專利名稱：處理塑料模片的方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種處理用于模鑄隱形鏡片的塑料模片的方法。更特殊地，在一方面，本發(fā)明涉及一種從塑料模片中去除氧的方法，且在另一方面，涉及一種改進(jìn)模鑄隱形鏡片表面特征的方法，該隱形鏡片是通過(guò)一種自由基聚合方法來(lái)聚合的。
現(xiàn)有技術(shù)描述隱形鏡片的模鑄是眾所周知的。典型地，將包含能形成合適聚合物的單體、交聯(lián)劑、催化劑、聚合引發(fā)劑等的單體混合物，以純的方式混合，或者在合適的稀釋劑或溶劑中混合，并被置入凹半模中。然后，凸半模壓入凹半模中，且使單體混合物聚合。從這種方法獲得的鏡片與由兩個(gè)半模之間的腔所形成的形狀相一致，且呈現(xiàn)與模表面相應(yīng)的表面特征。鏡片鑄成后，如需要可以進(jìn)行后續(xù)的工序，如清潔，拋光，和/或修邊和水合。
在鑄造隱性鏡片中使用的膜片通常是用塑料材料制成的，這些材料對(duì)所采用的單體和所采用的聚合方法來(lái)講是惰性的。典型地，這些塑料膜片在一次使用之后即被拋棄。
某些采用鑄造方法制造的隱性鏡片，尤其是那些已知為水凝膠的鏡片，在其表面上具有一個(gè)顯著的出現(xiàn)表面缺陷(cosmetic defect)的頻率。在此使用時(shí)，表面缺陷被用來(lái)描述出現(xiàn)在鏡片表面上的、能散射光且在與其余的鏡片表面相比較時(shí)顯示出有不規(guī)則表面區(qū)域出現(xiàn)的部位和區(qū)域。然而，這些表面缺陷通常用肉眼不能看見(jiàn)，但在縫燈或放大鏡下檢驗(yàn)時(shí)，它們確實(shí)出現(xiàn)。盡管這些表面缺陷不與任何醫(yī)學(xué)或健康方面的關(guān)注相關(guān)聯(lián)，但它們會(huì)導(dǎo)致在鏡片最優(yōu)視覺(jué)性能中的微小缺陷。再有，這些表面缺陷會(huì)連帶有加工、運(yùn)輸和處理問(wèn)題，因?yàn)楹羞@些缺陷的鏡片趨于更易于粘結(jié)在它們本身或包裝材料上。最后，改進(jìn)鏡片的聚合反應(yīng)導(dǎo)致改進(jìn)從模鑄方法獲得的可接受鏡片的產(chǎn)量。
人們?cè)缇椭姥醯拇嬖谧璧K完全的自由基聚合。因此，常規(guī)模鑄方法在惰性環(huán)境中進(jìn)行，這是為了排除氧對(duì)聚合方法的影響。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些模鑄方法適于全面的聚合，產(chǎn)生的坯(bulk)鏡片的聚合程度大于99％。這樣的模鑄技術(shù)在商業(yè)上被廣泛地應(yīng)用。
然而，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，即使當(dāng)聚合反應(yīng)在惰性的大氣條件下進(jìn)行，氧仍能對(duì)隱形鏡片材料的自由基聚合產(chǎn)生影響。已驚奇地發(fā)現(xiàn)，某些塑料模片在塑料結(jié)構(gòu)矩陣(matrix)中含有足夠的氧，從而在模表面和鏡片表面之間的界面上對(duì)聚合有負(fù)面影響。人們認(rèn)為，氧在自由基聚合期間轉(zhuǎn)移到塑料模片的片面上且阻礙鏡片表面的完全聚合。還認(rèn)為，氧的存在造成鏡片表面上交聯(lián)密度下降。正是這種在鏡片表面上不完全的聚合或下降了的交聯(lián)密度被認(rèn)為是造成上述缺陷的原因。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在模制塑料鏡片前從熱塑樹(shù)脂中基本上去除氧，在模鑄后從塑料鏡片中基本上去除所有的氧，或兩者兼有，能使模鑄隱形鏡片具有較少的表面缺陷且在鏡片表面上的聚合更完全。另外，如上所述，基本上去除全部的氧增加了從模鑄方法制造可接受鏡片的產(chǎn)量。
因此，本發(fā)明是一種從塑料模片中去除氧的方法，包括用一種惰性氣體接觸塑料樹(shù)脂，其接觸時(shí)間足以在將塑料樹(shù)脂模壓成具有預(yù)先確定的形狀的塑料模片以前基本上去除全部的氧。另外，氧可通過(guò)這樣來(lái)去除，即用一種惰性氣體接觸模鑄塑料模片，其接觸時(shí)間足以基本上去除全部的氧。再有，氧的去除可以通過(guò)采用真空來(lái)進(jìn)行，即用其來(lái)取代或與用一種惰性氣體接觸熱塑樹(shù)脂或塑料模片相結(jié)合。優(yōu)選地，塑料樹(shù)脂和塑料模片將用惰性氣體來(lái)接觸并在鑄造鏡片前保持在惰性環(huán)境中。
