DE69634681T2

DE69634681T2 - Giessform zur Herstellung von Kontaktlinsen

Info

Publication number: DE69634681T2
Application number: DE69634681T
Authority: DE
Inventors: Ture Kindt-Larsen; Jeffrey Jacksonville Longo; Keith Jacksonville O'Brien; James Jacksonville Jen; Michael Jacksonville Widman; Mehmet Burduroglu; Robert Jacksonville LaBelle
Original assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Current assignee: Johnson and Johnson Vision Care Inc
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2016-09-28
Also published as: US5849209A; BR9603924A; NZ299288A; TW414802B; MX9604425A; ATE294684T1; CN1117655C; AU6555696A; IN190213B; CA2186564A1; EP0765721A3; JPH09183132A; AU728908B2; NO964099L; NO964099D0; SG97176A1; CN1154979A; EP0765721A2; KR970015660A; IL119146A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Polymerrezeptur, die ein internes formbenetzendes Mittel enthält, das die Grenzflächenbenetzung zwischen den Oberflächen des reaktiven Monomergemischs und den Oberflächen der Form erhöht und dadurch die Menge der in der Kontaktlinse verursachten Defekte vermindert. Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf die Formen, die aus einer derartigen Polymerrezeptur gefertigt werden, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktlinsen mittels dieser Formen.
Gegenwärtig ist in der Herstellung von hydrophilen Polymerartikeln wie weichen Kontaktlinsen eine weite Spanne von Verfahren im Gebrauch. Dabei ist eine beträchtliche Vielfalt von Techniken eingesetzt worden wie Schleuderguß, statisches Formgießen, Drehen sowie eine Kombination von Gießen und Drehen und insbesondere der Einsatz von zweiteiligen Formen. Im Allgemeinen umfassen derartige Formteile für hydrophile Kontaktlinsen ein gekrümmtes (konkaves/konvexes) Zentrum eines Vorderkrümmungsformteils, das daran angepaßt ist, in Zusammenwirkung mit einem passenden Basisformkrümmungsteil eine zweiteilige Form für die Kontaktlinsen zu bilden. Diese hydrophilen Kontaktlinsen umfassen üblicherweise ein hydrophiles Polymer, vorzugsweise ein HEMA-basiertes Polymer (Hydroxy-ethylmethacrylat) neben zahlreichen anderen Materialien.
Die Komponenten der Form, in der die Kontaktlinsen aus hydrophilem Polymer formgegossen werden, können geeignete Paletten umfassen, von denen jede eine Vielzahl von Hohlräumen enthält, die Formteile mit weiblichen und/oder männlichen Basisoberflächen oder gekrümmte Formabschnitte für die Bildung der gekrümmten Kontaktlinsen aufnehmen. Die Formen können, wie beschrieben, z.B. in der Gießformtechnologie, passend ausgewählte her kömmliche Kunststoffmaterialen umfassen, wobei die hydrophilen Polymerartikel, d.h. die Kontaktlinsen, in dem Hohlraum dazwischen geformt werden, und möglicherweise an einem oder beiden der Formteile anhaften können. Bei der Verwendung von trennbaren zweiteiligen Formen für das Gießformen von hydrophilen Kontaktlinsen ist es bei Abschluß des Gießschrittes von entscheidender Bedeutung, die hydrophilen Kontaktlinsen aus ihrem Oberflächenkontakt ohne Anhaftung an die Formteile oder zumindest an eine der Gießformen zu lösen und den Formteil abtrennen zu können, ohne die Kontaktlinsen zu beschädigen, was die Linsen unbrauchbar machen würde.
Unglücklicherweise, insgesamt zu häufig, kommt es bei der Herstellung der Kontaktlinsen zu einer Beschädigung. Die potentiellen Schäden, die im Allgemeinen bewirken, daß die Kontaktlinsen nicht mehr in der Lage sind, die erforderlichen Qualitäts- und/oder Inspektionsstandards zu erfüllen, können aus Randeinrissen und Spänen, Scharten oder anderen Oberflächendefekten an den Kontaktlinsen bestehen. Andere Ursachen für die Zurückweisung von Linsen können Löcher, Hohlräume mitten im Gußkörper sein, die sich in den Linsen während des Formgießprozesses bilden, sowie Vertiefungen, d.h. Flächen von nicht einheitlicher Dicke, und pfützenförmige Oberflächenasymmetrien [puddles].
Infolgedessen besteht das Erfordernis, eine neue Rezeptur für die Form zu finden, die das Risiko von Schäden und Defekten vermindern würde.
Linsendefekte sind die Hauptfaktoren, die zu einem geringen Produktionsertrag führen.
Das Problem, das mit der vorliegenden Erfindung angegangen wird, ist die Verhinderung der Bildung von Löchern und pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles], die sich während des Formgießprozesses in den Linsen bilden. Löcher finden sich gewöhnlich als Hohlräume im Zentrum der Linse, während pfützenförmige Oberflächenasymmetrien [puddles] gewöhnlich zufallsverteilt oder in Verzweigungsformen auftreten und sich gewöhnlich längs des Linsenrandes finden sowie üblicherweise mit der konkaven bzw. Vorderkrümmungs-Form verbunden sind. Laut den Erfindern werden sie hauptsächlich durch eine schlechte Benetzung der Formoberfläche durch das reaktive Monomergemisch bei dem Zusammensetzen der Formoberfläche verursacht. Genauer gesagt, hat die schlechte Benetzung ihren Grund entweder in einer unverträglichen Chemie oder in unverträglichen Beanspruchungen über die gesamte Grenzfläche der Form hin und des reaktiven Monomergemisches oder in einer Kombination beider. Wichtiger noch, eine heterogene Oberfläche der Form hat viele lokale nicht benetzte Hohlräume zur Folge und führt von daher zu Löchern oder pfützenförmige Oberflächenasymmetrien [puddles] in der Kontaktlinse.
Nach den Erfindern würden diese Löcher und pfützenförmige Oberflächenasymmetrien [puddles] beseitigt werden, wenn der Polymerform zuvor ein Benetzungsmittel beigemischt wird, um so das Benetzungsvermögen der Form zu erhöhen. Um das Konzept der Benetzung zu verstehen, folgt ein kleiner Exkurs zur Erörterung der Vorgänge in einer Flüssigkeit auf molekularer Ebene. Im Körper einer Flüssigkeit ist die zeitdurchschnittliche Kraft, die auf ein gegebenes Molekül von seinem Nachbarmolekül ausgeübt wird, gleich Null. Selbst wenn ein solches Moleküle infolge zufälliger Kollisionen in der Flüssigkeit für eine längere Zeit Diffusionsbewegungen ausführt, wirken keine gerichteten Kräfte auf selbiges ein. Es besteht eine genauso große Wahrscheinlichkeit der Verdrängung in die eine Richtung wie in eine andere. Anders dagegen ist jedoch die Situation an der Oberfläche der Flüssigkeit, da es keine Moleküle gibt, die den Kräften entgegenwirken, die von den Molekülen im Inneren auf die Moleküle an der Oberfläche ausgeübt werden. Infolgedessen erfahren die Moleküle an der Oberfläche einer Flüssigkeit eine Netto-Anziehung in Richtung des Inneren eines Tropfens und bewirken so, daß das Tröpfchen eine Kugelgestalt annimmt, was sowohl die freie Energie als auch die Oberfläche verringert. Dies schafft eine Oberflächenspannung, die von mikroskopischem Standpunkt aus die reversible isothermische Arbeit darstellt, die beim Transport der Moleküle aus dem Inneren der Flüssigkeit an die Oberfläche geleistet werden muß, und damit eine Einheit der neuen Oberfläche schafft. Die Erfinder des Vorliegenden sind der Auffassung, daß die Überwindung der Oberflächenspannung das Potential für die Bildung von „Löchern" in der Flüssigkeit beseitigen würde, d.h. die Verteilbarkeit der Flüssigkeit auf einem Festkörper oder dessen Benetzbarkeit mit der Flüssigkeit bewirkt.
Bei Benetzung oder Nichtbenetzung von Festkörpern mit Flüssigkeiten ist das benutzte Kriterium der Kontaktwinkel zwischen dem Festkörper und der Flüssigkeit (gemessen durch die Flüssigkeit). Es wird auf 6 verwiesen, die die Beziehung zwischen dem Kontaktwinkel „a" und den Grenzflächenspannungen veranschaulicht, die an der Oberfläche einer Flüssigkeit bestehen. Wie deutlich gezeigt, gibt es drei Grenzflächen, wenn ein Flüssigkeitströpfchen mit einem Festkörper in Kontakt kommt, und somit gibt es drei entsprechende Grenzflächenspannungen, γSL,γSV und γLV, wobei γ sich auf die Grenzflächenspannung und S, L und V sich jeweils auf den Festkörper, die Flüssigkeit und den Dampf beziehen. Man spricht davon, daß eine Flüssigkeit einen Festkörper benetzt, wenn der Kontaktwinkel „a" zwischen 0° und 90° liegt, und daß sie ihn nicht benetzt, wenn der Kontaktwinkel zwischen 90° und 180° liegt. Im Gleichgewicht besteht eine Balance zwischen den Grenzflächenspannungen an der gemeinsamen Kontaktlinie, die 6 in Punkt 0 schneidet. Für eine den Festköper benetzende Flüssigkeit wird dieses Gleichgewicht durch die folgende Beziehung ausgedrückt: γSV = γSL + γLV cos θ
Die Erfinder des Vorliegenden haben dieses Konzept modifiziert und diese Änderungen genutzt, um zu ermitteln, ob eine besondere Substanz verwendet werden könnte, um die Tendenz zur Bildung von Löchern und pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] bei der Herstellung von Kontaktlinsen zu vermindern. Außerdem haben die Erfinder des Vorliegenden einen Trend ermittelt und damit herausgefunden, daß besondere Verbindungen, wenn sie dem Polymermaterial der Form beigemischt werden, die Menge an Löchern und pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] in Kontaktlinsen bedeutend reduzieren.
Ihre Lösung basierte dabei auf ihrem Verständnis der Thermodynamik der betreffenden Situation. Sie errechneten, daß die theoretische Schätzung der Benetzung, welches den thermodynamischen Parameter, genannt Ausbreitungskoeffizient, darstellt, definiert ist als: S = γs – γ1 – γs1 wobei S der Ausbreitungskoeffizient ist, γ_s die Oberflächenenergie des Formmaterials, γ₁ die Oberflächenspannung des reaktiven Monomergemisches („RMM") und γ_s1 die Grenzflächenspannung zwischen dem reaktiven Monomergemisch und dem Formmaterial. Ein positiver „S"-Wert bedeutet Ausbreitung (oder Benetzung). Damit es zu einer Ausbreitung bzw. Benetzung kommen kann, sollten γ₁ und γ_s1 deshalb so klein als möglich sein oder γ_s sollte so groß wie möglich gemacht werden. Praktisch bedeutet dies, daß die Oberflächenenergie der Form erhöht wird oder die Oberflächenspannung des reaktiven Monomergemisches reduziert wird oder beides gemacht wird, um die angemessene Benetzung zwischen dem reaktiven Monomergemisch und der Form zu erreichen. Eine Erhöhung der Oberflächenenergie der Form erfordert, eine Erhöhung nicht nur der gesamten Oberflächenenergie, sondern auch eine Erhöhung des Abschnitts der hochenergetischen Oberfläche in Betracht zu ziehen.
Dies läßt sich durch verschiedene Techniken erreichen, z.B. durch Beschichtung der Oberfläche einer der Formhälften bzw. Gießformen mit einem grenzflächenaktiven Stoff oder durch vorübergehende Beschichtung der Formoberfläche mit einem Benetzungsmittel. Ein weiteres Verfahren und eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Integration der Benetzungsmittel in das Formmaterial.
Offensichtlich sind nicht alle Benetzungsmittel für das Formmaterial auch effektiv. Die Autoren der vorliegenden Erfindung habe eine Methodologie entwickelt, um zu ermitteln, welche Beimischungen für die Zusammensetzung des Formmaterials zur Herstellung von Kontaktlinsen mit reduzierter Anzahl von Löchern bzw. pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] zweckdienlich sind. Infolgedessen habe die Autoren der vorliegenden Erfindung ein neuartiges Formmaterial entwickelt, das den zusätzlichen Vorteil besitzt, die Tendenz zur Bildung von Löchern oder pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] zu vermindern.
Deshalb haben die Autoren der vorliegenden Erfindung neuartige Formrezepturen entwickelt, die den Produktionsertrag erhöhen und die Defekte in Kontaktlinsen reduzieren. In einer Ausführungsform reduziert die vorliegende Rezeptur die Tendenzen zur Bildung von Löchern und pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddels] in Kontaktlinsen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Form zur Herstellung von Kontaktlinsen bereit, die thermoplastisches Polymer aus Polystyrol umfaßt, dem ein Benetzungsmittel beigemischt ist.
Genauer gesagt, ist die vorliegende Erfindung auf eine Gießform gemäß Patentanspruch 1 für den Einsatz in der Herstellung von Kontaktlinsen gerichtet, wobei das Formmaterial Polystyrol und eine benetzungswirksame Menge eines Benetzungsmittels, das ihr beigemischt ist, umfaßt, wobei die Benetzungskraft des Formmaterials beschrieben ist durch die Gleichung: F = 2γ1pcos θwobei
F die Benetzungskraft der Gießform ist,
γ₁ die Oberflächenspannung von destilliertem Wasser ist,
p der Umfang des Formmaterials am Meniskus ist, wenn die Gießform teilweise in das Wasser getaucht ist, und
θ der dynamische Kontaktwinkel ist, wobei der Kontaktwinkel des besagten Formmaterials kleiner als 100° ist,
