CZ276193A3

CZ276193A3 - Modification process of eye lens mould and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ276193A3
Application number: CZ932761A
Authority: CZ
Inventors: Jonathan Patrick Adams; Edmund C Rastrelli; John C Heaton
Original assignee: Johnson & Johnson Vision Prod
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1996-04-17
Also published as: JP3589686B2; MX9400051A; NZ250424A; NO934707D0; HN1993012331A; FI935737A0; GR1002337B; GT199300070A; CN1073011C; RO113540B1; ZA939535B; EP0604176A1; IL107514A; ATE154782T1; TW339306B; NO934707L; CN1091356A; HK1000661A1; DE69311791D1; AU668611B2

Description

Vynález se týká způsobu zlepšení vyjímání tvářene oční čočky z formy, ve které je vyráběna, a zařízení pro tento způsob určené. Vynález je vhodný zejména pro tvářené oční čočky, jakými jsou hydrógelové kontaktní čočky,' ale tento způsob je vhodný i pro jiné malé, velmi přesné oční čočky, jakými jsou například nitrooční čočky.

Dosavadní stav techniky

Měkké oční čočky určené k umístění na rohovku nebo dovnitř oka, jakými jsou kontaktní čočky nebo měkké nitrooční čočky, mohou být vyrobeny různými postupy. Kontaktní čočky mohou být vyrobeny odstředivým litím monomerního materiálu v rotační formě a následnou polymerací takto tvarovaného· materiálu. Dalším způsobem používaným k výrobě jak kontaktních čoček tak nitroočích čoček je přesné soustružení kusu materiálu, který je následně leštěn a používán jako čočka.

V poslední době se do obliby dostává způsob tváření měkkých kontaktních čoček a měkkých nitroočních čoček ve formě, výhodami této technologie je opakovatelnost a rychlost, tedy vlastnosti, které ji zvýhodňují ve srovnání s dřívějšími postupy výroby čoček. Způsoby úspěšného tváření popisují patenty US 4 495313 a 4 640489 (Larsen) a 4 889664, 4680 336 a 5 039 459 (Larsen a kol·.). Tyto patenty popisují specificky použití rozpouštědla, materiálu, který nahrazuje vodu v průběhu tvářecího procesu a který je po ukončení tohoto tvářecího procesu nahrazen vodou. Výhodou tohoto i

postupu je, že se optické vlastnosti, velikost a tvar uvedených čoček nemění tak radikálně jako u postupů, které nepoužívají takové rozpouštědlo.

Součástí známého stavu techniky je. dále tváření λ uvedených očních čoček tvořených monomerem nebo monomerní ji směsí ve formě, která je vyrobena ž polystyrénu nebo poly. propylénu.

Tento způsob je například předmětem patentového spisu US 4 565 348 (Larsen). Uvedený patentový spis popisuje požadavky týkající se materiálů, chemie a způsobů regulace, které by měly být dodrženy, aby při oddělování čočky od formy nebo pří oddělování jednotlivých dílů formy nebylo nezbytné vynakládat nadměrnou sílu.

Kromě výše popsaných polystyrénových forem, mohou být použity i další například polypropylenové nebo polyethylenové formy/ popsané patenty US 4 121 896 (Shepherd).

Avšak podstatným problémem je, že monomer nebo monomerní směs je dodávána do vydutého dílu formy v přebytku, přičemž po spojení obou dílů forem, které definují čočku, je přebytek monomeru nebo monomerní směsi vytlačen z dutiny formy a zůstává na obrubě jedné nebo obou dílů formy nebo . mezi ní a- tvoří -prstenec-neboli lem obklopující vyrobenou čočku.

Po oddělení jednotlivých dílů dvojdílné formy zůstává většinou obvodový lem nyní již polymerního přebytečného tí materiálu na vnitřním dílu formy, na který přilne i uvedená

II čočka. Pro provedení dalších operací, jakými jsou například hydratace, kontrola, balení, strerilizace, je nezbytné f odstranění lemu polymerního materiálu z vnitřního dílu ‘ formy. V případě, že lem zůstane na vnitřním dílu formy spolu s čočkou, je z formy vyjímán manuálně.

