기 시스템은 기체가 모노머에 갇히는 것을 방지한다.
본 발명의 하나의 목적은 내부에 포획된 기포를 나타내는 결함있는 몰딩된 물품의 양을 감소시킬 수 있는 중합성 혼합물을 공급하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적은, 중합성 혼합물을 적어도 하나의 몰딩 장치에 공급하기 위한 공급 장치를 제공함으로써 본 발명에 따라 달성되며, 이 공급 장치는,
- 중합 혼합물이 저장되는 탱크,
- 적어도 하나의 몰딩 장치에 중합성 혼합물을 공급하기 위한 라인으로서, 이 라인은, 중합성 혼합물을 수용하기 위한 탱크의 유출구 및 적어도 하나의 몰딩 장치의 유입구에 연결되고, 상기 라인은, 중합성 혼합물로부터 기체를 제거하고 상기 기체를 상기 공급 장치의 밖으로 배기하기 위한 제거 수단을 포함하는, 라인, 및
- 중합성 혼합물을 상기 라인에서 순환시키는 수단, 및
- 탱크 내부에 불활성 기체를 추가할 수 있도록 탱크에 연결된 불활성 기체 공급기를 포함한다.
최종 몰딩된 물품 내부에 기포가 유입되는 것을 방지하기 위해, 통상의 기술자가 고려할 수 있는 해결책은 탱크로부터 기체를 버리기 위해 탱크에 진공 펌프를 제공하는 것이다. 이 해결책은 처음에 기대한 것만큼 효과적이지 않기 때문에, 출원인은 기체가 용해되어 있는 액체로부터 기체를 제거하기 위한 수단을 라인에 제공하는 다른 해결책을 제안한다.
본 발명 덕분에, 중합성 혼합물의 탈기가 라인 내에 발생하여, 이 혼합물이 라인으로 강제 유입되어 제거 수단을 통과하는 이점을 얻는다.
다시 말하면, 본 발명은 동작을 위한 어떠한 추가 에너지도 필요로 하지 않는다.
또한, 불활성 기체 공급기 덕분에, 탱크에 습기가 유입되는 것을 방지하고 탱크의 분위기가 탱크에 저장된 중합성 혼합물과 반응하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 특징은 하기와 같다:
- 상기 제거 수단은 상기 라인에서 순환하고 있는 중합성 혼합물의 흐름과 접촉하는 적어도 하나의 탈기 멤브레인을 포함하고,
- 상기 제거 수단은 상기 라인에서 직렬로 연결된 적어도 2개의 탈기 멤브레인을 포함하고,
- 상기 제거 수단은 상기 라인의 2개의 브랜치에 의해 병렬로 연결된 적어도 2개의 동축 탈기 멤브레인을 포함하고,
- 상기 라인은 탱크의 유출구에 연결된 제1 단부 및 상기 적어도 하나의 몰딩 장치의 유입구에 연결된 제2 단부를 갖는 개방 단부형 라인이고,
- 상기 라인은, 과잉의 중합성 혼합물(excess in polymerizable mixture)을 탱크에 복귀시키도록 탱크의 유출구에 연결된 제1 단부 및 상기 탱크의 유입구에 연결된 제2 단부를 갖는 폐쇄형 루핑 라인이고, 상기 제1 및 제2 단부 사이에서, 상기 적어도 하나의 몰딩 장치의 유입구는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 연결되고,
- 탱크의 유입구에는, 탱크의 벽에 대하여 과잉의 중합성 혼합물을 배향시키기 위한 수단이 제공되고,
- 중합성 혼합물을 상기 라인에서 순환시키는 수단은 상기 적어도 하나의 몰딩 장치의 유입구에 중합성 혼합물을 공급하도록 상기 라인에 위치하는 펌프를 포함하고,
- 라인은, 상기 적어도 하나의 몰딩 장치의 유입구에서 루핑 라인의 압력을 탱크의 압력보다 높은 값으로 유지하도록 몰딩 장치의 유입구의 하류와 탱크의 유입구의 상류에 위치하는 배압 조절기(back pressure regulator)를 포함하고,
- 중합성 혼합물을 상기 라인에서 순환시키는 수단은, 탱크의 압력을 증가시키기 위해 탱크에 연결된 불활성 기체 공급기를 제어하도록 설계되고,
- 공급 장치는, 탱크의 압력의 설정 값에 도달하기 위한 압력 조절기를 포함하고,
- 상기 압력 조절기는, 주변 압력보다 낮은 탱크의 압력의 설정 값에 도달하고 탱크의 압력을 압력의 설정 값으로 연속적으로 유지하는 데 맞게 조정되고, 압력 조절기는 탱크의 압력을 낮추기 위해 탱크에 연결된 진공 펌프를 제어하도록 설계되고,
- 상기 압력 조절기는 탱크의 압력을 주변 압력으로 유지하는 데 맞게 조정되고,
- 공급 장치는 탱크 내부의 중합성 혼합물의 레벨을 확인하기 위한 레벨 센서를 포함하고,
- 몰딩 장치는 안과용 렌즈를 몰딩하기 위한 장치이다.
본 발명은, 또한, 중합성 혼합물을 적어도 하나의 몰딩 장치에 공급하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은,
a) 중합성 혼합물을 함유하는 탱크를 제공하는 단계,
b) 상기 탱크에 저장되어 있는 중합성 혼합물을 상기 적어도 하나의 몰딩 장치에 공급하기 위한 라인을 제공하는 단계, 및
c) 중합성 혼합물을 상기 라인에서 순환시키는 단계를 포함하고,
c) 단계 동안, 상기 라인에서 순환하고 있는 중합성 혼합물에 함유된 기체가 상기 라인으로부터 제거되며 배기된다.