發(fā)明詳細(xì)描述本發(fā)明旨在改進(jìn)采用自由基聚合技術(shù)的模鑄方法制成的隱性鏡片的表面質(zhì)量。通常，隱形鏡片的組分，模鑄方法和聚合方法是周知的，而本發(fā)明主要涉及對(duì)塑料模片進(jìn)行處理從而使獲得的隱形鏡片的表面特征得以提高并使表面缺陷出現(xiàn)頻率下降。當(dāng)然，本發(fā)明還可用來(lái)改進(jìn)采用任何使用塑料模片的自由基聚合方法時(shí)的表面質(zhì)量，從而將一個(gè)預(yù)先確定的形狀提供給最終聚合成的產(chǎn)品。
本發(fā)明可以用于所有的隱形鏡片，比如常規(guī)的硬性，軟性和剛性可透氣鏡片，而用來(lái)形成鏡片的單體混合物的組分和具體的單體不是關(guān)鍵。本發(fā)明優(yōu)選地應(yīng)用于軟性隱形鏡片，比如那些從以下單體制備的通常被稱為水凝膠鏡片的鏡片，包括但不局限于甲基丙烯酸羥乙酯，乙烯基吡咯烷酮，丙三醇甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸和酸酯。然而，在制造隱性鏡片中有用的、能形成一種聚合物的鏡片形成單體的任何組合均可使用。可以包括疏水鏡片形成單體，比如，那些含有硅氧烷部分的單體。確信鏡片表面的聚合度和/或交聯(lián)密度在所有隱性鏡片中都得到了改進(jìn)，即使是那些通常不呈現(xiàn)表面缺陷的鏡片。這樣，這里所使用的術(shù)語(yǔ)“隱性鏡片”包括硬性、軟性和剛性可透氣鏡片以及孕育(inocular)鏡片，被加工成成品的隱性鏡片的鏡片坯和其他光學(xué)植入體。
可用于本發(fā)明且在形成隱性鏡片中使用的單體混合物通常包括交聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、自由基引發(fā)劑和/或催化劑等，達(dá)在本領(lǐng)域中是公知的。進(jìn)一步，在單體混合物中可以采用適宜的溶劑或稀釋劑，假定這樣的溶劑或稀釋劑不會(huì)對(duì)聚合過(guò)程有負(fù)面影響或與其發(fā)生干擾。
聚合或固化方法對(duì)本發(fā)明的實(shí)施不是關(guān)鍵的，除非本發(fā)明被局限于自由基聚合系統(tǒng)，這在本領(lǐng)域中是公知的。這樣，根據(jù)所使用的具體組分，聚合可以通過(guò)多種機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，熱、光、X射線、微波及其它們的組合都是這里可采用的自由基聚合技術(shù)。優(yōu)選地，熱和光聚合在本發(fā)明中被使用，最優(yōu)選的為UV聚合。
同樣，模鑄技術(shù)也是公知的。通常，常規(guī)的模鑄技術(shù)采用預(yù)先確定結(jié)構(gòu)的熱塑凸和凹半模，它們使在它們之間形成的鏡片具有所要求的形狀和表面結(jié)構(gòu)。在美國(guó)專利4 113 224，4 121 896，4 208 364和4 208 365中教導(dǎo)了模鑄方法的實(shí)施例，這里全部引入作為參考。當(dāng)然，還可以有其他模鑄方法，它們可用于本發(fā)明并提供由熱塑材料制成的模子。
如上所述，用來(lái)鑄造隱性鏡片的模片通常由塑料材料制成，這些模片為鏡片提供了具體的物理特征。本發(fā)明能夠使用的塑料材料是熱塑的，它通常具有高的氧氣透氣性。如上所述，認(rèn)為溶解的或游離的氧通過(guò)塑料材料且轉(zhuǎn)移到介于模片和鏡片表面之間的界面。本發(fā)明去除的正是溶解的或游離的氧。一種聚合材料(熱塑材料)的氧氣透氣性是該材料的固有性能且被定義為通過(guò)該聚合材料薄膜的氧氣量，該薄膜具有單元厚度且承受單位驅(qū)動(dòng)力，該力是通過(guò)測(cè)量薄膜兩側(cè)的局部氧氣壓力差來(lái)確定的。實(shí)際的透氣性值取決于用來(lái)表示氣體量，薄膜厚度和驅(qū)動(dòng)力的單位。大多數(shù)常見(jiàn)的熱塑材料或樹(shù)脂的氧氣透氣性可方便地獲得，且能在J.Brandrup和E.H.Immergud的ThePolymer Handbook 3rd Ed.，J.Wilely&Sons，1989中查到，在此引入作為參考。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氧氣透氣性大于0.035×10-13[cm3在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的氣體(STP)·cm/(cm2·秒·帕斯卡)]的塑料材料可在本發(fā)明中使用。優(yōu)選地，這里所使用的塑料材料的氧氣透氣性將大于0.035×10-13，最優(yōu)選的是大于1.0×10-13[cm3·STP·cm/(cm2·S·Pa)]。優(yōu)選的塑料材料是那些主要含有聚烯烴，比如聚乙烯和聚丙烯，及聚苯乙烯的聚合物和共聚物。聚丙烯是最優(yōu)選的塑料模材料。