Z tohoto důvodu je předmětem vynálezu prostředek pro odstraňování oční čočky z formy, ke které přilnula společně s lemem, jež tuto čočku obklopuje, bez lidského zásahu. Tímto vynález značně zjednodušuje tento úsek výroby čoček, čímž současně snižuje výrobní náklady, zvyšuje výkonnost a umožňuje automatizaci výroby.

Předmětem vynálezu je přesněji řečeno poskytnutí způsobu oddělování oční čočky od lemu přebytečného materiálu po oddělení jednotlivých dílů formy a zařízení k tomuto způsobu určené.

' Podstata vynálezu

Výše popsaný prostředek pro oddělování kontaktní čočky od lemu, který ji obklopuje, představuje způsob a zařízení pro zvyšování povrchové energie,, výhodně usměrněním urychlených elektronů do alespoň části povrchu jednoho z dílů formy, před jejím naplněním monomerem a polymerací čočky. Uvedené díly formy mají na jednom dílu hranu, která tvoří styčnou linii s druhým dílem, takovou, že pokud jsou oba díly spojeny, vytvoří se mezi nimi dutina pro tváření čočky. V podstatě bylo zjištěno, že generování ionizovaného kyslíku působením koronové elektrody dostatečně zvyšuje přilnavost polymeru k takto modifikovanému dílu formy. U výhodného provedení je obruba okolo vypouklého vnější·.. ho .„d.ílu„čočkovité ,formy modifikována koronou, takže pokud jsou od sebe jednotlivé díly formy po ukončení polymerace materiálu čočky odděleny, přilne lem zpolymerovaného nadbytečného materiálu,obklopující tvářecí dutinu formy k obrubě vnějšího vypouklého dílu, zatímco uvedená čočka je vyjmuta spolu s vnitřním vydutým dílem.

Stručný popis obrázků

Obr. 1a až 1c znázorňují charakteristiky povrchové interakce kapalina/pevná látka modifikované podle vynálezu a prostředky tohoto měření, obr. 2 znázorňuje zvětšený průřez elektrodami podle vynálezu a pracovním dílem vnější formy, obr.3 znázorňuje řez zařízením podle vynálezu zahrnující elektrody z obrázku 2 pro modifikaci většího množství dílů vnějších forem, obr.4 znázorňuje řez párem spojených dílů formy.

Bylo zjištěno, že přilnavost zpolymerovaného monomerního materiálu k formě, ve které je tento materiál tvářen a polymerován souvisí s povrchovou energií materiálu formy. Povrchová energie, tedy vlastnost materiálu analogická s povrchovým napětím kapalin, určuje smáčívost materiálu a jeměřena v Newtonech na metr.

Povrchová energie materiálu může být stanovena měřením úhlu dotyku. Povrchová energie může být určena měřením úhlu dotyku kapičky kapaliny na povrchu pevné látky za použití goniometru. Čím menší úhel dotyku je naměřen, tím větší smáčívost má uvedený povrch.

Co se týče obrázku 1a znázorňuje obvyklou goniometrickou stupnici 10 udávající úhel dotyku 12 tvořený kapičkou 14 kapaliny. Obrázek 1b znázorňuje kapičku 14 kapaliny na podložce 16, jež má slabou povrchovou smáčívost pro tuto konkrétní kapalinu, jejíž úhel dotyku je větší než 90°. Obrázek 1c znázorňuje naproti tomu kapičku 14 kapaliny a podložku 16, v tomto případě s dobrou povrchovou smáčivostí. Na rozdíl od obrázku 1b, je zde úhel dotyku menší než 60°, který určuje materiál, jehož povrchová energie přesahuje povrchové napětí smáčivé kapaliny alespoň o 10 x 1O”³ N/m.

Vzhledem k tomu, že smáčivost kapaliny na povrchu podložky není pouze funkcí povrchové energie podložky, ale je_spíše výsledkem rozdílu mezi povrchovou energií podložky a smáčivé kapaliny, nemůže být povrchová energie samotná použita jako konečný indikátor úhlu dotyku pro všechny kapaliny.