wobei das Benetzungsmittel kein Stearatsalz ist.
Die vorliegende Erfindung ist zudem auf die Verwendung dieser Gießform zur Bildung von Kontaktlinsen sowie ein Verfahren zur Minimierung von pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] bei der Fertigung von Kontaktlinsen unter Verwendung dieser Gießform nach den Ansprüchen 8 und 9 gerichtet.
Wenn diese Materialien verwendet wurden, um eine der Gießformen der Formanordnung zur Fertigung von Kontaktlinsen herzustellen, wurde herausgefunden, daß weniger Linsen mit den oben beschriebenen Defekten gebildet wurden. Somit ist die vorliegende Erfindung weiterhin auf die Gießform gerichtet, die von dieser neuartigen Rezeptur umfaßt ist. Diese Gießform ist Teil der Formanordnung und von daher ist die vorliegende Erfindung weiterhin noch auf die Formanordnung gerichtet, die besagte Gießform umfaßt, die von diesen Rezepturen der vorliegenden Erfindung umfaßt ist.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine Gießform gerichtet, die bei der Herstellung einer Linse zweckdienlich durch Polymerisation einer polymerisierbaren Zusammensetzung in einer Formanordnung ist, die von dieser Gießform und einer zweiten Gießform umfaßt ist, wobei diese Gießform einen integralen Bestandteil umfaßt, der einen zentralen, gekrümmten Abschnitt aufweist, der eine konkave Oberfläche, eine konvexe Oberfläche und eine Umfangskante definiert, wobei zumindest der zentrale Abschnitt zumindest der konkaven und/oder der konvexen Oberfläche, die Abmessungen der hinteren Krümmung der gewünschten gequollenen oder nicht gequollenen Kontaktlinse aufweist, die in der Formanordnung hergestellt werden soll, und ausreichend glatt und profiliert ist, so daß die Oberfläche der Kontaktlinse, die durch Polymerisation der polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt mit der Oberfläche gebildet wird, optisch annehmbar ist, wobei der Bestandteil einen ringförmigem Flansch, der integral mit der kreisförmigen Umfangskante und diese umgebend und sich erstreckend von dieser in einer Ebene senkrecht zu der Achse der konkaven Oberfläche ausgebildet ist, aufweist, wobei der Bestandteil auch eine im allgemeinen dreieckige Lasche aufweist, die in einer Ebene senkrecht zu der Achse angeordnet ist und sich von dem Flansch erstreckt, wobei der Bestandteil eine Dünnheit und Steilheit aufweist, die wirksam ist, um Hitze durch sie durchzuleiten und Hebelkräften zu widerstehen, die ausgeübt werden, um die Gießform von der Formanordnung zu trennen, und wobei der Bestandteil von dem Formmaterial umfaßt ist, welches von einem thermoplastischen Polymer, der mit einem Benetzungsmittel wie oben beschrieben gemischt ist, umfaßt ist.
Die Formanordnung umfaßt vorzugsweise mindestens zwei Teile, ein weibliches, konkaves Teil (Vorderteil) und ein männliches, konvexes Teil (Hinterteil), die zwischen sich einen Hohlraum bilden, und wenn besagte Teile zusammengesetzt werden, hat mindestens ein Teil etwa da einen Flansch. Genauer gesagt, umfaßt die Formanordnung in einer bevorzugten Aus führungsform eine vordere Gießform und eine hintere, damit in Kontakt befindliche Gießform, wodurch dazwischen ein Hohlraum definiert und umschlossen wird, sowie eine polymerisierbare Zusammensetzung in dem Hohlraum in Kontakt mit den Gießformen, wobei deren vordere Form einen zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konkaven Oberfläche, eine konvexe Oberfläche und eine kreisförmige Umfangskante aufweist, wobei der Abschnitt der konkaven Oberfläche, der sich in Kontakt mit der polymerisierbaren Zusammensetzung befindet, die Krümmung der vorderen Krümmung eine Kontaktlinse aufweist, die in der Formanordnung herzustellen ist, und glatt genug ist, so daß die Oberfläche einer Kontaktlinse, die durch Polymerisation der, sich in Kontakt mit der Oberfläche befindlichen polymerisierbaren Zusammensetzung gebildet wird, optisch annehmbar ist, wobei die vordere Form auch einen ringförmigen Flansch aufweist, der integral mit der kreisförmigen Umfangskante und dies umgebend und sich erstreckend von dieser in einer Ebene senkrecht zu der Achse und sich erstreckend von dem Flansch ausgebildet ist, während die hintere Form einen zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konkaven Oberfläche, konvexen Oberfläche und einer kreisförmigen Umfangskante aufweist, wobei der Abschnitt der konvexen Oberfläche in Kontakt mit der polymerisierbaren Zusammensetzung die Krümmung der hinteren Krümmung einer Kontaktlinse aufweist, die in dieser Formanordnung herzustellen ist, und ausreichend glatt ist, so daß die Oberfläche einer Kontaktlinse, die durch Polymerisation der polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt mit besagter Oberfläche zu bilden ist, optisch annehmbar ist, wobei die hintere Krümmung auch einen ringförmigen Flansch aufweist, der integral mit der kreisförmigen Umfangskante und diese umgebend und sich erstreckend von dieser in einer Ebene senkrecht zu der Achse der konvexen Struktur ausgebildet ist, und eine im allgemeinen dreieckige Lasche, die in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse angeordnet ist und sich von dem Flansch erstreckt, wobei die konvexe Struktur der hinteren Gießform sich in Kontakt mit der Umfangskante der vorderen Gießform befindet.
Die innere, konkave Oberfläche der vorderen Gießform definiert die Außenfläche der Kontaktlinse, während die äußere konvexe Oberfläche der Basisgießform die Innenfläche der Kontaktlinse definiert, die auf der Kante ruht.
In dieser Anordnung ist entweder die hintere Gießform oder die vordere Gießform oder beide von der neuartigen Rezeptur gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt. Es ist jedoch die hintere Gießform, die vorzugsweise von der neuartigen Rezeptur gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ist, während die vordere Gießform von einem thermoplastischen Material umfaßt ist, das kein Benetzungsmittel enthält. Somit hat die vorliegende Erfindung auch die Basisform zum Gegenstand, die von besagter neuartiger Rezeptur umfaßt ist.
Genauer gesagt, hat die vorliegende Erfindung eine Formanordnung zum Gegenstand, die bei der Herstellung einer Kontaktlinse durch die Polymerisation einer polymerisierbaren Zusammensetzung in dieser Formanordnung verwendet wird, wobei die Formanordnung eine vordere Gießform und eine damit in Kontakt befindlichen, hinteren Gießform umfaßt, wodurch dazwischen ein Hohlraum definiert und umschlossen wird, sowie aus einer polymerisierbaren Zusammensetzung in besagtem Hohlraum in Kontakt mit beiden Gießformen, wobei diese vordere Gießform einen ersten Bestandteil aus einem für UV-Licht durchlässigen, thermoplastischen Polymer umfaßt, wobei dieser Bestandteil einen zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konkaven Oberfläche, einer konvexen Oberfläche und einer kreisförmigen Umfangskante aufweist, wobei der Abschnitt dieser konkaven Oberfläche in Kontakt mit der polymerisierbaren Zusammensetzung die Krümmung der vorderen Krümmung einer Kontaktlinse aufweist, die in besagter Formanordnung herzustellen ist, und ausreichend glatt ist, so daß die Oberfläche einer Kontaktlinse, die durch Polymerisation dieser polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt mit dieser Oberfläche herzustellen ist, optisch annehmbar ist;
wobei der erste Bestandteil einen ringförmigen Flansch, der integral mit der kreisförmigen Umfangskante und diese umgebend und sich erstreckend von dieser in einer Ebene senkrecht zu der Achse dieser konkaven Oberfläche ausgebildet ist, aufweist, und eine im allgemeinen dreieckige Lasche, die in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse angeordnet ist, und sich von diesem Flansch aus erstreckt;
wobei die besagte hintere Form von einem integrierten Bestandteil mit einem zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konkaven Oberfläche, einer konvexen Oberfläche und einer kreisförmigen Umfangskante umfaßt ist, wobei der Abschnitt dieser konvexen Oberfläche in Kontakt mit dieser polymerisierbaren Zusammensetzung die Krümmung der hinteren Krümmung einer Kontaktlinse aufweist, die in dieser Formanordnung herzustellen ist, und ausreichend glatt ist, so daß die Oberfläche der Kontaktlinse, die mittels Polymerisation besagter polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt mit dieser Oberfläche herzustellen ist, optisch annehmbar ist;
wobei der zweite Bestandteil einen ringförmigen Flansch, der integral mit der kreisförmigen Umfangskante und diese umgebend und sich von dieser in einer Ebene senkrecht zu der Achse der konvexen Oberfläche ausgebildet ist, und eine im allgemeinen dreieckige Lasche, die in einer Ebene senkrecht zur dieser Achse angeordnet ist und sich von dem Flansch erstreckt, aufweist, wobei die konvexe Oberfläche der hinteren Gießform sich in Kontakt mit der Umfangskante der vorderen Gießform befindet;
wobei die hintere Form von einem Formmaterial umfaßt ist, das von einem thermoplastischen Polymer umfaßt ist, dem ein wie oben beschriebenes Zusatzmittel beigemischt ist.
Die Formanordnung mit der Basiskrümmungsform, die aus den Rezepturen Polystyroll/Benetzungsmittel hergestellt ist, wird bei der Herstellung weicher Kontaktlinsen verwendet. Somit ist die vorliegende Erfindung noch auf den Prozeß der Herstellung weicher Kontaktlinsen unter Verwendung dieser Formanordnung gerichtet. Das heißt, einen verbesserten Prozeß zur Bildung einer Kontaktlinse mittels einer Formanordnung, die eine vordere Gießform und eine damit in Kontakt befindliche, hintere Gießform umfaßt, wobei dabei dazwischen ein Hohlraum definiert und umschlossen wird, und die in diesem Hohlraum eine polymerisierbare Zusammensetzung enthält, die sich in Kontakt mit den Gießformen befindet;
wobei die besagte vordere Gießform einen ersten Bestandteil aus UV-Licht durchlässigem, thermoplastischem Polymer umfaßt, wobei dieser erste Bestandteil einen zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konkaven Oberfläche, einer konvexen Oberfläche und einer kreisförmigen Umfangskante aufweist, wobei der Abschnitt dieser konkaven Oberfläche in Kontakt mit der polymerisierbaren Zusammensetzung die Krümmung der vorderen Krümmung einer Kontaktlinse aufweist, die in besagter Formanordnung herzustellen ist, und ausreichend glatt ist, so daß die Oberfläche einer Kontaktlinse, die durch Polymerisation besagter polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt mit der Oberfläche gebildet wird, optisch annehmbar ist;
wobei die hintere Gießform einen zweiten Bestandteil aus UV-Licht durchlässigem thermoplastischem Polymer umfaßt, wobei der Bestandteil einen zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konkaven Oberfläche, einer konvexen Oberfläche und einer kreisförmigen Umfangskante aufweist, wobei der Abschnitt der konvexen Oberfläche in Kontakt mit der polymerisierbaren Zusammensetzung die Krümmung der hinteren Krümmung einer Kontaktlinse besitzt, die in besagter Formanordnung herzustellen ist, und ausreichend glatt ist, so daß die Oberfläche einer Kontaktlinse, die durch Polymerisation besagter polymerisierbarer Zusammensetzung in Kontakt mit besagter Oberfläche gebildet wird, optisch annehmbar ist, wobei die konvexe Oberfläche dieser hinteren Form sich in Kontakt mit der Umfangskante dieser vorderen Gießform befindet;
und wobei die vordere Gießform gegen die hintere Gießform geklemmt ist;
und wobei die polymerisierbare Zusammensetzung unter Vorhärtungs- und Härtungsbedingungen mit ultraviolettem Licht einer Polymerisation untergeht und die hintere Krümmung von der vorderen Krümmung während des Formtrennungsprozesses getrennt wird und anschließend die vordere Krümmung von der Kontaktlinse getrennt wird, wobei die Verbesserung den Einsatz einer Hinterkrümmungsform umfaßt, die von dem oben beschriebenen Formmaterial umfaßt ist.
Wie hierin beschrieben, modifiziert die Verwendung der Rezepturen gemäß der vorliegenden Erfindung die Oberflächenchemie der hinteren Form durch Erhöhung ihrer Benetzbarkeit. Außerdem erleichtert eine Rezeptur nach vorliegender Erfindung die Ablösung der Form von dem polymerisiertem Polymer, das die Kontaktlinse und die vordere Form umfaßt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Minimierung und/oder Verhinderung von Spänen gerichtet. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Minimierung und/oder Verhinderung von Löchern oder pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] in der Kontaktlinse gerichtet durch Verwendung einer Gießform, die von einem thermoplastischen Material umfaßt ist, dem eine effekti ve Menge eines Benetzungsmittels beigemischt ist, wobei es sich bei dem thermoplastischen Material um Polystyrol handelt und besagte Gießform ausreichend benetzt ist, um bei Eintauchen in Wasser einen dynamischen Kontaktwinkel von 100° oder weniger zu haben.