바람직한 실시예에서, c) 단계 동안, 중합성 혼합물의 흐름은 상기 라인에 위치하는 적어도 하나의 탈기 멤브레인과 접촉하며 순환한다.
다음 설명은 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 무엇으로 이루어지고 어떻게 달성될 수 있는지를 명확하게 할 것이다. 본 발명은 도면에 예시된 실시예로 제한되지 않는다. 이에 따라, 청구범위에 언급된 특징부 뒤에 참조 부호가 있는 경우, 이러한 부호는 청구범위의 명료성을 향상시키기 위한 목적으로만 포함된 것이며 청구범위의 범위를 결코 제한하지 않음을 이해해야 한다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
첨부 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 공급 장치의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공급 장치의 제2 실시예의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공급 장치의 제3 실시예의 개략도이다.
도 1은 본 발명에 따른 공급 장치의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공급 장치의 제2 실시예의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공급 장치의 제3 실시예의 개략도이다.
설명의 나머지 부분에서, "상류" 및 "하류"라는 용어는 공급 장치에서 다양한 요소들을 서로에 대해 위치시키기 위해 유체 흐름의 방향에 따라 사용될 것이다.
마찬가지로, 유입구로부터 유체를 수용할 수 있고 유출구를 통해 유체를 배출할 수 있는 요소들을 설명하기 위해 유체 흐름 방향에 따라 "유입구" 및 "유출구"라는 용어를 사용한다.
중합성 혼합물은 반응물, 특히 모노머, 프리폴리머, 및/또는 서로 반응하여 최종 폴리머 물질을 형성할 수 있는 폴리머의 혼합물인 것으로 이해된다. 이들 반응물은 중합성 혼합물의 전구체 반응물로서 알려져 있다.
여기서, 중합성 혼합물은, 예를 들어, 열적 자극, 광자적 자극, 화학적 자극, 또는 기계적 자극과 같은 임의의 외부 자극을 필요로 하지 않고 단순히 접촉함으로써 적어도 부분적으로 서로 반응하는 반응물들의 혼합물일 수 있다.
보다 구체적으로, 중합성 혼합물은, 예를 들어, 중합성 혼합물의 총 중량에 대한 중량으로 하기를 포함할 수 있다:
- 45 내지 60%의 모노머 A,
- 모노머 A와는 다른 45% 내지 60%의 모노머 B,
- 0.01% 내지 0.1%의 촉매,
- 1% 내지 2%의 UV 흡수제,
- 0.05% 내지 0.15%의 이형제, 및
- 0.00001% 내지 0.00006%의 청소제(bluing agent).
모노머 A는 예를 들어 디이소시아네이트일 수 있다. 모노머 B는 예를 들어 디티올일 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3에는 중합성 혼합물을 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 공급하도록 설계된 본 발명에 따른 공급 장치(100, 200, 300)의 3개의 실시예가 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 본 발명의 다양한 실시예의 동일하거나 유사한 요소들은 가능한 한 동일한 참조 부호로 참조되며 매번 설명되지 않는다는 점에 유의해야 한다.
적어도 하나의 몰딩 장치(500)는 적어도 하나의 몰드 및 상기 몰드 내부에 중합성 혼합물을 주입하기 위한 주입 수단을 포함한다.
여기서, 각 몰딩 장치(500)는 안과용 렌즈를 몰딩하기 위한 장치이다. 따라서, 몰딩 장치는 복수의 몰드를 포함하며, 각 몰드는 렌즈 형상이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 여기서 공급 장치(100, 200, 300)는, 동일한 중합성 혼합물, 즉, 몰드의 3개의 그룹을 3개의 몰딩 장치(500)에 공급한다. 변형예에서는, 공급 장치가 3개 초과의 몰딩 장치에 공급을 행할 수 있다.
각 몰딩 장치(500)는 밸브(501)에 의해 공급 장치(100, 200, 300)에 플러그 연결된다. 여기서 각 밸브(501)는 현장에서 일반적으로 사용되는 "T" 형상이다. 밸브(501)가 개방되면, 해당 몰딩 장치(500)가 공급 라인(120, 320)에 연결된다. 밸브(501)가 닫히면, 해당 몰딩 장치(500)가 공급 라인으로부터 분리된다. "연결된"이라는 것은 설명의 나머지 부분에서 요소들이 유체 연통하고 유체가 액체 또는 기체임을 의미한다.
도면에 도시된 바와 같이, 공급 장치(100, 200, 300)는,
- 중합성 혼합물이 저장되는 탱크(110),
- 상기 중합성 혼합물을 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 공급하기 위한 공급 라인(120, 320), 및
- 중합성 혼합물을 상기 라인(120, 320)에서 순환시키기 위한 수단을 포함한다.
모든 실시예에서, 라인(120; 320)은, 중합성 혼합물을 수용하기 위한 탱크(110)의 유출구(111) 및 혼합물을 이들 장치에 공급하기 위한 몰딩 장치(500)의 밸브(501)에 연결된다.
다시 말하면, 탱크(110)는, 탱크(110)와 몰딩 장치(들)(500) 사이에 다른 탱크가 상호연결되지 않는다는 점에서 몰딩 장치(들)(500)에 직접 연결된다.
본 발명에 따르면, 이 라인(120, 320)은 상기 중합성 혼합물로부터 기체를 추출하고 상기 공급 장치(100; 200; 300)로부터 상기 기체를 배기하기 위한 제거 수단(190)을 포함한다. 이들 제거 수단은 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
이 설명 단계에서는, 도 1에 도시된 제1 실시예에 중점을 둘 수 있다. 본 실시예는, 갇힌 기포 때문에 폐기될 렌즈의 최소 개수를 보장하는 실시예이기 때문에 바람직하다.