U výhodného provedení podle vynálezu, ve kterém bývají polystyrénové formy používány k výrobě hydrogelových kontaktních čoček Ethafilkonu A s 58% obsahem vody, má -3 polystyrén povrchovou energii 40 x 10 N/m. Experimentálně bylo stanoveno, že prepolymer materiálu označovaného jako Etafilcon A (ve spojení s esterem kyseliny borité jako rozpouštědlem nahrazujícím během tvářecího procesu, který byl popsán v patentech již uvedených v části označené jako dosavadní stav techniky, vodou) má při dotyku s povrchem polystyrénu úhel dotyku v rozmezí od 28° do 30°.

Mezi způsoby zvyšující povrchovou energii polystyrenu a dalších plastických materiálů lze zahrnout ošetření plamenem, plasmové a chemické leptání a elektrická povrchová modifikace. Způsobem použitým u výhodného provedení je elektrická modifikace povrchu, jinak označovaná jako koronová 'modifikace. Bylo z jištěno, ”’že--monomer -zpolymerovaný ..na povrchu, do kterého byly usměrněny urychlené elektrony, se pevně uchycuje na takto modifikovaném povrchu. Zejména monomer Obsahu jící hydroxyethylmethakrylát (HEMA), methakrylovou kyselinu (MAA), ethylenglykolmethakrylát (EGDMA) a trimethylolpropantrimethakryláť (TMPTMA) a po polymeraci vytvářející iontový hydrogel.polymer (skupiny IV s 58% obsahem vody) známý jako Ethafilcon A, který přilne k povrchu formy vyrobené z vysoce kvalitního polystyrénu, která má směrem k polystyrénovému povrchu působením koronovým směrované urychlené elektrony. Je zřejmé, že tento účinnek je způsoben t nepřímo elektrony ionizovaného kyslíku, které následně reagují s polymerní formou;

Zařízení zahrnuje sadu elektrod, které přilnou k ploše, jejíž modifikace je žádoucí, vysokonapěťový transformátor a vysokofrekvenční generátor s elektricky přispůsobenou impedancí. Provozní frekvence je nařízena v závislosti na impedanci nejvýše na 25 kHz a provozní napětí od' 14 do 50 kV. Při této kombinací vysoké frekvence a vysokého napětí je možné vytvořením vysoce intenzivní plazmy mezi elektrodami udržovat vzdálenost asi 3,81 cm a relativně krátkou dobu působení koronového pole.

Úhel dotyku mezi takto modifikovaným monomerem Etafilconem A a polystyrenem je 6° až 12°. To odpovídá, zvýšení povrchové energie u polystyrenu v rozmezí od 65 do 70 x 10 3 N/m.

Obrázek 2 znázorňuje vlastní aplikování zařízení podle vynálezu na díly polystyrénové formy, jejíž konstrukce spadá do známého stavu techniky. Obrázek 2 znázorňuje vnější vypouklý díl 20 formy určený k ¹ ošetření. Tento vnější díl 20 formy je přidržován na místě pomocí· nosné des------------k-y--22-i -Ta-t-o--nosná deska'22 jekonšťřuována z elektricky nevodivého materiálu, jakým je například póly(ethylentereftalát) a má obecně válcovitý tvar. Vně uvedené nosné desky je umístěna elektroda 24, přičemž tato elektroda 24 leží v bezprostřední blízkosti uvedeného dílu 20 formy, ale samotného dílu se nedotýká.

Na protilehlé straně vnějšího dílu 20 formy, vzhledem k elektrodě 24, je umístěna protielektroda 26.· Tato protielektroda je rovněž obecně válcovitého tvaru, ale s dutou vnitřní částí. Tato protielektroda se dotýká plochy obruby vnějšího dílu 20 uvedené formy a má povrch, který vybíhá do vnitřní části vypouklého povrchu dílu 20 uvedené formy, do bezprostřední blízkosti zadního povrchu vnějšího dílu formy, obvykle v bodě protilehlém vzhledem umístěným elek-. trodám 24, přičemž se tohoto povrchu přímo nedotýká.

V důsledku toho je modifikovaná plocha označena vzta,hovou značkou 28.