塑料模片通常用熱塑樹(shù)脂注射模制而成，它們一般在精修過(guò)的金屬母?；蚰＞咧谐尸F(xiàn)片狀形式。然而，根據(jù)任何已知的技術(shù)，加工塑料模片的方法可以變化。優(yōu)選地，樹(shù)脂將在一個(gè)基本上無(wú)氧的氣氛中注射模制而成。常規(guī)地，注射模制技術(shù)不要求在模制前從熱塑樹(shù)脂中去除氧。然而，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，通過(guò)在模制前將樹(shù)脂接觸一種惰性氣體，氧氣含量基本上被去除。
這樣，采用本發(fā)明的一種方法是通過(guò)將樹(shù)脂接觸一種惰性氣體來(lái)基本上去除樹(shù)脂中的氧。而任何惰性氣體都能被用來(lái)從樹(shù)脂中去除氧，氮?dú)馐莾?yōu)選的，這是由于其可獲得性、安全性和成本。然而，任何惰性氣體，比如氬氣或氦氣以及二氧化碳可以被使用。再有，氧氣可以使用真空來(lái)去除。
應(yīng)該這樣理解，即從樹(shù)脂中去除基本上所有的氧是優(yōu)選的。雖然精確定量在鏡片表面上的最優(yōu)聚合所要求的氧氣含量是困難的，但確信在模鑄隱性鏡片前，當(dāng)在常規(guī)含氧環(huán)境中平衡時(shí)，通常在塑料材料中包含的氧氣的約51％至約99％應(yīng)被去除。然而，也許不希望去除所有的氧。確信對(duì)某些熱塑材料而言，過(guò)度去除氧會(huì)導(dǎo)致難以從塑料模片中取出鏡片。這樣，根據(jù)塑料模片的組分，聚合技術(shù)以及整體模鑄方法，也許希望在塑料模片中存在少量的氧從而獲得在加工過(guò)程中隱性鏡片的最佳脫模。
因此，對(duì)任何特定的塑料模片而言，要除去的氧的量取決于幾個(gè)變量，比如塑料模組分，鏡片組分，聚合方法等。對(duì)任何特定的模材料而言，通過(guò)簡(jiǎn)單的試探測(cè)試，可以確定獲得在鏡片表面所希望的聚合程度以及最佳脫模的氧去除量，這顯然在本領(lǐng)域中的熟練者所掌握的技能范圍內(nèi)。優(yōu)選地，熱塑樹(shù)脂被置于一個(gè)惰性環(huán)境中，或另外在環(huán)境溫度和壓力下與一種惰性氣體接觸約2小時(shí)至約96小時(shí)這么一段時(shí)間。當(dāng)然，暴露在惰性氣體下的持續(xù)時(shí)間能夠根據(jù)所選的溫度和壓力條件而變化。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)采用高溫可以減少聚丙烯模方法的暴露時(shí)間。
同樣已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在模片成形后從塑料模片中去除氧能夠有效地與如上所述的從樹(shù)脂中去除氧一起使用或者取代這個(gè)前期步驟。通常，當(dāng)單獨(dú)使用時(shí)，從已模制好的塑料模片中去除氧要求根據(jù)所采用的熱塑材料在環(huán)境溫度和壓力下將塑料模片置入一個(gè)惰性環(huán)境中約10小時(shí)至48小時(shí)之間，優(yōu)選地為約20小時(shí)至約40小時(shí)。當(dāng)從已模制好的塑料模片去除氧與第一個(gè)氧氣去除步驟結(jié)合在一起使用時(shí)，在環(huán)境溫度和壓力下，塑料模片與惰性氣體接觸約0.5小時(shí)至6小時(shí)這么一段時(shí)間，優(yōu)選地為1至4小時(shí)。如上所述，真空也能用來(lái)去除氧。
最優(yōu)選的是在制備本發(fā)明使用的塑料模片中上述兩個(gè)步驟都采用。在本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案中，聚丙烯樹(shù)脂被置入一種惰性環(huán)境中，時(shí)間長(zhǎng)度為介于8小時(shí)至72小時(shí)之間。然后，處理后的樹(shù)脂被模制成塑料模片，模片在一段約0.5小時(shí)至4小時(shí)的時(shí)間內(nèi)仍保持在惰性環(huán)境中。然后，塑料模片被直接轉(zhuǎn)移到模鑄過(guò)程中，而模鑄過(guò)程也是在惰性過(guò)程中進(jìn)行的。