이러한 제1 실시예에서, 탱크(110)에 저장된 중합성 혼합물은 바람직하게 탈기된 중합성 혼합물, 즉, 최대 비율의 기체가 제거된 중합성 혼합물이다. 중합성 혼합물을 거의 탈기된 중합성 혼합물로 변형하기 위해, 중합성 혼합물을, 예를 들어, 0.1 bar 내지 0.5 bar의 매우 낮은 압력 하에 둘 수 있다. 이러한 탈기는, 예를 들어, 중합성 혼합물이 형성되는 동안, 이의 반응물들을 혼합할 때, 또는 중합성 혼합물이 형성된 직후에 발생할 수 있다.
본 실시예에서, 공급 라인(120)은 폐쇄형 루핑 라인이다. 다시 말하면, 이 라인은, 제1 단부에서 중합성 혼합물을 수용하기 위한 탱크(110)의 유출구(111)에 연결되고, 제2 단부에서 과잉의 중합성 혼합물을 탱크(110)로 복귀시키도록 상기 탱크(110)의 유입구(112)에 연결된다. 제1 단부와 제2 단부 사이에서, 공급 라인(120)은, 개방 위치에 있는(각 닫힌 위치에 있는) 밸브들(501)에 의해 상기 몰딩 장치(500)의 각각의 유입구에 연결된다(이러한 유입구로부터 각각 분리된다). 공급 라인(120)은 여기서 파이프이고, 공급 라인의 제1 단부는 상기 공급 라인(120)의 유입구로서 간주될 수 있는 한편, 공급 라인의 제2 단부 및 상기 파이프가 몰딩 장치(500)에 연결되는 위치는 상기 공급 라인(200)의 유출구로서 간주될 수 있다.
따라서, 모든 밸브(501)가 닫히면, 탱크(110)에 함유된 중합성 혼합물은, 탱크(110)로부터 탱크(110)의 유출구(111)를 통해 공급 라인(120)으로 그리고 상기 탱크(110)의 유입구(112)를 통해 다시 탱크(110)로 향하는 폐쇄형 루프로 흐른다. 다시 말하면, 밸브가 닫히면, 공급 라인(120) 및 몰딩 장치(500)는 서로 분리되는 한편, 공급 라인(120)은 여전히 탱크(110)에 연결되어 있다. 적어도 하나의 밸브(501)가 개방되면, 중합성 혼합물은 탱크(110)로부터 탱크(110)의 유출구(111)를 통해 공급 라인(120)으로 흐르고, 중합성 혼합물의 일부는 공급 라인(120)으로부터 대응 밸브(501)를 통해 몰딩 장치(500)로 흐르는 한편, 나머지 중합성 혼합물(일반적으로 "과잉의 중합성 혼합물"이라고 함)은 상기 밸브(501)를 넘어 공급 라인(120)에서 계속 흘러 탱크(110)의 유입구(112)를 통해 탱크(110)로 되돌아간다. 탱크(110)의 유출구(111)에는 밸브(도시되지 않음)가 제공될 수 있어, 필요에 따라 탱크(110)로부터 공급 라인(120)을 분리하기 위해 상기 밸브를 닫을 수 있다.
공급 장치(100)는 진공 조절기(130)도 포함한다.
진공 조절기(130)는, 몰딩 장치(500)에 공급 라인(120)을 통해 중합성 혼합물이 공급되고 있는 경우에도, 탱크(110)의 압력의 설정 값(Ps)에 도달하고 탱크(110)의 압력(P)을 설정 값(Ps)으로 유지하는 것을 목표로 한다. 여기서, 진공 조절기(130)는 예를 들어 기계적 진공 조절기이다. 본 예에서, 진공 조절기(130)는 탱크(110)에 연결된다. 바람직하게, 진공 조절기는, 중합성 혼합물이 들어갈 수 없는 부분에서, 바람직하게는 탱크(110)의 상측 부분에서 탱크(110)에 연결되어, 진공 조절기(130)와 탱크(110) 간에는 기체만이 흐를 수 있다.
탱크(110)에서 도달 및 유지되어야 하는 압력의 설정 값(Ps)은 주변 압력(Pam)보다 작다. 바람직하게, 탱크(10)에서 도달되어야 하는 압력의 설정 값(Ps)은 주변 압력(Pam)에서 적어도 0.3 bar이다. 보다 바람직하게, 압력의 설정 값(Ps)은 주변 압력(Pam)에서 0.3 bar 내지 0.5 bar이다. 여기서 주변 압력(Pam)은 탱크(110) 외부의 대기압으로서 정의된다. 압력의 설정 값(Ps)에 대한 이러한 압력 범위는 탱크(110)에서의 중합성 혼합물의 재기체화(regassing)를 방지한다.
여기서, 진공 조절기(130)는 탱크(110) 내부의 압력(P)을 측정하기 위한 압력 센서를 포함한다.
압력의 설정 값(Ps)에 도달하고 탱크(110)의 압력(P)을 상기 압력의 설정 값(Ps)에서 유지할 수 있도록, 진공 조절기(130)는 탱크(110)의 압력(P)을 낮추기 위해 탱크(110)에 연결된 진공 펌프(131)를 제어하도록 설계된다.
진공 조절기(130)는, 탱크(110) 내부의 상기 압력(P)을 압력 설정 값(Ps)으로 연속적으로 조정하기 위해 탱크(110) 내부의 압력(P)을 측정할 수 있고 진공 펌프(131)를 제어할 수 있다.