Vzdálenost mezi elektrodou a modifikovanou plochou se pohybuje v rozmezí od 0,0 do 0,127 cm, zatímco mezera — —- • ••—mezi «‘protielektrodou ^a _ zadním^ pojvrchem vnějšího dílu 20 formy v místě modifikované plochy se pohybuje od'0 (ve styku) do asi 0,1905 cm.

Obrázek 3 znázorňuje množinu elektrod a protielektrod v sestavě používané k ošetření množiny dílů forem. -Tento obrázek stejně jako obr. 2 znázorňuje nosnou desku 22, elektrodu 24 a protielektrodu -26. Nezobrazuje díl formy určený k' modifikaci.

Zařízení dále zahrnuje elektrolyticky pokovovaný díl 30, který dodává společné napětí do elektrod, jakož i izolační nosič 32 upevněný-k montážní desce 34. Protielektrody 26 jsou neseny nosníkem 3~6 a tato ses-tava je nesena, vodícími tyčemi 38. Pohybem vodících tyčí 38, může nosník 36 pohybovat protielektrody 26 směrem od uvedených elektrod 24 a nosná deska 22 umožňuje snadné zavádění a vyjímání jednotlivých

Při provádění samotné modifikace formy jsou'elektrody umístěny ve vzdálenosti od 0,25 do 0,5 mm od povrchu dílu formy, který má být modifikován.

Přestože doposud není znám přesný mechanismus způsobující přilnutí zpolymerovaného materiálu ke koronou

-C

í ΐ

-i

Ti i

i 'í ♦

I i

i modifikovanému polystyrénu, byla účinnost elektrické povrchové modifikace teoreticky spojována . s takovými jevy jakými jsou například obrušování (degradace povrchu), síťování polymeru, oxidace, vodíkové vazby a tvorba elektretů. Ačkoliv tento mechanizmus není zcela čistý, bylo zjištěno, že jeden z parametrů, který má vliv na pevnost adheze mezi polystyrenem a polymerem čočky je množství přítomného kyslíku před modifikací povrchu formy a v jeho průběhu. Obecně platí, čím nižší hladina kyslíku, tím nižší množství vázaného kyslíku k povrchu a menší adheze mezi polystyrem a polymerem čočky. Z tohoto důvodu je nejlepší pokud je styk polystyrénových forem s kyslíkem před ošetřením minimalizován.

Další parametry, které mají vliv na pevnost adheze jsou výkon elektrod a doba jejich působení, stejně jako frekvence a napětí při jejich působení.

Nejlepších výsledků podle vynálezu bylo dosaženo působením při napětí 10 kv a frekvenci 20 kHz až 30 kHz s výkonem mezi 10 až 80 watty, výhodně 30 watty, po dobu nejméně asi 0,2 sekundy, přičemž 100% odstranění lemu společně s vnějším vypouklým dílem 20 formy bylo dosaženo po modifikování části povrchu formy pomocí elektrody s průměrem 2,00 cm, výkonem 22 wattů a dobou působení 0,3 sekundy v’Ok'olhí^J'‘atmó'šf ’éřě’ž kdy” je vnějším vypouklým dílem 20 přidrženo pouze 0,5% materiálu čočky.

Obrázek 4 znázorňuje spojené díly formy zahrnující vydutý, vnitřní díl £0. Mezi párem spojených dílů formy je uspořádána čočka 42 a na vnější straně čočky, po jejím obvodu, mezi obrubami dílů 20 a. .40, je patrný lem 44. Relativní poloha modifikované plochy 28 vzhledem k čočce 42 a lemu 44 je nyní zřejmá.

Jak lze předpokládat ze známého .stavu techniky

nadměrné zvýšení kteréhokoliv, z těchto parametrů způsobuje migraci působení koronového pole elektrod na povrch vypouklého vnějšího dílu formy, výsledkem čehož je přilnavost čočky k vnějšímu dílu formy.