Die vorliegende Erfindung ist leichter verständlich für einen Fachmann und unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen, in denen in den verschiedenen Ansichten gleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
1 ist ein Flußdiagramm des Ablaufprozesses für die Kontaktlinsenherstellung, einschließlich Formgießen, Behandlung und Handhabung der Formen und Kontaktlinsen in einer Umgebung mit geringem Sauerstoff.
2 ist eine Draufsicht des Produktionsliniensystems, das gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut ist.
Die 3 und 3(a) sind jeweils eine Draufsicht oder Planaransicht sowie eine Seitenansicht einer Ausführung einer ersten (weiblichen) oder Vorderkrümmungs- Gießform gemäß der vorliegenden Erfindung.
3(b) ist ein vergrößertes Detail eines Abschnitts der 3(a).
Die 4 und 4(a) sind jeweils eine Draufsicht oder Planaransicht und ein Aufriß oder Seitenansicht einer Ausführungsform einer zweiten (männlichen) oder Hinterkrümmungs-Gießform gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Basiskrümmungsrahmen für 8 Gießformen (Hohlräumen), die auf einer Palette, die von verschiedenen Rezepturen umfaßt ist, wie in Beispiel 1 beschrieben, getragen und in sie eingepaßt sind.
6 ist eine Schemazeichnung des Kontaktwinkels und der Oberflächenspannung an den Festkörper-Dampf- und Festkörper-Flüssigkeits-Grenzfläche eines in einer Prüfflüssigkeit eingetauchten Festkörpers.
7 ist eine Schemazeichnung der Methodologie der vorliegenden Erfindung, die zur Messung des Kontaktwinkels benutzt wird.
8 eine schematische Darstellung der verschiedenen Parameter bei der Bestimmung des Kontaktwinkels.
9 ist ein typischer Linienzug einer Wasserbenetzungskraft.
Wie oben beschrieben, enthält die Form ein Benetzungsmittel. In anderen Worten das Benetzungsmittel ist dem thermoplastischen Polymer gründlich beigemischt. Dies liefert eine im Wesentlichen einheitliche Verteilung dieser Benetzungsmittel über die Oberfläche des Formharzes hin und verringert die Wahrscheinlichkeit, daß sie auf der Linse zurückgehalten werden. Die Zusammensetzungen Polystyrol/Benetzungsmittel werden in Prozessen zubereitet, die dem Fachmann bekannt sind. Das folgende Verfahren exemplifiziert die Techniken, die bei der Herstellung der Rezepturen nach der vorliegenden Erfindung unter beispielhafter Verwendung von Polystyrol und eines Zusatzmittels eingesetzt werden. Dies ist jedoch exemplarisch und gleichermaßen für die Zubereitungen der anderen Rezepturen nach der vorliegenden Erfindung anwendbar.
Das Polystyrol und das Zusatzmittel werden nach Verfahren gemischt, die dem Fachmann bekannt sind. In einer Methodologie wird das Polystyrol mit dem Zusatzmittel kombiniert. In anderen Worten, ein vorbestimmte Menge des Zusatzmittels und Polystyrols werden zusammengemischt, das Gemisch erhitzt, um das Polystyrol zu schmelzen, das geschmolzene Polystyrol und das Zusatzmittel werden dann mittels eines solchen Geräts wie eines Extruders zusammengemischt, der die beiden Komponenten weiter vermischt. Das Gemisch kann dann in einer Pelletisiervorrichtung repelletisiert werden. Alternativ dazu kann das Polystyrol zur Herstellung des geschmolzenen Polystyrols zunächst geschmolzen werden und das Zusatzmittel dann zu dem geschmolzenen Polystyrol in den Mixer, d.h. Extruder, hinzugegeben, ver mischt und dann mit der Pelletisiervorrichtung repelletisiert werden. Alternativ dazu kann das Zusatzmittel mit dem thermoplastischen Material direkt in der Formmaschine kombiniert werden.
Die Menge an Benetzungsmittel, das dem thermoplastischen Material hinzugefügt wird, ist eine Menge, die eine Benetzung effektiv bewirkt. Das davon umfaßte Formmaterial müßte für UV-Strahlung durchlässig sein, insbesondere für Wellenlängen von 3 bis 5 nm bis zu 300 Nanometern. Diese Mengen überlappen sich jedoch vorzugsweise. Genauer gesagt, wenn vorliegend, ist das Benetzungsmittel in einer Menge vorhanden, der bei thermoplastischem Material von ungefähr 0,08 % bis ungefähr 5 % reicht (w/w) und noch bevorzugter in der Spanne von 0,1 % bis ungefähr 2,5 % liegt (w/w).
Diese Formrezepturen lösen zwei verschiedene Probleme; somit wird die Formrezeptur in Abhängigkeit von der Zielsetzung gewählt. Falls das Ziel darin besteht, Löcher zu reduzieren, wird als Formrezeptur das thermoplastische Material mit einer Beimischung von Benetzungsmittel verwendet. Falls das Ziel die Reduzierung von pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] ist, wird die Vorderkrümmungsform aus thermoplastischem Material mit Benetzungsmittel gebildet.
So wie hierin verwendet, bezieht sich eine Erwähnung der „Benetzungsrezeptur" oder „Zusammensetzungen" auf das Formmaterial, das von dem thermoplastischen Material (d.h. Polystyrol) und dem Benetzungsmittel umfaßt ist, wie es hierin definiert ist. Alternativ dazu bezieht sich eine Erwähnung der „Formtrennungsrezeptur" oder Zusammensetzung auf das Formmaterial, das von dem thermoplastischen Material (z.B. Polystyrol) und dem Formablösungsmittel umfaßt ist. Eine Erwähnung der „Rezepturen" oder „Zusammensetzungen" nach der vorliegenden Erfindung oder einen gleichwertigen Ausdruck, der/die nicht die „Formablösung" oder „Benetzung" spezifiziert, bezieht sich auf beide Rezepturen.
Die Formrezepturen nach der vorliegenden Erfindung können entweder die Hinterkrümmungsform, die Vorderkrümmungsform oder beide umfassen. Aufgrund der Unterschiede im Aushärten ihrer jeweiligen Oberflächen ist die Benetzungs- oder Adhäsionskraft an der Schnittstelle RMM/Hinterkrümmung verschieden von derjenigen der Schnittstelle RMM/vordere Krümmung. Vorzugsweise ist die Hinterkrümmung von dem Formmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt.
In den folgenden Erörterungen wird jedoch, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist, auf die Hinterkrümmung bzw. hintere Krümmung Bezug genommen, wobei diese Überlegungen in gleicher weise für die Vorderkrümmung bzw. vordere Krümmung gelten und die Hinterkrümmmung zu Veranschaulichungszwecken benutzt wird.
Zur Bestimmung der technischen Möglichkeit, daß ein für eine Hinterkrümmungsform verwendetes Formmaterial die Tendenzen zur Ausbildung von Löchern in den Kontaktlinsen reduziert, haben die Erfinder ein modifiziertes Benetzungsverfahren zur Messung der Benetzbarkeit des Hinterkrümmungsform entwickelt. Dieses Verfahren mißt die Benetzungskräfte zwischen der Benetzungsprüfflüssigkeit (d.h. Wasser) und der Oberfläche der Hinterkrümmungsform, die durch die folgende Beziehung definiert sind: F = 2γ1pcos θwobei
F die gemessene Benetzungskraft (mg) der Gießform ist;
γ₁die Oberflächenspannung der Prüfflüssigkeit, d.h. Wasser, ist;
p der Umfang der Gießform am Meniskus ist (cm), wenn die Gießform teilweise in das Wasser eingetaucht ist; und
θ der dynamische Kontaktwinkel in Graden ist.
Eine Schemazeichnung des Experimentaufbaus ist in 7 gegeben, während die verschiedenen Parameter in 8 schematisch dargestellt sind.
Eine Probe (901), wie die Hinterkrümmung, wird vertikal an einer Mikrowaage (902) aufgehängt. Die Prüfflüssigkeit (903), wie Wasser, steigt langsam an, so daß die Hinterkrümmung eintaucht. Die Benetzungskraft zwischen der Prüfflüssigkeit und der Hinterkrümmung wird bei steigender Prüfflüssigkeit mit der Mikrowaage gemessen, die mit einer Aufzeichnungsvorrichtung 905 aufgezeichnet wird. Ein Linienzug der Benetzungskräfte als Funktion des Abstandes, der von dem Wassermeniskus (904) über die Hinterkrümmungsoberfläche zurückgelegt wird, wird erhalten. Ein typischer Linienzug der Benetzungskraft von Wasser (für die Hinterkrümmung) ist in 9 wiedergegeben. Auf diese Weise läßt sich der Wert von p messen.
Bei der Prüfflüssigkeit, die zur Durchführung dieser Tests verwendet wird, handelt es sich um eine gewöhnliche Flüssigkeit oder ein übliches Lösungsmittel mit einer bekannten Oberflächenspannung. Die bevorzugte Prüfflüssigkeit ist Wasser, das bei 20° C eine Oberflächenspannung von 7,275 N/m (72,75 Dynes cm) aufweist.
Aus diesen Messungen wird der Kontaktwinkel errechnet.
Die Erfinder haben festgestellt, daß eine Hinterkrümmung mit einem wasserdynamischen Kontaktwinkel von weniger oder gleich 100° Kontaktlinsen mit signifikant weniger Löchern produziert. Noch bevorzugter ist, daß der Kontaktwinkel weniger oder gleich 90° beträgt. Noch weitergehend ist bevorzugt, daß der Kontaktwinkel weniger oder gleich ungefähr 75° beträgt.
Somit ist das Mischen des geeigneten Benetzungsmittels mit dem Polystyrol und Polypropylen, die Herstellung der Gießform daraus und das Messen des Kontaktwinkels entsprechend dem obigen Verfahren ein leichter Test zur Bestimmung der Möglichkeit, die Gießform im Herstellungsprozeß von Kontaktlinsen mit verminderter Tendenz zur Ausbildung von Löchern oder pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] einzusetzen.
Bei den in der vorliegenden Erfindung benutzten Benetzungsmitteln handelt sich um oberflächenaktive Chemikalien wie Schmiermittel, antistatische Mittel oder grenzflächenaktive Sub stanzen, die bei Mischung mit dem Formmaterial zur Bildung der Hinterkrümmung die Chemie der Formoberfläche und ihre Oberflächeneigenschaften effektiv verändert.
Bevorzugte verwendete Benetzungsmittel sind die normalerweise in der Kunststofftechnologie eingesetzten Benetzungsmittel, die für Menschen ungiftig sind. Zu ihnen gehören nichtionische grenzflächenaktive Substanzen, kationische grenzflächenaktive Substanzen und anionische grenzflächenaktive Substanzen. Besonders bevorzugt werden Salze von Fettsäuren, die 16–30 Kohlenstoffatome enthalten.
Stearate sind Salze der Stearinsäure. Zu ihnen zählen Ammoniumsalze und deren Metallsalze. „Metallstearate" sind, so wie der Ausdruck hierin verwendet wird, die Metallsalze von Stearinsäure. Zu diesen Metallen zählen Alkalimetalle, alkalische Erdmetalle, Ammoniumsalze, Gruppe 13-Metalle, Gruppe 14-Metalle und Übergangsmetalle wie Gruppe 12. Beispiele für die Metalle umfassen Zink, Natrium, Kalzium, Blei, Barium, Kadmium, Aluminium, Lithium und dergleichen. Beispiele sind HYTECH RSN 248D^®, PETRAC CP-11LS^®, PETRAC CP-115G^®, PETRAC 22^®, SYN PRO CALCIUM STEARATE PG^®, SYN PROTOTYPE 114-36^®, WITCO F^®, WITCO EXTRA DENSE G^®, WITCO FP^®, COMETALS SODIUM STEARATE^®, SYNPRO SODIUM STEARATE ST^®, WITCO HEAT STABLE^®, INTERSTAB ZN-18-1^®, PETRAC ZN-4^®, MATHE CALCIUM STEARATE^®, MILJAC CALCIUM STEARATE^®, WITCO CALCIUM STEARATE^®, MATHE SODIUM STEARATE^®, WITCO SODIUM STEARATE^®, WITCO T-1^®, COAD^®29, 21, 23, 26 USP, 27B, 27D, 27F, HYTECH RSN 1S31^®, MATHE ZINC STEARATE S^®, MATHE ZINC STEARATE 25S^®, MILJAC ZINC STEARATE^®, WITCO ZINC STEARATE^®, PLASTOLUBE^®, SYNPRO ACF^®, SYNPRO 8^® (Synthetic Product Zinc Stearate 8), WITCO 42^®, WITCO 11^® und dergleichen.
Weitere bevorzugte Benetzungsmittel sind sauerstoffhaltige Amine wie ethoxilierte tertiäre Amine, Hydroxyalkyl-Tertiäramine (d.h. tertiäre Amine, dreifach substituiert durch Alkylgruppen, die 1–20 Kohlenstoffatome enthalten, wobei mindestens eine der Alkylgruppen durch Hydroxy substituiert ist) und quaternäre Ammoniumverbindungen, insbesondere quaternäre Ammoniumsulfate. Beispiele sauerstoffhaltiger Amine sind beschrieben in Kirk- Othmer „Encyclopedia of Chemical Technology", Bd. 22, s. 379 – 381 (1983), wobei der Inhalt desselben durch entsprechenden Verweis hier mit aufgenommen wird. Bevorzugte Hydroxyalkyl-Tertiäramine haben die Formel
Wobei R₁₁ und R₁₂ Alkyle mit 1–20 Kohlenstoffatomen sind, die eine Hydroxygruppe enthalten, und R₁₀ eine Alkylgruppe mit 1–10 Kohlenstoffatomen ist. Beispiele quaternärer Ammoniumsalze sind beschrieben in Kirk-Othmer „Encyclopedia of Chemical Technology", Bd. 22, S. 383 – 384 (1983). Beispiele sind ARMOSTAT 410^®, hergestellt von AKZO, (Ethoxylierte tertiäre Amine), ATMER 163^®, hergestellt von ICI Americas (N, N-BIS-(2-Hydroxyethyl)Alkylamin), CYASTAT LS^®, hergestellt von CYTECH (3-Lauramidopropyl-Trimethylammonium-Methylsulfat, LAROSTATE 264A^®, hergestellt von PPG (Soja-Dimethyl-Ethyl-Ammonium-Ethosulfat) und dergleichen.