유리하게, 진공 조절기(130)는, (탱크(110)의 압력(P)을 증가시키기 위해) 여기서 또한 탱크(110) 내부에 약간의 불활성 기체를 추가하는 데 적합하고 탱크(110)에 연결된 불활성 기체 공급기(132)를 제어하도록 설계된다.
본 예에서, 불활성 기체 공급기(132)는 탱크 내부의 압력(P)이 압력 설정 값(Ps)보다 낮을 때 탱크(110)에 질소(N)를 도입하도록 설계된다. 다시 말하면, 불활성 기체 공급기(132)는 압력 변동을 보상하기 위해 질소를 공급한다. 건조한 불활성 기체인 질소(N)를 사용함으로써, 탱크(110)에 습기가 유입되는 것을 방지하고 탱크(110)의 분위기가 내부에 저장되어 있는 중합성 혼합물과 반응하는 것을 방지한다. 물론, 불활성 기체 공급기는 질소 대신 아르곤 또는 헬륨과 같은 기타 불활성 기체 또는 심지어 불활성 기체들의 혼합물을 탱크(110) 내에 도입할 수 있다.
그 결과, 불활성 기체 공급기(132)는, 탱크가 진공 상태에 있더라도 몰딩 장치(500)를 충전하는 동안 탱크(110) 내부에 약간의 불활성 기체를 도입하도록 설계된다.
이 불활성 기체 공급기(132)만이 탱크(110) 내부의 기체 압력을 증가시킬 수 있게 한다는 점에 주목한다. 다시 말하면, 불활성 기체만이 탱크를 기체로 충전하는 데 사용될 수 있다.
본 예에서, 도 1에 예시된 바와 같이, 불활성 기체 공급기(132)는 진공 조절기(130)에 연결된다. 다시 말하면, 불활성 기체 공급기(132)는, 탱크(110)에 자체 연결된 진공 조절기(130)를 통해 탱크(110)에 연결된다.
따라서, 진공 조절기(130)는, (중합성 혼합물의 레벨이 탱크(110)에서 내려가고 있을 때) 탱크(110) 내부의 측정된 압력(P)이 압력 설정 값(Ps)보다 낮을 때마다, 탱크(110) 내부에 약간의 불활성 기체를 추가하도록 불활성 기체 공급기(132)를 제어할 수 있다.
유리하게, 도 1에 도시된 바와 같이, 중합성 혼합물을 공급 라인(120)에서 순환시키기 위한 수단은, 중합성 혼합물을 탱크(110)로부터 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)의 유입구에 설정된 유량으로 공급하도록 상기 라인에 위치하는 펌프(150)를 포함한다.
펌프(150)는, 공급 라인(120) 내부에서 밸브(501)를 향하여 몰딩 장치(500) 내로의 중합성 혼합물의 흐름을 용이하게 하여, 상기 탱크(110)의 유출구를 통해 중합성 혼합물을 밀어내기 위해 탱크(110)에 더 작은 압력이 인가될 필요가 있다. 다시 말하면, 펌프(150) 덕분에, 공급 라인(120)에서의 중합 흐름에 영향을 미치지 않고 탱크(110) 내의 중합성 혼합물의 가압을 낮출 수 있다. 탱크(110) 내부의 압력(P)을 낮추는 것은 중합성 혼합물을 재기체화할 위험을 낮춘다.
펌프(150) 덕분에, 몰딩 장치(500)의 유입구에서의 공급 라인(120)의 압력이 탱크(110)에서 유지되는 압력 설정 값(Ps)보다 높은 값으로 유지된다.
공급 장치(100)의 공급 라인(120)은, 또한, 몰딩 장치(500)의 유입구의 하류와 탱크(110)의 유입구(112)의 상류에 위치하는 배압 조절기(140)를 포함한다. 이러한 배압 조절기(140)는 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)의 유입구에서의 압력을 조절한다.
보다 정확하게, 배압 조절기(140)는 몰딩 장치(500)가 완전히 충전되도록 공급 라인(120)의 압력의 균형을 맞추는 것을 목표로 한다. 따라서, 배압 조절기는 몰딩 장치(500)의 몰드 내부에 공기가 유입되는 것을 방지한다.
이렇게 하기 위해, 배압 조절기(140)는 공급 라인(120)을 통해 탱크(110)로 복귀하는 중합성 혼합물의 유량에 작용하도록 설계되며, 상기 유량은 몰딩 장치(500)의 유입구의 하류에서의 공급 라인(120)의 압력에 기초하여 설정된다.
다시 말하면, 공급 장치(100)는, 폐쇄형 루프에서 2개의 상이한 압력인, 중합성 혼합물의 재기체화를 방지하는, 주변 압력(Pam)보다 낮은 설정 값(Ps)으로 고정된 탱크(110)의 제1 압력, 및 몰딩 장치(500)를 적절하게 충전하기 위해 일반적으로 주변 압력(Pam)에 가깝거나 주변 압력(Pam)보다 높은 압력 설정 값(Ps)보다 높은 공급 라인(120)의 제2 압력을 유지할 수 있게 한다.
공급 장치(100)는, 또한, 탱크(110) 내부의 중합성 혼합물의 레벨을 확인하기 위한 레벨 센서(160)를 포함한다. 이 레벨 센서(160)는, 펌프(150)의 손상을 방지하고, 탱크(110) 내의 중합성 혼합물의 레벨이 미리 결정된 레벨 설정 값보다 낮을 때 중합성 혼합물의 공급 라인(120) 및 몰딩 장치(500) 내로의 흐름을 정지시킬 수 있다. 이러한 정지는 특히 탱크(110)가 비어 있거나 적어도 몰딩 장치(500)의 몰드의 정확한 충전을 보장하기에 충분한 중합성 혼합물을 포함하지 않을 때 발생한다.