下面的實(shí)施例是為了說(shuō)明本發(fā)明的某些實(shí)施方案。
實(shí)施例模的形成如表I所示，在環(huán)境溫度和壓力下，幾批本發(fā)明中用來(lái)制造塑料模片的聚丙烯樹(shù)脂與氮?dú)饨佑|12，48和72小時(shí)。單獨(dú)有一批樹(shù)脂未經(jīng)處理，作為對(duì)照。凹的和凸的聚丙烯半模通過(guò)在鋼母模中注射模制來(lái)制備。經(jīng)氮?dú)馓幚淼臉?shù)脂被用于代表本發(fā)明的半模，一些未處理的樹(shù)脂用于作為對(duì)照的半模，而其他未處理的樹(shù)脂作以下應(yīng)用。由未經(jīng)氮?dú)馓幚淼臉?shù)脂制成的半模如

圖1所示在環(huán)境溫度和壓力下與氮?dú)饨佑|0.5小時(shí)至6小時(shí)從而去除其余的氧。由未經(jīng)處理的樹(shù)脂制成的半模中的一些在環(huán)境溫度和壓力下與氮?dú)饨佑|16至72小時(shí)以去除氧。
鏡片的形成鏡片在上面制備的經(jīng)處理和未經(jīng)處理的聚丙烯模中聚合。85％(重量)的2-甲基丙烯酸羥乙酯，15％(重量)的丙三醇，0.3％(重量)的乙二醇二甲基丙烯酸酯，及0.2％(重量)的苯偶姻甲醚(benzoin methyl ether)組成的單體混合物被置入凹半模的模腔中，而凸半模被插入從而排出多余的混合物。給模加壓力以保證合適的定位(seating)，而單體混合物采用UV能量來(lái)聚合。所有的凹半模和所有的凸半模具有一樣的結(jié)構(gòu)且所有的聚合條件是相同的。冷卻后，鏡片從模中被取出，經(jīng)水合，然后包裝在泡形塑料容器中。在熱壓處理后，鏡片從泡形容器中被取出且進(jìn)行表面缺陷現(xiàn)象的檢驗(yàn)。表I所示是采用光學(xué)比較檢驗(yàn)所看見(jiàn)的表面缺陷百分比。對(duì)照物(從未經(jīng)處理的樹(shù)脂和塑料模片模制的鏡片)用字母A-L來(lái)表示。下面每個(gè)例子代表許多隱性鏡片，包含約50至約200個(gè)鏡片。
表I.模鑄隱性鏡片中的表面缺陷*實(shí)施例 處理(小時(shí)) ％缺陷樹(shù)脂 模A - - 241 482 02 482 03 - 72 04 - 72 05 - 72 0B - - 536 122 67 122 108 - 24 09 - 24 4C - - 1110 123 011 123 012 - 24 0
13-240D -- 521412 3 41512 3 016-16017-160E -- 281812 3 019-240F -- 412048 2 021-480G -- 392212 3 023-240H -- 622412 3 025-240I -- 402612 2.5 027-240J -- 242872 0.5 029-720K -- 253012 2.5 031-240L -- 293212 2 033-241
*在一個(gè)給定的日子，針對(duì)每個(gè)系列的檢驗(yàn)組取一個(gè)對(duì)照組如表I中所示，從氧氣已去除的塑料模片中模制的隱性鏡片比那些從未經(jīng)處理的塑料模片中模制的鏡片具有明顯較少的表面缺陷。
本發(fā)明不局限于這里具體公開(kāi)的實(shí)施方案。應(yīng)該這樣理解，即本發(fā)明包括落入所附權(quán)利要求的范圍中的所有修正、變化和等同情況。
權(quán)利要求
1.一種制備用于模鑄隱形鏡片的塑料模片的方法，包括用惰性氣體接觸氧氣透氣性大于0.035×10-13cm3(氣體)·STP·cm/(cm2·S·Pa)的熱塑樹(shù)脂，其接觸時(shí)間足以從樹(shù)脂中基本上去除全部的氧且隨后將樹(shù)脂模壓成具有預(yù)先確定形狀的塑料模片。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中樹(shù)脂在環(huán)境溫度和壓力下與惰性氣體接觸一段約2小時(shí)至約96小時(shí)的時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括在鑄造鏡片前將塑料模片在環(huán)境溫度和壓力下與惰性氣體接觸一段約0.5小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中塑料模片具有的氧氣透氣性大于0.35×10-13cm3(氣體)·STP·cm/(cm2·S·Pa)。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中樹(shù)脂是聚烯烴。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中樹(shù)脂是聚丙烯。