Weitere Beispiele für bevorzugte Benetzungsmittel sind nachstehend aufgelistet:

Grenzflächenaktive Substanzen	Lieferant
Antistat A21750^®	Polyccm Huntsman
Armostat 310^®	Akzo, Ampacat
Armostat 410^®	Akzo
Armostat 475^®	Akzo
Atmer 16^®	ICI Americas
Chemstat 122^®	Chemax
Chemsat 122/60DC^®	Chemax
Chemstat 182^®	Chemax
Eurestat T22^®	Schering Berlin

Kemanine AS650^®	Humko
Antistatic KN^®	3-V Chemical
Atmer 1002^®	ICI Americas InL
Cyastat 609^®	Am. Cyanamid
Cyastat LS^®	Am. Cyanamid
Cyastat SN^®	Am. Cyanamid
Cyastat SP^®	Am. Cyanamid
Eurestat 66^®	Schering Bedin
Larostat 96^®	PPG
Larostat 451^®, 477	PPG
Markstat AL-12^®	Argus
Marlcstat AL-26^®, AL-48	Argus
Neutro-Stat A^® (Conc.)	Simco
Addaroma IN^®	Merix Infl.
Aristac M & 2M^®	CDC Infl.

Grenzflächenaktive Substanzen	Lieferant
Antffog/Antstatic MCG^®	Morix
Antistat AS, 50059^®	Ferro
Antistat AS50098^®	Ferro
Antistat HTA^®	Hftech
Antistabc Agent 575^®	Houghton
Angstatic Coating 1412^®	Coating Systems
Aritistatc Spray^®	Price-Driscoll
Atmer 1 90^®	ICI Americas
Atmer 8505^®	ICI Americas
Atmos 150^®, Atmul 124^®	Humko
Atmul 84^®	Humko

Beispielrezepturen umfassen Polystyrol mit den folgenden Zusatzmitteln oder Benetzungsmitteln in den angegebenen Mengen.