여기서, 탱크(110)의 유입구(112)에는, 탱크(110)의 벽(119)에 대해 탱크(110)로 복귀하는 과잉의 중합성 혼합물을 배향시키기 위한 수단(115)이 제공된다. 이러한 수단은 도 1에 화살표로 개략적으로 표시되어 있다. 여기서 중합성 혼합물을 배향시키기 위한 수단(115)은 중합성 혼합물과 탱크(110)의 벽(119) 간의 접촉면을 최대화하도록 설계된다. 다시 말하면, 중합성 혼합물을 배향시키기 위한 수단(115)은, 탱크(110)의 벽(119) 아래로 미끄러지는 중합성 혼합물의 얇은 시트를 형성하기 위해 중합성 혼합물을 탱크(110)의 벽(119)에 강제로 닿게 한다. 수단(15)은, 또한, 중합성 혼합물의 흐름의 표면을 넓히도록 설계될 수 있다.
따라서, 이러한 수단(115)은, 과잉의 중합성 혼합물이 탱크(110)에 놓여 있는 중합성 혼합물의 표면 상에 격렬하게 떨어질 때 발생하는 난류로 인해 중합성 혼합물이 재기체화될 위험을 낮춘다. 또한, 중합성 혼합물을 배향시키기 위한 수단(115)은, 탱크(110)로 복귀하는 과잉의 중합성 혼합물과 탱크(110)의 대기 간의 접촉면을 증가시켜, 탱크(110)로 복귀하는 상기 과잉의 중합성 혼합물의 탈기를 향상시킨다.
공급 장치는 탱크의 유입구에 연결된 충전 라인을 포함한다. 충전 라인에 연결된 탱크의 유입구는, 공급 라인(120)이 연결된 것과 동일한 유입구(112)일 수 있거나 별개의 유입구일 수 있다. 충전 라인은 공급 라인(120)으로부터 별개로 분리되어 있다. 이러한 충전 라인은 탱크(110)를 신선한(또는 새로운) 중합성 혼합물로 또는 상기 중합성 혼합물의 반응물들 중 적어도 하나로 충전할 수 있게 한다. 다시 말하면, 충전 라인 덕분에, 탱크(110)는, 중합성 혼합물을 공급 라인(120)에서 및 몰당 장치(500) 내로 유동시킴으로써 동시에. 비워질 수 있고, 충전 라인으로부터 새로운(또는 신선한) 중합성 혼합물의 도입에 의해 충전될 수 있다. 이러한 충전 라인은 몰딩 라인의 지속적인 동작을 가능하게 한다.
본 발명의 공급 장치(100)가 제어 유닛(도시하지 않음)을 포함하는 것도 가능하다. 따라서, 밸브(501), 펌프(150), 진공 조절기(130), 및 배압 조절기(140)와 같은 공급 장치(100)의 요소들은 상기 제어 유닛에 의해 제어되도록 설계된다. 이러한 제어 유닛은, 예를 들어, 진공 조절기(130)로부터 및/또는 레벨 센서(160)로부터 및/또는 배압 조절기(140)(공급 장치(100)가 이러한 요소들을 구비하는 경우에 해당함)로부터 정보를 수신하도록 설계된다. 물론, 진공 조절기(130), 레벨 센서(60), 및 배압 조절기(140)의 정보를 확인함으로써 공급 장치(100)를 수동으로 제어하는 것도 가능하다.
공급 장치(200)의 제2 실시예가 도 2에 도시되어 있다.
이러한 제2 실시예는, 공급 라인(120)을 통해 몰딩 장치(500)에 중합성 혼합물이 공급되는 중에 있더라도 진공 조절기(130) 대신에 탱크(110)의 압력(P)을 주변 압력(Pam)으로 유지하는 데 맞게 조정되는 압력 조절기(230)를 포함한다는 점에서만 제1 실시예와 다르다.
여기서, 압력 조절기(230)는, 예를 들어, 탱크(110)의 상부에 연결된 하나의 유출구와 불활성 기체 공급기(132)에 연결된 하나의 유입구를 갖는 공압식 밸브이다.
본 예에서, 압력 조절기(230)는, (중합성 혼합물의 레벨이 탱크(110)에서 낮아지고 있을 때) 탱크(110) 내부의 압력(P)을 측정하고 탱크(110) 내부의 측정된 압력(P)이 압력 설정 값(Pam)보다 낮을 때마다 불활성 기체 공급기(132)를 탱크와 통신하게 하는 압력 센서를 포함한다.
다시 말하면, 제1 실시예와 제2 실시예 간의 차이점은 탱크(110) 내의 압력이 주변 압력(Pam)에서 유지된다는 점이다. 이러한 더 높은 압력으로 인해, 중합성 혼합물 내의 용해된 기체의 비율은 아마도 더 높겠지만, 이는 (이하에서 설명하는) 제거 수단(190) 덕분에 문제가 되지 않는다.
공급 장치(300)의 제3 실시예가 도 3에 도시되어 있다.
이러한 제3 실시예는 2개의 주요 측면에서 제2 실시예와 다르다.
첫째, 본 실시예에서, 공급 라인(320)은 개방 단부형 라인이다. 다시 말하면, 이 라인은 과잉의 중합성 혼합물을 탱크(110)로 복귀시키기 위한 유출구를 갖지 않는다.
역으로, 이러한 공급 라인(320)은, 탱크(110)의 유출구(111)에 연결된 제1 단부 및 몰딩 장치(500)의 유입구에 연결된 제2 단부를 갖는다. 이를 위해, 도 3의 예에서, 제3 밸브(501)는 막힌 유출구를 갖는다.