Bylo zjištěno, že, při nepřítomnosti kyslíku během výboje elektrody na cílený povrch, nelze ani prodloužením doby působení korony, ani zvýšením výkonu elektrod dosáhnout přilnutí lemu k cílenému povrchu. V krátkosti, se lze domnívat, že koronová modifikace způsobuje ionizací kyslíku a jeho vázání na určitou plochu vnějšího vypouklého dílu ^a,,tím, chemickou změnu povrchu.

; ...... .j ... -Β.Μ-·κ-η.· Zunu. Jft.Ll.u· j. Mijji*·»..,

Po výše popsaném modifikaci povrchu formy následuje plnění monomerem , a polymerace monomeru, která je iniciována chemicky, tepelně nebo ultrafialovým zářením. Po ukončení polymerace jsou vnitřní a vnější díl formy od sebe odděleny a uvedená čočka je vyjmuta.

Claims

1 · Způsob odělGÍgiŤÍ tvarované polymorní ; čočky /—v-yrobe-né-^ř ve forma, která zahrnuje alespoň dva díly, a to vnitřní vydutý díl a vnější vypouklý díl, které v případě spojení, vytvoří mezi sebou dutinu, od přebytečného· materiálu·· obklopujícího čočku -na vněj&-í.. straně-dutiny fofftty·, vyznačený t í m , že zahrnuje zvýšení povrchové energie alespoň části povrchu jednoho dílu formy, naplnění vnitřního vydutého dílu uvedené formy monomerem, spojení vnějšího vypouklého dílu uvedené formy s vnitřním vydutým dílem formy obsahujícím, monomer a vytlačení přebytečného monomeru z dutiny formy do styku s tou částí materiálu formy, na kterou byly elektrony urychleny, polymerace uvedeného monomeru, a oddělení jednotlivých dílů formy.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, že uvedené zvýšení povrchové energie povrchu dílu formy je provedeno urychlením elektronů směrem k jednomu z dílů formy.

3. Způsob podle nároku 1,vyznačený tím, ze uvedené urychlení elektronů směrem k povrchu dílu formy je provedeno-aplikováním koronového pole na jeden z uvedených dílů formy.

II > ο» 00 -* _ . - X' η σ

-4 C κ>·

Μ cn ίθ οπ czx

Γ—*

Ο

4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že uvedené koronové pole exponuje povrch ionizovaným kyslíkem.

5. Způsob podle nároku 4,vyznačený tím, že uvedené koronové pole je aplikováno na jeden z dílů formy vytvořením elektrického výboje mezi dvěma elektrodami.

I . · - · ....

6. Způsob podle nároku 5,vyznačený tím, že výkon aplikovaného kořenového pole je alespoň asi 10 Wattů.

7. Způsob podle nároku 1, vy značený tím, že zahrnuje plnění vnitřního vydutého dílu uvedené formy směsí monomerů tvořenou hydroxyethylmethakrylátem (HEMA), methakrylovou kyselinou (MAA), ethylenglykolmethakrylátem (EGDMA) a trimethylolpropantrimethakrylátem (TMPTMA).

8. Způsob podle nároku 6,vyznačený tím, že koronové pole je aplikováno po dobu alespoň 0,2 sekundy.

9. zařízení pro modifikaci formy na výrobu očních čoček za účelem oddělení uvedené čočky od . protilehlého lemu a jeho výhodného přidržení k modifikovanému dílu formy, vyznačené tím, že obsahuje prostředek pro generování urychlených elektronů a ' '^_ prostředek pro směrování uvedených elektronů směrem j k části povrchu alespoň jednoho dílu formy. j ' ... )

10. ' Zařízení podle nároku 9,vyznačené' tím, že uvedený prostředek pro generování urychlených ' elektronů ¹ a prostředek pro usměrnění uvedených elektronů směrem k povrchu formy zahrnuje elektrodu (24) umístěnou v blízkosti povrchu formy, který má být modifikován, protielektrodu

III ji (26) umístěnou na povrchu,nacházejícím se na protilehlé straně vzhledem k modifikovanému povrchu,nebo v blízkosti tohoto povrchu, a zdroj elektrické energie s napětím alespoň 10 kV a frekvencí alespoň 20 kHz, přičemž tento zdroj je elektricky připojen k elektrodě (24) a protíelektrodě