ZUSATZMITTEL	Menge nach Gewicht
AXEL^® 33 P/A	0,25 %
AXEL^® 33 P/A	2,50 %
AXEL^® 33-H	0,25 %
AXEL^® 38-H	2,5 %
GE^® 1080	0,5 %
GE^® 1080	0,25
CYASTAT^® LS	0,05 %
CYASTAT^® LS	0,50 %
CYASTAT^® LS	1,00 %
ATMER^® 163	0,50 %

Die Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung wird verwendet, um Herstellungsbestandteile zu ersetzen, in denen normalerweise Polystyrol benutzt wird. In einer solchen Anwendung wird die Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung so eingesetzt, daß sie eine Gießform einer trennbaren, zweiteiligen Formanordnung umfaßt, die bei der Herstellung von weichen Kontaktlinsen benutzt wird. Die Form ist von mindestens zwei Teilen umfaßt, einem weiblichen, konkaven Teil, und einem männlichen, konvexen Teil, die zwischen sich einen Hohlraum bilden, wenn solche Teile zusammengesetzt werden, mit zumindest einem Flansch etwa da. Mindestens eines der Teile ist von der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt. In anderen Worten, sind beide Gießformen oder ist eine Gießform von der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt. Wenn nur eine Gießform von der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfaßt ist, ist die andere Gießform von einem thermoplastischen Polymer umfaßt, das normalerweise für die Herstellung von Gießformen für Kontaktlinsen benutzt wird, wie dies nachstehend beschrieben ist. Es wird bevorzugt, daß die Basisgießform von der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ist.
Eine bevorzugte Formanordnung ist in den 3 und 3(a) wiedergegeben, die jeweils eine Draufsicht und eine Seitenansicht einer Ausführungsform der vorderen Gießform bzw. Vordergießform 10 darstellen, die bei der Herstellung einer Kontaktlinse durch Polymerisation einer polymerisierbaren Verbindung in einer Formanordnung zweckdienlich ist, die von zwei komplementären Vorder- und Basisgießformen umfaßt ist. Wie bereits erwähnt sind die Gießformen bei der Produktion von Kontaktlinsen insofern von Nutzen, als Linsen hergestellt werden können, die sofort trag- bzw. einsatzbereit sind, und insofern, als nicht aufgequollene Linsen hergestellt werden können, die aufgequollen werden müssen, um tragbereit zu sein.
Obwohl, wie oben erwähnt, die Vordergießform bzw. vordere Gießform 10 von der vorliegenden Rezeptur umfaßt sein kann, wird bevorzugt, daß die Vordergießform 10 aus einem geeigneten thermoplastischen Polymer gebildet wird, das ausreichend UV-Licht-durchlässig ist, um die Lichtdurchstrahlung zu erlauben, um so die anschließende Polymerisation einer weichen Kontaktlinse zu ermöglichen. Beispiel für geeignete Materialien sind Polyolefine wie Polyethylen, Polypropylen, einschließlich Kopolymere davon, mit geringer, mittlerer und hoher Dichte; Poly-4-Methylpenten; und Polystyrol. Weitere geeignete Materialien sind Polyactecetalharze, Polyacrylether, Polyarlyether-Sulfone, Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 11. Thermoplastische Polyester und verschiedene fluorierte Materialien wie die fluorierten Ethylen-Propylen-Kopolymere und Ethylen-Fluoroethylen-Kopolyrnere lassen sich ebenso verwenden. Weitere Materialien, die sich für die Vordergießform verwenden lassen, sind in dem U.S.-Patent Nr. 4,565,348 beschrieben. Das meist bevorzugte Material für die vordere Gießform ist Polystyrol oder Polypropylen.
Die Vordergießform 10 definiert einen zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konkaven Oberfläche in optischer Qualität 14, die eine sich darum erstreckende, kreisförmige, Umfangstrennkante 14 aufweist. Die Trennkante 14, die in 3(b) in vergrößertem Detail gezeigt ist, ist wünschenswert, um eine scharfe und einheitliche Kunststoffradius-Trennlinie (Kante) für die anschließend geformte weiche Kontaktlinsen zu bilden. Eine im allgemeinen parallele, konvexe Oberfläche 16 wird in einem Abstand zu der konkaven Oberfläche 15 gesetzt, und ein ringförmiger, im Wesentlichen in einer Ebene liegender Flansch 18 wird gebildet, der sich radial nach außen von den Oberflächen 15 und 16 in einer Ebene senkrecht zu der (Rotations-) Achse der konkaven Oberfläche 15 erstreckt. Die konkave Oberfläche 15 hat die Maße der vorderen Krümmung (Leistungskrümmung) einer Kontaktlinse, die mit der Vordergießform herzustellen ist, und ist ausreichend glatt, so daß die Oberfläche einer Kontaktlinse, die durch Polymerisation einer polymerisierbaren Zusammensetzung im Kontakt mit der Oberfläche gebildet wird, in optisch annehmbarer Qualität ist. Die Basisgießform ist in einer Dünnheit (typischerweise 0,8 mm) und Steifigkeit konzipiert, die wirksam ist, um Hitze schnell durch sie durchzuleiten und Hebelkräften zu widerstehen, die ausgeübt werden, um die Gießform während der Formtrennung von der Formanordnung zu trennen.
Die 4 und 4(a) stellen jeweils eine Draufsicht, einen Aufriß und Seitenansichten einer Ausführungsform einer zweiten oder Hinterkrümmungsgießform 30 dar. Die Hinterkrümmungsgießform ist im Einklang mit denselben, oben erwähnten Designüberlegungen konzipiert wie die Vordergießform 10.
Die Hinterkrümmungsgießform 30 wird vorzugsweise aus der Zusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung angefertigt. Die Hinterkrümmungsgießform 30 definiert einen zentralen, gekrümmten Abschnitt mit einer konvexen Oberfläche in optischer Qualität 33, eine im Allgemeinen parallele konkave Oberfläche 34 in einem gewissen Abstand von der konvexen Oberfläche 33 sowie einen ringförmigen, im Wesentlichen in einer Ebene befindlichen Flansch 36, der sich von den Oberflächen 33 und 34 in einer Ebene senkrecht zur (Rotations-) Achse der konkaven Oberfläche 34 erstreckt. Die konvexe Oberfläche 33 weist die Maße der hinteren Krümmung (die auf der Hornhaut des Auges aufliegt) einer Kontalktlinse auf, die mit der Basisgießform herzustellen ist, und ist ausreichend glatt, so daß die Oberfläche einer Kontaktlinse, die durch Polymerisation einer polymerisierbaren Zusammensetzung im Kontakt mit der Oberfläche gebildet wird, in optisch annehmbarer Qualität ist. Die Basisgießform ist in einer Dünnheit (typischerweise 0,8 mm) und Steifigkeit konzipiert, die wirksam ist, um Hitze schnell durch sie durchzuleiten und den Hebelkräften zu widerstehen, die ausgeübt werden, um die Gießform während der Formtrennung von der Formanordnung zu trennen.
Die Gießformen 10, 30 definieren im allgemeinen dreieckige, integral mit dem Flansch ausgebildete Laschen 26, 37, die von einer Seite des Flansches hinausragen. Die Lasche 37 erstreckt sich bis zur heißen Einspritzspitze, über die die Form mit geschmolzenem thermoplastischem Material beschickt wird, und definiert zudem im Winkel stehende (z.B. 45°) Netzabschnitte 22, 38 zur Glättung des Flusses der Polymerwellenfront und somit zur Vermeidung von Turbulenzen, Einfallstellen, Schweißlinien und sonstigen unerwünschten Fließerscheinungen, die die optische Qualität der Gießform beeinträchtigen würde. Die Gießformen 10, 30 definieren zudem kleine kreisförmige Vorsprünge 25, 35, die als Fallen in dem Formgießprozeß dienen, um kleine Pfropfen kälterer Polymere zu immobilisieren, die sich an der heißen Einspritzstelle zwischen den Zyklen bilden könnten.
Die reaktiven Monomergemische (polymerisierbare Zusammensetzung), die in der Formanordnung, die von den beiden Gießformen umfaßt ist, polymerisiert werden, umfassen Kopolymere auf der Grundlage von 2-Hydroxyethylmethacrylat („HEMA") und ein oder mehrere Komonomere wie 2-Hydroxyethyl-Acrylat, Methyl-Acrylat, Methyl-methacrylat, Vinyl-Pyrridon, N-Vinyl-Acrylamid, Hydroypropyl-Methacrylat, Isobutyl-Methacrylat, Styrol, Ethoxyehtyl-Methacrylat, Methoxy-Triethylen/Gylcol-Methacrylat, Glyzidyl-Methacrylat, Diazeton-Acrylamid, Vinylazetat, Acrylamid, Hydroxytrimethylenacrylat, Methoxyehtyl-Methacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Glyzeril-Methacrylat und Dimethyamino-Ethylacrylat.
Die bevorzugten polymerisierbaren Verbindungen sind in dem U.S.-Patent Nr. 4,495,311 von Larsen, U.S.-Patent Nr. 5,039,459 von Larsen et al. und U.S.-Patent Nr. 4,680,336 von Larsen et al. offengelegt und umfassen wasserfreie Gemische eines polymerisierbaren, hydrophilen Hydroxyesters der Acrylsäure oder Methacrylsäure und eines mehrwertigen Alkohols sowie einen wasserersetzbaren Borsäureesters und ein Polyhydroxylgemisch mit vorzugsweise mindestens 3 Hydroxylgruppen. Die Polymerisation derartiger Zusammensetzungen mit anschließender Ersetzung des Borsäureester durch Wasser liefert eine hydrophile Kontaktlinse. Die Formanordnung nach der hier beschriebenen, vorliegenden Erfindung kann für die Herstellung hydrophober oder steifer Kontaktlinsen verwendet werden, die Fertigung hydrophiler Linsen wird jedoch bevorzugt.
Die polymerisierbaren Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise eine geringe Menge eines Querverbindungsmittels, üblicherweise 0,05 bis 2 % und am häufigsten von 0,05 bis 1,0 % eines Diesters oder Triesters. Beispiele für repräsentative Querverbindungsmittel sind: Ethylenglykoldiacrylat, Ethylenglykol-Dimethacrylat, 1,2-Butilen-Dimethacrylat, 1,3-Butilen-Dimethacrylat, 1,4-Butilen-Dimethacrylat, Propylen-Glykol-Diacrylat, Propylen-Glykol-Dimethacylat, Diethylglycol-Dimethacrylat, Dipropylen-Glycol-Dimethacrylat, Diethylen-Glycol-Diacrylat, Dipropylen-Glykol-Diacrylat, Glyzerin-Trimethacrylat, Trimethylol-Propan-Triacrylat, Trimethylol-Propan-Trimethacrylat und dergleichen. Typische Querverbindungsmittel weisen üblicherweise, aber nicht notwendigerweise, mindestens zwei ungesättigte Ethylen-Doppelbindungen auf.