둘째, 본 실시예에서, 공급 라인(320)에서 중합성 혼합물을 순환시키기 위한 수단은 압력 조절기(330)에 의해 형성되고, 압력 조절기는 탱크(110)의 압력을 증가시키기 위해 불활성 기체 공급기(132)를 제어하도록 설계된다.
다시 말하면, 본 실시예에서, 중합성 혼합물을 몰딩 장치(500)까지 공급 라인(320)에서 순환시키는 것은 불활성 기체의 압력이다.
본 예에서, 압력 조절기(330)는, 탱크(110) 내부의 압력(P)을 측정하고 중합성 혼합물을 공급 라인(320)을 통해 강제로 흐르게 하기 위해 탱크(110)의 압력(P)이 높아야 할 때 불활성 기체 공급기(132)를 탱크와 연통시키는 압력 센서를 포함한다.
따라서, 본 실시예에서, 공급 장치(300)는 펌프(150), 레벨 센서(160), 또는 배압 조절기(140)를 포함하지 않는다. 결과적으로, 본 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 공급 장치보다 저렴하다.
이러한 제3 실시예는 제거 수단 덕분에 동작할 수 있다는 점에 주목한다. 이들 수단이 없으면, 렌즈에 기포가 생길 위험이 매우 높을 것이다.
모든 실시예에서, 공급 라인(120, 320)에는 제거 수단(190)이 제공된다.
이들 제거 수단은 탱크(110)의 유출구(111)와 몰딩 장치(500)의 밸브(501) 사이에 위치한다.
이들 제거 수단(190)은 중합성 혼합물이 공급 라인을 통해 흐를 때마다 중합성 혼합물이 탈기되게 할 수 있다.
이 중합 혼합물에 기체가 존재하는 이유는 여러 가지이다.
액체와 접촉하는 기체는 이 액체에 용해되는 경향이 있는 것으로 알려져 있다(액체에 용해되는 기체의 총량은 기체 분압에 비례하고 온도, pH 등에 따라 다르다).
탱크의 압력이 낮은 제1 실시예에서도, 공급 라인(120)의 누출, 펌프 캐비테이션, 또는 심지어 화학 반응 때문에, 일부 기체가 중합된 혼합물에 용해될 수 있다.
결과적으로, 제거 수단(190)은 이 혼합물이 밸브(501)에 도달하기 직전에 중합된 혼합물로부터 이들 용해 기체의 주요 부분을 제거하도록 설계된다.
이를 위해, 제거 수단(190)은 바람직하게 제1 및 제2 실시예에서 펌프(150)의 하류에 위치한다.
이들 제거 수단(190)은 동작하는 데 어떠한 에너지도 필요하지 않다는 점에서 비활성이다. 다시 말하면, 제거 수단은 중합성 혼합물을 공급 라인(120, 320)에서 순환시키는 수단 덕분에 동작할 수 있다.
제거 수단은 임의의 형태를 가질 수 있다.
바람직한 모드에서, 제거 수단은 공급 라인(120, 320)에서 순환하고 있는 중합성 혼합물의 흐름과 접촉하는 적어도 하나의 탈기 멤브레인(191)을 포함한다.
도면에 도시된 실시예에서, 제거 수단은 적어도 하나의 탈기 멤브레인(191)을 수용하는 하나의 박스만을 포함하지만, 변형예에서, 제거 수단은 공급 라인에서 직렬로(하나씩 차례로) 및/또는 라인의 개별 브랜치에서 병렬로 연결된 여러 개의 박스를 포함할 수 있다.
사용되는 탈기 멤브레인(191)은 코드 "Liqui-CelTM EXF-2.5Х8 Series - Membrane Contactor"로 3MTM 사에서 판매되는 것일 수 있다.
이러한 멤브레인은 튜브 형상의 박스에 수용되어 있는 폴리프로필렌으로 제조된 접촉기이다.
이 박스는 하기를 포함한다:
- 탱크 측의 공급 라인에 연결된 액체 유입구,
- 몰딩 장치측의 공급 라인에 연결된 액체 유출구, 및
- 진공 펌프에 연결된 기체 유출구.
박스는 2개의 별개의 순환 방식을 획정하는데, 하나는 기체 유출구용이고 다른 하나는 중합성 혼합물용이며, 상기 방식들은 상기 적어도 하나의 탈기 멤브레인에 의해 분리된다. 진공 펌프(192)는 진공 레벨을 유지하도록 설계된다.
진공은 적어도 -0.3 bar(상대 압력) 또는 0.7 bar(절대 압력)보다 낮다. 보다 바람직하게, 진공은 -0.5 bar(상대 압력) 또는 0.5 bar(절대 압력)보다 낮다.
박스에 수용된 각각의 탈기 멤브레인(161)은 미세다공성 중공 섬유 멤브레인이다. 중공 섬유는 어레이로 편직되어, 박스 내부의 중앙 튜브를 감싼다.
동작 중에, 중합성 혼합물은 중공 섬유의 외부로 흐르는 한편 진공이 섬유 내부에 인가된다. 멤브레인은 소수성이기 때문에, 멤브레인은 분산 없이 기상과 액상 간의 직접 접촉을 허용하는 불활성 지지체 역할을 한다. 기체 스트림에 비해 중합성 혼합물 스트림에 더 높은 압력을 인가하면, 액체에 용해된 기체가 멤브레인 공극을 통과하게 하는 구동력이 생성된다. 기체는 진공 펌프에 의해 운반된다.
박스에서 순환하고 있는 중합성 혼합물의 흐름 범위는 시간당 0.1 m3 내지 0.7 m3이다. 혼합물로부터 외부로 전달되는 기체는 산소, 이산화탄소, 질소, 및 수소이다.