7.一種模鑄隱形鏡片的方法，包括采用自由基聚合方法在兩個(gè)模片之間鑄造鏡片，該模片具有的氧氣透氣性大于0.035×10-13cm3(氣體)·STP·cm/(cm2·S·Pa)，其改進(jìn)之處包括在鑄造隱性鏡片前從塑料模片中基本上去除所有的氧。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中氧氣是通過(guò)在模制塑料模片前使用來(lái)制造塑料模片的熱塑樹(shù)脂與惰性氣體接觸而被去除的。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中氧氣是通過(guò)將樹(shù)脂在環(huán)境溫度和壓力下與惰性氣體接觸一段約2小時(shí)至約96小時(shí)的時(shí)間來(lái)去除的。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中塑料模片在環(huán)境溫度和壓力下與惰性氣體接觸一段約0.5小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí)間。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中塑料模片是聚烯烴。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中塑料模片是聚丙烯。
13.如權(quán)利要求7的方法，其中氧氣是通過(guò)使塑料模片與惰性氣體接觸而被去除的。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中氧氣是通過(guò)使塑料模片在環(huán)境溫度和壓力下與惰性氣體接觸一段約10小時(shí)至約48小時(shí)的時(shí)間而被去除的。
15.如權(quán)利要求7的方法，其中氧氣是通過(guò)采用真空來(lái)去除的。
16.如權(quán)利要求14的方法，其中塑料模片是聚烯烴。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中塑料模片是聚丙烯。
18.如權(quán)利要求7的方法，其中塑料模片具有的氧氣透氣性大于0.035×10-13cm3(氣體)·STP·cm/(cm2·S·Pa)。
19.一種制備用于模鑄隱形鏡片的塑料模片的方法，包括在鑄隱性鏡片前使氧氣透氣性大于0.035×10-13cm3(氣體)·STP·cm/(cm2·S·Pa)的塑料模片與惰性氣體接觸，其接觸時(shí)間足以從塑料模片中基本上去除全部的氧。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中塑料模片在環(huán)境溫度和壓力下與惰性氣體接觸一段約10小時(shí)至約48小時(shí)的時(shí)間。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中塑料模片是聚烯烴。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中塑料模片是聚丙烯。
23.如權(quán)利要求22的方法，其中塑料模片的氧氣透氣性大于0.35×10-13cm3(氣體)·STP·cm/(cm2·S·Pa)。
24.一種采用自由基聚合方法且在兩個(gè)模片之間鑄造鏡片的模鑄法制成的隱性鏡片，所述模片由熱塑樹(shù)脂制成且具有的氧氣透氣性大于0.035×10-13cm3(氣體).STP.cm/(cm2·S·Pa)，其中在模鑄隱性鏡片前基本上去除塑料模片中存在的所有氧。
25.如權(quán)利要求24的隱性鏡片，其中從熱塑樹(shù)脂，塑料模片，或兩者中去除氧是用真空來(lái)進(jìn)行的。
全文摘要
通過(guò)在鑄造鏡片前從塑料模片中基本上去除所有的氧來(lái)改進(jìn)模鑄隱形鏡片的表面特征。
文檔編號(hào)B29C33/40GK1160372SQ95195587
公開(kāi)日1997年9月24日 申請(qǐng)日期1995年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月13日
發(fā)明者小保羅·L·瓦林特, 馬卡蘭德·G·約什, 多米尼克·V·魯肖 申請(qǐng)人:博士倫公司