Die polymerisierbaren Zusammensetzungen umfassen im allgemeinen auch einen Katalysator, gewöhnlich von ungefähr 0,05 bis 1 % (w/w) eines freiradikaligen Katalysators. Typische Beispiele solcher Katalysatoren sind Lauroyl-Peroxid, Benzoyl-Peroxid, Isopropyl-Perkarbonat. Azobisisobutyronitril und bekannte Redoxsysteme wie die Ammonium-Persulfat-Natrium-Metabisulfit-Kombination und dergleichen. Bestrahlung mit sichtbarem Licht, ultraviolettem Licht, Elektronenstrahl oder mit einer radioaktiven Quelle kann ebenso eingesetzt werden, um die Polymerisationsreaktion zu katalysieren, optional unter Hinzugabe eines Polymerisationsinitiators. Repräsentative Initiatoren sind Camphorquinon, Ethyl-4-(N,N-Diemthyl-Amino)Benzoat und 4-(2-Hydroxyethoxy)Phenyl-2-Hydroxyl-2-Propyl-Keton.
Die Polymerisation des Monomers oder des Monomergemisches in der Formanordnung wird vorzugsweise so durchgeführt, daß die Zusammensetzung polymerisationseinleitenden Bedingungen ausgesetzt wird. Die bevorzugte Technik ist die, in die Zusammensetzung Initiatoren aufzunehmen, die bei Exposition an ultraviolette Strahlung wirken; und die Zusammensetzung einer ultravioletten Strahlung einer Intensität und Dauer auszusetzen, die wirksam ist, die Polymerisation zu initiieren, und deren weiteres Fortschreiten zuzulassen. Aus diesem Grunde lassen die Gießformen vorzugsweise UV-Strahlung durch. Nach dem Vorhärtungsschritt wird das Monomer wiederum ultravioletter Strahlung in einem Härtungsschritt ausgesetzt, bei dem man die Polymerisation zum Abschluß kommen läßt. Die erforderliche Dauer der restlichen Reaktion läßt sich für eine beliebige polymerisierbare Zusammensetzung leicht experimentell ermitteln.
Wie in Schritt 108 der 1 gezeigt, wird das Monomer oder das Monomergemisch vor dem Befüllung der Vordergießform entgast, um gelöste Gase zu beseitigen. O₂ wird wegen seiner schädlichen Auswirkung auf die Polymerisation entfernt. Andere Gase, einschließlich N₂, werden entfernt, um die Bildung von Gasblasen zu vermeiden, wenn das Monomer aus dem relativ hohen Druck der Pumpenlinie, die die Fülldüse versorgt, ausgestoßen wird, um dann auf den atmosphärischen oder subatmosphärischen N₂-Druck der Füll- und Anordnungkammern zu stoßen.
Die Kontaktlinsen werden mit verschiedenen Techniken hergestellt, die dem Sach- und Fachkundigen bekannt sind, außer daß mindestens eine Gießform von einer Rezeptur nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ist. Sie können z.B. durch direktes Formgießen von Hydrogel-Kontaktlinsen hergestellt werden, was im U.S.-Patent Nr. 4,495,313 von Larsen, 4,565,348 von Larsen, 4,640,489 von Larsen et al., 4,680,336 von Larsen et al, 4,889,664 von Larsen et al. und 5,039,459 von Larsen et al. offengelegt wurde. Ein weiteres Verfahren ist in den 1 und 2 schematisch dargestellt und wird im Folgenden auch eingehend beschrieben. Man siehe hierzu auch das U.S.-Patent Nr. 5,540,410 von Lust et al.
In der nachfolgenden Darstellung wird das Verfahren beschrieben, bei dem die Hinterkrümmungsform von der Rezeptur gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ist. Dies ist nur ein Beispiel, da die Vorderkrümmungsform oder sowohl die Hinterkrümmungsform als auch die Vorderkrümmungsform von der Instantrezeptur umfaßt sein können.
Zwecks Effizienz, zur leichteren Bedienung und wegen der Zykluszeiten, werden die Vorderkrümmungsform und die Hinterkrümmungsform mittels Spritzgießanlagen hergestellt. Es wird bevorzugt, daß das thermoplastische Material für die vordere Linse und die Verbindung nach der vorliegenden Erfindung für die hintere Form in Gestalt von Granulat oder Partikeln mit relativ großer Oberfläche bereitgestellt wird, die mit dem in der Atmosphäre vorhandenen Sauerstoff vollständig ausgeglichen wurden.
In dieser Methodologie wird die Form so konzipiert, daß sie vollständig ausgebildete Linsenformteile direkt produziert, d.h. ohne eine zugehörige Stützstruktur wie einen Rahmen; infolgedessen besteht keine Notwendigkeit, das Teil bei der Formtrennung/Formentnahme von dem nicht benötigten Polymer zu lösen, und die Linsenformteile können direkt durch automatisierte Robotermittel zur Lieferung zu den Transportmitteln eingesammelt werden. In einem gegebenen Zyklus kann eine beliebige Anzahl von Formteilen hergestellt werden, aber zur leichteren Handhabung werden typischerweise 8 Linsenformteile konkaver oder konvexer Konfiguration in einem gegebenen Zyklus gefertigt und mittels automatisierter Robotermittel auf eine Palette aus Aluminium oder rostfreiem Stahl übertragen, auf der sie in einer regelmäßigen Raumanordnung aufgenommen und getragen werden, die für weitere Arbeiten entsprechend angepaßt ist.
Es ist zu beachten, daß in den meisten Stadien des kontinuierlichen Prozesses Inspektionsmittel für die Zurückweisung von Teilen nach Maßgabe von Referenzkriterien tätig sind; von daher kann nach dem Spritzgießen eine Inspektion, im allgemeinen optisch, photoelektrische Mittel benutzten, beispielsweise für solche Defekte wie Trübung, wie solche in der Konfiguration infolge nicht ordnungsgemäßer Materialzufuhr und dergleichen, die zu einer Zurückweisung eines Teils und damit zur Beseitigung führen können. Um die Kontinuität und Konsistenz des Produktionslinienbetriebs aufrecht zu erhalten, wird ein gesamter Formzyklus oder eine ganze Palette von Linsenformteilen nach Entdeckung eines Defekts in einem beliebigen einzelnen Linsenformteil aus der Produktionslinie ausgestoßen. Jede der Paletten enthält eine einzigartige Strichcode-Nummer, die bei den Prozeduren der Palettenverfolgung und der Qualitätskontrolle unter Verwendung von Strichcode-Scannern benutzt wird.
Die Vorrichtung zur Entnahme und für den Transport der Linsenformteile aus der Form zu den Transportmitteln umfaßt manuelle Mittel für die Entgegennahme der Formteile und eine Trägeruntergruppe, die Gleit- und Drehbewegungen ausführen kann, die für die Übertragung der Formteile zu den horizontal arbeitenden Transportmittel erforderlich sind.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, formen die Einspritzformen Nr. 1 und Nr. 2, die in den Schritten 101 und 102 des Flußdiagramms der 1 gezeigt werden, jeweils die Vor derkrümmungs- und Hinterkrümmungslinsenformteile oder -abschnitte; sie können, wie in 2 gezeigt, in Tandemform angeordnet werden oder können, um die Exposition an die Atmosphäre noch weiter zu verkürzen, in einer gemeinsamem Ebene plaziert werden, die eine gabelförmige Transportlinie schneidet, die in derselben Ebene selbst senkrecht dazu steht.
Es werden Robotermittel 103, 104 zur Verfügung gestellt, die an das Formregister und die Eingriffsstation für die Annahme konkaver und jeweils konvexer Linsenformen angrenzen, und besagtes Formteil zu einer Umgebung mit niedrigem Sauerstoffgehalt übertragen, wie dies in Schritt 105 vermerkt ist.
Im Verlauf des oder im Anschluß an das vollständige Entgasen der Linsenformabschnitte, wie in 106 in 1 angegeben, werden die Paletten mit den konkaven und konvexen Linsenformabschnitten in eine Verzahnungsanordnung dirigiert und entgast, wenn sie in dem Zufuhrförderer eingeschlossen sind, so daß eine automatisierte Ausrüstung ihre wechselseitigen Arbeitseingriffe in den Zusammenhang der Gießformung durchführen kann.
Der Sequenzförderer 32 einschließlich der Verzahnungsstation 40 ist umschlossen und wird über seine gesamte Länge mit inertem Gas, zweckdienlicherweise Stickstoff, unter Druck gesetzt. Die Stickstoffmenge ist dabei nicht entscheidend, sie ist gerade angemessen, um genügend Stickstoffdruck auszuüben, um die Atmosphäre unter den vorbefindlichen Betriebsbedingungen auszuschließen. In dem Stickstofftunnel, die den Sequenzförderer 32 umgibt, werden die frisch gefertigten Linsenfüllformen, wie in Schritt 106 in 1 gezeigt, entgast.
Die konkaven Linsenformen werden in Schritt 107 mit der reaktiven Monomerzusammensetzung gefüllt, die konkaven und konvexen Linsenformen werden in das Register gesetzt und in eine komplementäre Formbeziehung zu einander gebracht. Die Befüllungs- und Anordnungs-Zone 50 umgibt einen Abschnitt der Förder- und Transportmittel 32, die Paletten mit konkaven und konvexen Linsenformabschnitt zur Zone liefern, und am Endpunkt der Zone Paletten von paarweise zusammengestellten und gefüllten Formen zur Vorhärtungszone bringt. Die in 2 bei 50 gezeigte Befüllungs- und Anordnungszone wird von einem durchsichtigen Gehäuse mit passender Geometrie und mit einem im allgemeinen rechteckigen Querschnitt defi niert, das aus einem beliebigen geeigneten Thermoplast oder Metall und einer thermoplastischen Konstruktion gebildet ist.