제1 변형예에서, 박스는 하나 초과의 관형 멤브레인(191)을 수용한다. 이 변형예에서, 멤브레인들(191)은 상이한 직경을 갖고 동축이다.
다른 변형예에서, 박스(및 멤브레인)는 다른 형상, 예를 들어, 평행육면체 형상을 가질 수 있다.
본 발명은, 또한, 중합성 혼합물을 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 하기를 포함한다:
a) 중합성 혼합물을 함유하는 탱크(110)를 제공하는 단계,
b) 상기 탱크(110)에 저장된 중합성 혼합물을 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 공급하기 위한 라인(120, 320)을 제공하는 단계, 및
c) 중합성 혼합물을 상기 라인(120, 320)에서 순환시켜 몰딩 장치(500)를 충전하여, 중합성 혼합물을 탈기 멤브레인(191)과 접촉시킴으로써, 혼합물에 함유된 기체를 제거하여 라인(120, 320) 밖으로 배기하는 단계.
도 1에 도시된 공급 장치(100)를 고려하여 이 공정을 설명할 수 있다. 공정은 도 2와 도 3에 도시된 장치를 통해 수행될 때 거의 동일하다.
이 방법은, 예를 들어, 이러한 목적을 위해 프로그래밍된 공급 장치(100)의 제어 유닛에 의해 자동으로 구현된다.
a) 단계 및 b) 단계에서, 탱크(110) 및 공급 라인(120)은 a) 단계 전의 단계에서 형성된 중합성 혼합물로 충전된다. 대안으로는, a) 단계에서, 탱크(110) 내에서 중합성 혼합물을 직접 형성하기 위해 탱크(110) 내에서 중합성 혼합물의 다양한 반응물을 혼합할 수 있다. 또한, a) 단계에서, 탱크(110)가, 탱크(110)에 연결된 충전 라인으로부터 중합성 혼합물 또는 상기 중합성 혼합물의 반응물들 중 적어도 하나를 수용할 수 있다.
유리하게는, a) 단계에서, 탱크(110)에 함유된 중합성 혼합물에는, 주변 압력(Pam)보다 작은 압력, 바람직하게는, 압력의 설정 값(Ps)보다 낮은 압력이 미리 결정된 기간 동안 인가되어, 탈기된 중합성 혼합물을 형성한다. 중합성 혼합물을 저압 하에 두는 것에 의한 중합성 혼합물의 탈기는, 예를 들어, 진공 펌프(131)를 사용하여 탱크(110) 내부에서 일어날 수 있다. 중합성 혼합물을 탈기하기 위해 탱크(110)에 인가되는 저압은, 예를 들어, 0.05 bar 내지 0.3 bar일 수 있다. 대안으로, 중합성 혼합물의 탈기는 압력 설정 값(Ps)과 동일한 압력에서 일어날 수 있지만, 탈기 단계는 탈기가 상기 압력 설정 값(Ps)보다 낮은 압력에서 일어날 때보다 따라서 더 오래 지속될 것이다. 이 탈기 단계는, 유한한 시간 동안 발생하며, 일단 b) 단계 및 c) 단계가 구현되면 정지된다.
b) 단계에서, 공급 장치(100)의 제어 유닛은, 탱크(110) 내부의 압력(P)을 조절하고 압력 설정 값(Ps)에 도달하도록 진공 펌프(131)를 자체적으로 제어하는 진공 조절기(130)를 제어한다.
이어서, 탱크(110)의 압력이 압력 설정 값(Ps)에서 유지되고 있는 동안 그리고 상기 공급 라인(120)을 몰딩 장치(500)에 연결하는 밸브(501)가 닫혀 있는 동안 공급 라인(120)의 충전이 발생한다. 중합성 혼합물이 공급 라인(120)을 통해 흐를 수 있게 하기 위해, 탱크(110) 내부의 압력(P)은, 압력 설정 값(Ps)에 있도록 제어되어, 주변 압력(Pam)보다 낮지만, 여전히 탱크(110)의 유출구(111)를 펌프(150)에 연결하는 공급 라인(120)의 부분을 중합성 혼합물로 충전하기에 충분하다. 일단 펌프(150)가 중합성 혼합물로 잠기면, (펌프(150)는 펌프(150)가 함유할 수 있는 기체로부터 퍼지됨을 함축함), (제거 수단(190)을 통해) 전체 공급 라인(120)을 충전하고 중합성 혼합물을 탱크(110)의 유입구(112)를 통해 및 상기 중합성 혼합물을 벽(119)에 대하여 배향시키는 수단(115)을 거쳐 탱크(110)로 복귀시키도록 펌프가 스위칭 온된다는 것을 의미한다.
일단 공급 라인(120)이 탈기된 중합성 혼합물로 충전되면, 몰딩 장치(500)의 유입구에서의 공급 라인(120)의 압력은, 탱크(110)에서 유지되는 압력의 설정 값(Ps)보다 높은 값으로 설정되고, 이어서 상기 높은 압력 값에서 유지된다. 탱크(110)와 몰딩 장치(500)의 유입구의 이러한 압력차는 공급 라인(120)의 압력을 증가시킬 수 있는 펌프(150)와 배압 조절기(140)에 의해 가능하다.
c) 단계에서는, 밸브(501)를 개방함으로써 몰딩 장치(500)에 탈기된 중합성 혼합물이 공급된다.
b) 단계 및 c) 단계 동안, 공급 라인(120, 320)에서 순환하는 중합성 혼합물은 제거 수단(190)을 통해, 특히, 탈기 멤브레인(191)의 외면 상에서 흐른다.