Gemäß der Darstellung bei 107 in 1 werden die konkaven Linsenformabschnitte mit entgaster Monomerverbindung ab Schritt 106 gefüllt und dann zu einem Anordnungsmodul transportiert, das optional über eine Vakuumkammer verfügt, die intermittierend in dem Stickstofftunnel gebildet wird, in dem die gefüllten konkaven Linsenformen in die konvexen Formabschnitten in einer vertikalen Anordnung und zusammenpassender Relation eingreift, so daß die reaktive Monomerzusammensetzung zwischen den optischen Oberflächen der jeweiligen Formabschnitte eingeschlossen und zumindest teilweise durch das Eingreifen der Trennkante versiegelt wird, die an der Peripherie einer jeden der Linsenformabschnitte gebildet wurde. Falls vorhanden, wird ein Vakuum ausgeglichen. Dann wird die zusammenpassende Form durch Stickstoff zu der Vorhärtungsstation befördert, ein integraler Teil des Stickstofftunnels.
Im Anschluß an die Montage der Formteile wird das anfängliche Linsenmonomer bei Schritt 109 im Vorhärtungsmodul 60 nach der vorliegenden Erfindung vorgehärtet. Der Vorhärtungsprozeß umfaßt das Klemmen der Gießformen in das Register und dann die Vorhärtung des Monomers oder des Monomergemischs bis zu einem gelartigen Zustand.
Nach der Vorhärtung wird die Polymerisation des Monomers oder des Monomergemischs in dem Härtungstunnel 75 wie in Schritt 100 angegeben mittels Bestrahlung abgeschlossen.
In der Härtungszone (75) wird das Monomer-Verdünnungsmittel-Gemisch in einem UV-Ofen gehärtet, wobei die Polymerisation in dem (den) Monomer(en) abgeschlossen wird. Diese Bestrahlung mit aktinischer, sichtbarer oder ultravioletter Bestrahlung erzeugt ein Polymer-/Verdünnungsmittel-Gemisch in Gestalt des endgültigen, gewünschten Hydrogels. Außerdem verfügt die Härtungszone auch über eine Wärmequelle, die die Temperatur der polymerisierbaren Verbindung auf einen Wert erhöht, der ausreicht, um die Ausbreitung der Polymerisation zu unterstützen und der Tendenz der polymerisierbaren Verbindungen zur Schrumpfung während des Zeitraums, in der sie der Ultraviolettbestahlung ausgesetzt ist, entgegen zu wirken.
Nach Abschluß des Polymerisationsprozesses werden die beiden Hälften der Form bei dem schritt der Formtrennung getrennt, wobei die Kontaktlinse in der ersten oder Vorderkrümmungs- Gießform 10 verbleibt, aus der sie anschließend entnommen wird. Es sollte noch erwähnt werden, daß die Vorder- und Hinterkrümmungsgießform für einen einzigen Gießformgang benutzt werden und danach weggeworfen oder entsorgt werden.
Die Erhitzung der Hinterkrümmungslinsenform verursacht eine unterschiedliche Ausdehnung des erhitzten Formpolymers gegenüber dem kühleren Linsenpolymer, was die Verschiebung einer Oberfläche gegenüber der anderen bewirkt. Die sich ergebende Scherkraft bricht die polymerisierte Linse-/Polymerform-Haftung auf und unterstützt die Trennung der Formteile. Je höher der Temperaturgradient zwischen den Oberflächen der Formteile ist, desto größer ist die Scherkraft und desto leichter trennen sich die Formteile. Dieser Effekt ist bei einem maximalen Wärmegradienten am größten. Mit fortschreitender Zeit geht Wärme durch Leitung aus dem Hinterformteil in das Linsenpolymer und den Vorderformteil und sodann insgesamt in die Umgebung verloren. Der erhitzte Hinterformteil wird deshalb sofort entfernt, so daß sehr wenig Energie zur Polymerlinse übertragen und so die Möglichkeit einer wärmebedingten Zersetzung der Linse vermieden wird. Die Erhitzung kann durch dem Fachmann bekannte Techniken wie Dampf, Laser und dergleichen erreicht werden. Der Prozeß der Formentnahme mittels Laser ist in dem U.S.-Patent Nr. 5,294,379 von Ross et al. Beschrieben.
Falls in dem Erhitzungsschritt Heißluft oder Dampf verwendet werden, wird die hintere Krümmung nach dem Erhitzungsschritt von der vorderen Krümmung und Form der Formanordnung so weggehebelt, wie dies in Schritt 111 angegeben ist. Wenn andererseits die Erhitzung mittels Laser oder Infrarot geschieht, wird kein Hebeln benutzt und die hintere Krümmung trennt sich von der vorderen Krümmung spontan ab.
Die Formtrennungsanordnungen der Formtrennungsvorrichtung 90 hebeln jeweils physisch die Hinterkrümmungsgießform 30 von der Vorderkrümmungsgießform 10 jeder Kontaktlin senform weg, um jede Kontaktlinse in der Linsenform für den Transport zu einer Hydratationsstation zwecks Hydratation der Linsen zu exponieren. Der Prozeß des Hebelns erfolgt unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen, so daß die Hinterkrümmungshälfte 30 von der Vorderkrümmnungshälfte 30 ohne Zerstörung der Unversehrtheit der in der Linsenform gebildeten Linse abgetrennt wird.
Nachdem die Formanordnungen in der Formtrennungsvorrichtung 90 getrennt wurden, wird, wie in Schritt 112 angegeben, anschließend jede Palette mit den Vorderkrümmungsformhälften mit den darin befindlichen exponierten polymerisierten Kontaktlinsen zu einer Hydratationsstation zwecks Hydratation und Trennung aus der Vorderkrümmungslinsenform, Inspektion und Verpacken transportiert.
In den oben beschriebenen Prozessen waren, wenn die Basisform das Zusatzmittel oder Benetzungsmittel nicht enthielten, viele gießgeformten Linsen nicht zu verwenden, weil sie Defekte wie Löcher, d.h. Hohlräume in der Mitte der gegossenen Linsen, hatten.
Werden der Linsengießform Benetzungsmittel hinzugefügt, so erhöhen diese die Benetzung des Formmaterials. Diese Benetzungsmittel umfassen die hier beschriebenen antistatische Verbindungen, d.h. alkoxylierte Amine und die quaternären Ammoniumkomplexe sowie die Stearinsalze.
Ohne uns hier festlegen zu wollen, wird davon ausgegangen, daß die ursprüngliche Polystyrol- oder Polypropylenform (d.h. die Form ohne zusätzliches Benetzungsmittel) eine heterogene Oberfläche mit geringer Energie hatte, die einen kleinen Abschnitt an hochenergetischen Bereichen aufweist. So zum Beispiel weist die Formoberfläche, wenn sie Polystyrol umfaßt, eine freie Formoberflächenenergie von 4,2 N/m (42 Dynes/cm). Eine heterogene Polystyrol- oder Polypropylen- Formoberfläche mit kleinen Abschnitten an hochenergetischen Oberflächenbereichen verursachte lokales Nichtbenetzung und Hohlräume, was wiederum zu Linsenlöchern führte. Das Problem der Linsenlöcher war ein Problem des vorherigen Benetzens zwischen dem reaktiven Monomergemisches und der Formoberfläche.
Wenn das Benetzungsmittel der Formoberfläche hinzugefügt wird, verbesserte es deren Benetzbarkeit signifikant. Die Oberfläche wurde homogener und der hochenergetische Oberflächenbereich vergrößerte sich signifikant. Infolgedessen bewirkte der Einsatz der Formmaterial-benetzenden Rezeptur gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer signifikanten Reduzierung von Linsenlöchern. Beispielsweise wurden bei der Verwendung von Zinkstearat als Zusatzmittel in einer Hinterkrümmungsform aus Polystyrol die Linsenhohlräume von den typischen 10 bis 15 % auf weniger als 2 % reduziert.
In vielen Fällen jedoch zeigen die sich ergebenden Linsen bei einer Beimischung von einem Benetzungsmittel zum thermoplastischen Material nicht nur ein Minimum von Hohlräumen, sondern damit einhergehend auch verbesserte Produktionsertragsquoten. Wenn zum Beispiel die Kontaktlinsen mit einer Hinterkrümmung gefertigt wurden, die aus Polystyrol und 1 % Zinkstearat als Benetzungsmittel bestand, wie dies oben beschrieben ist, wiesen die sich ergebenden Kontaktlinsen signifikant weniger Linsenlöcher auf. Pfützenförmige Oberflächenasymmetrien [puddles] der Linsen sind ebenso signifikant reduziert. Damit einhergehend jedoch wurde die Menge an Spänen und Rissen vermindert, wobei sich die Linsenertragsrate um 7 % bis 9 % verbesserte. Obwohl ein solches Ergebnis darauf hindeuten kann, daß Zinkstearat auch als Formtrennmittel agieren kann, zeigen weitere Experimente, daß Zinkstearat nicht in dieser Eigenschaft wirksam ist. In einer Untersuchung, die Formtrennungskräfte bei verschiedenen Temperaturen zwischen der Kontaktlinse und der Polystyrolform mißt, zeigen die Ergebnisse, daß eine Verwendung von Zinkstearat eine geringe oder gar keine Auswirkung hat. Der Hauptgrund für den Effekt der Linsenabtrennung (oder Linsenablösung) war die höhere Temperatur.
Beobachtungen der Linsenformtrennung während der Produktion erbrachten keinen Unterschied zwischen Formen mit oder ohne Zinkstearatzusatz beim Trennverhalten.
Sofern keine gegenteilige Angabe erfolgt, sind die Molekulargewichte in Einheiten Gramm pro Mol angegeben. Ferner sind, sofern kein gegenteiliger Hinweis erfolgt, die Prozentsätze als Gewichtsprozente angegeben.
Die vorliegende Erfindung wird in den folgenden veranschaulichen Beispielen noch genauer beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, daß die Darstellung dieser Beispiele nur zur Veranschaulichung der Erfindung geboten wird, nicht aber, um den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
BEISPIEL 1
Auf einer 60 Tonnen-Nestal wurden Rahmen aus den nachstehend in Tabelle 2 aufgelisteten Rezepturkandidaten entsprechend dem hierin beschrieben Verfahren geformt. Nach der hierin gegebenen Darstellung und wie in 5 gezeigt, enthielt die Palette 8 Basisgießformen (Hohlräume), die wie hier beschrieben angeordnet waren. Die Gießformen bestanden aus den nachstehend beschriebenen unterschiedlichen Rezepturen und die Kontaktlinsen wurden nach dem hier beschriebenen Verfahren gefertigt.
Die Rahmenparameter sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
TABELLE 1 Rahmenanalyse
ABSCHLUSSANALYSE
LEGENDE:

C-1 Hohlraum EINS der Palette
C-3 Hohlraum DREI der Palette
C-6 Hohlraum SECHS der Palette
C-8 Hohlraum ACHT der Palette
P/V Min-Max-Schwankung Rauhstellen, eine interferometrische Messung
PVDF Polyvinyliden-Fluorid

In Tabelle 1 ist P/V eine Raustellenmessung, wobei eine niedrigere Zahl ein besseres Ergebnis darstellt. Die C-Legende bezieht sich auf den Hohlraum in einem Rahmen, so daß die Daten, so wie so vorgelegt werden, Hohlraumvariationen ausschließen.
Wie sich aus den Daten in Tabelle 1 leicht ersehen läßt, war der P/V-Wert in allen Fällen, in denen es in der Form das Zusatzmittel, wie z.B. SF 1080, gab, signifikant niedriger als bei nichtvorhandenem Zusatzmittel war. Somit weisen die Daten deutlich aus, daß die Rahmen, die eine Form verwenden, die das Zusatzmittel enthält, glattere Linsen produzierte.
BEISPIEL 2
Aus probeweisen Rezepturkandidaten wurden Rahmen mit einer Kontrolle, (im Schlüssel zu Tabelle 2 angegeben) auf Basis der Acuvue^® Pilot-Linse hergestellt, um Linsen entsprechend dem in der vorliegenden Spezifikation beschriebenen Verfahren herzustellen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
TABELLE 2
TABELLE 2 (FORTSETZUNG)
Wie sich anhand der Daten in Tabelle 2 leicht ersehen läßt, ist die Gesamtanzahl der Randdefekte (Späne und Risse) in allen Fällen niedriger und bei vorhandenen Zusatzmitteln in allen Fällen signifikant niedriger.
BEISPIEL 3
In dieser Gruppe von Experimenten wurde eine Untersuchung zur Bewertung der Formtrennung verschiedener Verbindungen plus ein Standardpolystyrol als Basiskrümmungen durchgeführt.
Die Linsen (14,0 Acuvue-Rezeptur) wurden nach dem hierin beschriebenen Verfahren auf WK Maximize lab line verarbeitet, wobei Vakuumbedampfung und eine 30 sekündige UV-Vorhärtung unter Gewicht benutzt wurden. Die unterlagen für zusätzliche vier Minuten der UV-Härtung ohne Gewicht bei 60° im simulierten Tunnel. Die Rahmen wurden in einem thermostatgeregelten Ofen mit Heißluftumwälzung +/– 1,5° C vor der Formtrennung gehalten, dann zur einer Aluminiumpalette transportiert, die auf derselben Temperatur gehalten wurde und unmittelbar hinter dem WK lab-Formtrenners „Mark 1" von der Form getrennt, was die Bewegung der derzeit in der Maximize Pilotlinie bei Vistakon installierten „Mark 1"-Formtrennvorrichtung simuliert.
Es wurde kein Dampf beaufschlagt.
Eine Seite wurde weggehebelt. Die Rahmen wurden unmittelbar nach der Formtrennung in einem Stereomikroskop bei 10-facher Vergrößerung untersucht. Es wurden gebrochene BC-Flansche, Linsenanhebungen, fehlende Linsen und Risse aufgezeichnet. Die Ergebnisse dieser Formtrenninspektion sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
Sämtliche Linsen, außer denen mit den gebrochenen Flanschen, wurden in einem simulierten Maximize-Prozess hydratisiert: 5 Min. bei 70° C, 0,05 % Tween 80 in D1-Wasser, danach 3 Min. in D1-Wasser + Übernachtlagerung in einer abgepufferten Salzlösung.
Die Linsen wurden unter Verwendung der Vistakon-Pilotlinien-Standards in einer DL2 auf optische Defekte inspiziert. Die Bedingungen sind in Tabelle 3 wiedergegeben. TABELLE 3
Schlüssel
CH = Späne
HO = Löcher
TR = Risse
Wie von den Daten deutlich erwiesen, ist eine bevorzugte Ausführungsform in diesem Testlauf die Form aus Polystyrol mit ABILWAX^®, d.h. Silikonwachs, das Kontaktlinsen mit signifikant weniger Spänen und Rissen lieferte, als wenn die Linsen nur von Polystyrol umfaßt waren.
BEISPIEL 4
Zur Herstellung von Hinterkrümmungsformen wurde 1 % Zinkstearat (Znst) mit Polystyrol vermischt. Die Kontaktlinsen wurden nach den hierin beschriebenen Verfahren hergestellt. Die Anzahl an Löchern und der Gesamtproduktionsertrag wurden gemessen und mit der Kontrolle verglichen, bei der kein Zusatzmittel verwendet wurde. Es wurde drei Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse nachstehend wiedergegeben sind.
Wie deutlich ersichtlich, zeigte die Hinterkrümmungsform aus Polystyrol mit einer Zinkstearat-Beimischung gegenüber den Kontrollen eine signifikante Reduzierung von Löchern und einen signifikanten Anstieg der Linsenproduktionserträge.
BEISPIEL 5
Für die Herstellung der Hinterkrümmungsformen wurden verschiedene oberflächenaktive, antistatische Mittel mit Polystyrol gemischt. Die Kontaktlinsen wurden gemäß des hier beschriebenen Verfahrens hergestellt und die Menge an Löchern wurde gemessen und mit der Kontrolle verglichen, bei der kein Zusatzmittel verwendet wurde. Die Ergebnisse sind nachstehend wiedergegeben:
BEISPIEL 6
Den Verfahren der Beispiele 4 und 5 folgend wurden die folgenden Materialen für die Herstellung der Hinterkrümmungen verwendet, und die Linsen nach der Beschreibung hierin hergestellt. Die Ergebnisse sind nachstehend wiedergegeben.
Löcherzählungen bei Linsen, die mit unterschiedlichem Material für die Hinterkrümmungen hergestellt wurden.

^a Polystyrol-Basisharz, hergestellt von Hunstman Chemicals Corp.
^b Polystyrol-Basisharz, hergestellt von Hunstman Chemicals Corp
^c Polystyrol-Basisharz, hergestellt von Dow Chemicals.
^d Polystyrol-Basisharz, hergestellt von Dow Chemicals

BEISPIEL 7
Zur Herstellung der Hinterkrümmungsform wurde 1 % Zinkstearat mit Polystyrol gemischt. Die Kontaktlinsen wurden nach dem hierin beschriebenen Verfahren hergestellt, außer daß die Härtungstemperaturen geändert wurden. Die Produktionserträge in % sind nachstehend widergegeben.
Wie oben gezeigt, ergaben sich beiden Linsen, die unter Verwendung von 1 % Zinkstearat-Formen in dem obigen weiten Temperaturbereich hergestellt wurden, ungefähr dieselben hohen Produktionserträge. Außerdem ergaben sich bei ihnen weniger Löcher. Somit erlauben Zinkstearat-modifizierte Formen eine weite Spanne von Variationen bei den Härtungsbedingungen und haben keine Auswirkung auf die Linsenproduktionserträge.
BEISPIEL 8
Es wurden verschiedene weiche Kontaktlinsen nach den obigen Verfahren unter Verwendung einer hinteren Gießform hergestellt, die entweder aus Polystyrol oder Polystyrol und einem Zusatzmittel wie oben beschrieben bestand. Nach Auseinanderhebeln der Gießformen wurde der Prozentsatz von Löchern in den mit dieser Form hergestellten Kontaktlinsen ermittelt. Die Ergebnisse sind nachstehend tabellarisch aufgeführt.

Art des Materials % Löcher

1. Polystyrol 5.4

2. Polystyrol 3.8

3. Polystyrol 1.8

4. Polystyrol 3.2

5. Polystyrol + 1 % Abilwax^® 9801 0.1

6. Polystyrol + ¼ % SF1080^® 0.5

7. Polystyrol + 3 % Axelwax^® 33 RD 0.9

8. Polystyrol + 1 % FC430^® 1.2

9. Polystyrol + 2,0 % Axelwax^® 38H 0.4
Wie unter diesen Bedingungen leicht nachzuweisen war, gab es in den Kontaktlinsen weniger Löcher, wenn die hintere Form ein internes Zusatzmittel enthielt.
Die Darstellung der obigen bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele dient der Veranschaulichung des Umfangs der vorliegenden Erfindung. Die hier beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele machen dem Fachmann die Möglichkeit anderer Ausführung und Beispiele offensichtlich. Diese weiteren Ausführungen und Beispiele sind von der vorliegenden Erfindung miterfaßt. Von daher sollte die vorliegende Erfindung nur durch die im Anhang befindlichen Patentansprüche begrenzt sein.

Claims

Gießform zur Verwendung bei der Herstellung von Kontaktlinsen, wobei die Gießform Polystyrol umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform ferner eine benetzungswirksame Menge eines Benetzungsmittels, das ihr beigemischt ist, umfaßt, wobei die Benetzungskraft der Gießform beschrieben ist durch die Gleichung: F = 2γ1pcos θ,wobei F die Benetzungskraft der Gießform ist; γ₁ die Oberflächenspannung von destilliertem Wasser ist; p der Umfang des Formmaterials am Meniskus ist, wenn die Gießform teilweise in Wasser eingetaucht ist; und θ ein dynamischer Kontaktwinkel ist, wobei der Kontaktwinkel der Gießform kleiner als 100° ist, wobei das Benetzungsmittel kein Stearatsalz ist.
Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel ein ethoxyliertes Amin, Hydroxy-Alkyl-Tertiäramin oder quartäres Ammoniumsulfat oder Stearinsäure ist.
Gießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel ethoxyliertes Tertiäramin, N,N-bis(2-Hydroxyethyl)Alkylamin, (3-Lauramidopropyl)-Trimethyl-Ammonium-Methylsulfat oder Sojadimethyl-Ethyl-Ammoniumethosulfat ist.
Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel in Mengen im Bereich von 0,05 % bis 5 % (w/w), vorzugsweise von 0,1 % bis 2,5 % (w/w), vorhanden ist.
Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Kontaktwinkel geringer als oder gleich ungefähr 90°, vorzugsweise geringer als oder gleich ungefähr 75°, ist.
Formanordnung umfassend eine Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und eine zweite Gießform, wobei diese Gießform einen integralen Bestandteil umfaßt, der einen zentralen gekrümmten Abschnitt, der eine konkave Oberfläche, eine konvexe Oberfläche und eine Umfangskante definiert, aufweist, wobei zumindest der zentrale Abschnitt zumindest der konkaven Oberfläche und/oder der konvexen Oberfläche die Abmessungen der hinteren Krümmung der gewünschten gequollenen oder nicht gequollenen Kontaktlinse, die in der Formanordnung hergestellt werden soll, aufweist, und ausreichend glatt und profiliert ist, so daß die Oberfläche der Kontaktlinse, die durch Polymerisation der polymerisierbaren Zusammensetzung in Kontakt mit der Oberfläche gebildet wird, optisch annehmbar ist, wobei der Bestandteil einen ringförmigen Flansch, der integral mit der kreisförmigen Umfangskante und diese umgebend und sich erstreckend von dieser in einer Ebene senkrecht zu der Achse der konkaven Oberfläche ausgebildet ist, aufweist, wobei der Bestandteil auch eine im Allgemeinen dreieckige Lasche, die in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse angeordnet ist und sich von dem Flansch erstreckt, aufweist, wobei der Bestandteil eine Dünnheit und Steifigkeit aufweist, die wirksam ist, um Hitze durch sie durchzuleiten und Hebelkräften zu widerstehen, die ausgeübt werden, um die Gießform von der Formanordnung zu trennen.
Verwendung der Gießform nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder der Formanordnung nach Anspruch 6 in einem Verfahren zum Formen einer Kontaktlinse aus einer polymerisierbaren Zusammensetzung.
Verfahren zur Minimierung von pfützenförmigen Oberflächenasymmetrien [puddles] beim Formen einer Kontaktlinse umfassend das Einbringen einer Gießform, die Polystyrol und eine benetzungswirksame Menge eines Benetzungsmittels, das ihr beigemischt ist, umfaßt, in die Formanordnung zur Herstellung der Kontaktlinse, wobei die Benetzungskraft der Gießform beschrieben ist durch die Gleichung: F = 2γ1 pcos θ,wobei F die Benetzungskraft der Gießform ist; γ₁die Oberflächenspannung von destilliertem Wasser ist; p der Umfang des Formmaterials am Meniskus ist, wenn die Gießform teilweise in Wasser eingetaucht ist; und θ ein dynamischer Kontaktwinkel ist, wobei die Gießform einen Kontaktwinkel von 100° oder weniger aufweist, wobei das Benetzungsmittel kein Stearatsalz ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel ein ethoxyliertes Amin, Hydroxy-Alkyl-Tertiäramin oder quartäres Ammoniumsulfat oder Stearinsäure oder ein Salz davon ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel ethoxyliertes Tertiäramin, N,N-bis(2-Hydroxyethyl)Alkylamin, Zinkstearat, (3-Lauramidopropyl)-Trimethyl-Ammonium-Methylsulfat oder Sojadimethyl-Ethyl-Ammoniumethosulfat ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Benetzungsmittel in Mengen im Bereich von 0,05 % bis 5 % (w/w), vorzugsweise von 0,1 % bis 2,5 % (w/w), vorhanden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Kontaktwinkel geringer als oder gleich ungefähr 90°, vorzugsweise geringer als oder gleich ungefähr 75°, ist.