이들 단계 동안, 이 멤브레인 내부에 유지되는 압력은 진공 펌프(192) 덕분에 혼합물의 압력보다 낮게 유지된다. 결과적으로, 중합성 혼합물에 용해된 기체는 이 혼합물로부터 제거되고 진공 펌프(192)를 통해 배기된다.
따라서, 본 발명 덕분에, 눈에 보이는 기포를 함유하는 몰딩 렌즈의 개수가 엄격하게 감소된다.
Claims (15)
- 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 중합성 혼합물을 공급하기 위한 공급 장치(100; 200; 300)에 있어서,
- 상기 중합 혼합물이 저장되는 탱크(110),
- 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 상기 중합성 혼합물을 공급하기 위한 라인(120; 320)으로서, 상기 라인(120; 320)은, 상기 중합성 혼합물을 수용하기 위한 상기 탱크(110)의 유출구(111) 및 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)의 유입구에 연결되고, 상기 라인(120; 320)은, 상기 중합성 혼합물로부터 기체를 제거하고 상기 기체를 상기 공급 장치(100; 200; 300)의 밖으로 배기하기 위한 제거 수단(190)을 포함하는, 라인, 및
- 상기 중합성 혼합물을 상기 라인(120; 320)에서 순환시키는 수단을 포함하고,
상기 공급 장치(100; 200; 300)는 상기 탱크(110) 내부에 불활성 기체를 추가할 수 있도록 상기 탱크(110)에 연결된 불활성 기체 공급기(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제거 수단(190)은, 상기 라인(120; 320)에서 순환하고 있는 상기 중합성 혼합물의 흐름과 접촉하는 적어도 하나의 탈기 멤브레인(191)을 포함하는, 공급 장치(100; 200; 300).
- 제2항에 있어서, 상기 제거 수단(190)은 상기 라인(120; 320)에 직렬로 연결된 적어도 2개의 탈기 멤브레인(191)을 포함하는, 공급 장치(100; 200; 300).
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제거 수단(190)은 상기 라인(120; 320)의 2개의 브랜치에 병렬로 연결된 적어도 2개의 동축 탈기 멤브레인(191)을 포함하는, 공급 장치(100; 200; 300).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라인(320)은, 상기 탱크(110)의 유출구(111)에 연결된 제1 단부 및 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)의 유입구에 연결된 제2 단부를 갖는 개방 단부형 라인인, 공급 장치(300).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라인(120)은, 과잉의 중합성 혼합물을 상기 탱크(110)로 복귀시키도록 상기 탱크(110)의 유출구(111)에 연결된 제1 단부 및 상기 탱크(110)의 유입구(112)에 연결된 제2 단부를 갖는 폐쇄형 루핑 라인(closed looping line)이고, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에서, 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)의 유입구가 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부 사이에 연결되는, 공급 장치(100; 200).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합성 혼합물을 상기 라인(120)에서 순환시키는 수단은, 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)의 유입구에 상기 중합성 혼합물을 공급하도록 상기 라인(120)에 위치하는 펌프(150)를 포함하는, 공급 장치(100; 200).
- 제6항 및 제7항에 있어서, 상기 라인(120)은, 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)의 유입구에서 상기 루핑 라인(120)의 압력을 상기 탱크(110)의 압력보다 높은 값으로 유지하도록 상기 몰딩 장치(500)의 유입구의 하류와 상기 탱크(110)의 유입구(112)의 상류에 위치하는 배압 조절기(back pressure regulator; 140)를 포함하는, 공급 장치(100; 200).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합성 혼합물을 상기 라인(320)에서 순환시키는 수단은 상기 탱크(110)의 압력을 증가시키기 위해 상기 불활성 기체 공급기(132)를 제어하도록 설계된, 공급 장치(300).
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크(10)의 압력의 설정 값(Ps)에 도달하기 위한 압력 조절기(130; 230; 330)를 포함하는, 공급 장치(100).
- 제10항에 있어서, 상기 압력 조절기(130)는, 주변 압력(Pam)보다 낮은 상기 탱크(10)의 압력의 설정 값(Ps)에 도달하고 상기 탱크의 압력(P)을 상기 압력의 설정 값(Ps)에서 연속적으로 유지하는 데 맞게 조정되고, 상기 압력 조절기(130)는 상기 탱크(110)의 압력(P)을 낮추기 위해 상기 탱크(110)에 연결된 진공 펌프(131)를 제어하도록 설계된, 공급 장치(100).
- 제10항에 있어서, 상기 압력 조절기(230)는 상기 탱크(110)의 압력(P)을 주변 압력(Pam)에서 유지하는 데 맞게 조정되는, 공급 장치(200).
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰딩 장치(500)는 안과용 렌즈를 몰딩하기 위한 장치인, 공급 장치(100; 200; 300).
- 중합성 혼합물을 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 공급하는 방법으로서,
a) 상기 중합성 혼합물을 함유하는 탱크(110)를 제공하는 단계,
b) 상기 탱크(110)에 저장되어 있는 상기 중합성 혼합물을 상기 적어도 하나의 몰딩 장치(500)에 공급하는 라인(120; 320)을 제공하는 단계, 및
c) 상기 중합성 혼합물을 상기 라인(120; 320)에서 순환시키는 단계를 포함하고,
상기 c) 단계 동안, 상기 라인(120; 320)에서 순환하고 있는 상기 중합성 혼합물에 함유된 기체가 제거되고 상기 라인(120; 320)의 밖으로 배기되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제14항에 있어서, 상기 c) 단계 동안, 상기 중합성 혼합물의 흐름은 상기 라인(120; 320)에 위치하는 적어도 하나의 탈기 멤브레인(191)과 접촉하면서 순환하는, 방법.
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