用于制备接触镜片的模具的制作方法

用于制备接触镜片的模具的制作方法
【专利摘要】本发明总体上涉及一种用于制备接触镜片的可再使用的模具，该模具包括第一半模和第二半模，该第一半模具有与一种可聚合的和/或可交联的含硅酮的镜片形成组合物接触的第一模具表面，该第二半模具有与该镜片形成组合物接触的第二模具表面，并且该第一半模和该第二半模被配置为相互接纳，这样使得在该第一模具表面与该第二模具表面之间形成一个型腔。该型腔限定有待模制的接触镜片的形状。该可再使用的模具具有的这些半模中的至少一个是由一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成。由包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的该模具展示了用水基清洗方法的改进的模具清洁度。
【专利说明】用于制备接触镜片的模具
【背景技术】
[0001] 已经做出巨大的努力来开发用于以高的精度、保真度和再现性以及以低成本铸造 模制水凝胶接触镜片的技术。此类制造技术之一是所谓的Lightstream Technology?(爱尔 康公司(Alcon))，其涉及可再使用的模具以及在光化辐射的空间限制下固化一种镜片形成 组合物（美国专利号 5,508,317、5,583，163、5,789,464、5,849,810、和8，163,206)。该用于 制备接触镜片的Lightstream Techno logy?具有若干优点。例如，可以使用可再使用的石 英/玻璃模具或/和可再使用的塑料模具，而不是一次性塑料模具，因为生产镜片之后，这些 模具可以使用一种适合的溶剂快速并且有效地清除掉未交联的单体或预聚物和其它残余 物，并且可以用空气吹干。一次性塑料模具固有地具有尺寸变化，因为在塑料模具的注塑模 制过程中，由于生产工艺(温度、压力、材料特性）的波动可能发生模具尺寸的波动，并且还 因为所产生的模具在注塑模制后可能经受不均匀的收缩。模具的这些尺寸变化可能导致有 待产生的接触镜片的参数(最大折射率、直径、基本曲线、中心厚度等)的波动且导致在复制 复杂镜片设计上的低保真度。通过使用以高精度生产的可再使用的模具，人们可消除一次 性模具中固有存在的尺寸变化和由此自其产生的接触镜片的变化。根据该Lightstream Technology?生产的镜片可具有对初始镜片设计的高的一致性和高的保真度。
[0002] 然而，用于医疗装置(像接触镜片）的现代高体积质量生产工艺在每个生产周期中 利用可再使用的模具。模具可能是可再使用的一种先决条件是它们在每个生产周期中具有 等价并且可再现的洁净表面特性。尤其用于通过Lightstream技术生产娃水凝胶接触镜片 的模具的清洗是非常有挑战性的:这些模具由玻璃和石英制成，即，具有高的表面能并且因 此容易被用于该镜片生产的硅化合物（由于其低的表面能)沉积。
[0003] 此硅化合物可以在实验室中通过有机溶剂像2-丙醇容易地清洗掉。但是对于高质 量生产工艺像Lightstream技术，一种有机溶剂基清洗方法是难于实现的。安全、环境和消 耗方面结合溶剂去除和冲洗所需要的高工艺时间阻止此类应用。因此对于此类工艺最好的 将是一种水基清洗工艺。
[0004] 因此，对于可以用水基清洗工艺容易地清洗的新的可再使用的模具仍存在一种需 求。

【发明内容】

[0005] 在一个方面，本发明涉及一种用于制备接触镜片的可再使用的模具，该模具包括 第一半模和第二半模，该第一半模具有与一种含硅酮的镜片形成组合物接触的第一模具表 面，该第二半模具有与该镜片形成组合物接触的第二模具表面，其中该第一半模和该第二 半模被配置为相互接纳，这样使得在该第一模具表面与该第二模具表面之间形成一个型 腔，其中该型腔限定有待模制的接触镜片的形状，其中该含硅酮的镜片形成组合物是通过 光化辐射可聚合的和/或可交联的，其中这些半模中的至少一个是由一种包含氟和/或氟化 物的氧化物玻璃制成的。
[0006] 在另一个方面，本发明涉及一种用于生产接触镜片的方法，该方法包括以下步骤：
[0007] (1)提供一个接触镜片模具，其中该模具包括一个具有第一模具的第一半模和一 个具有第二模具表面的第二半模，其中该第一半模和该第二半模被配置为相互接纳，这样 使得在该第一模具表面与该第二模具表面之间形成一个型腔，其中该型腔限定有待模制的 接触镜片的形状，其中这些半模中的至少一个是由一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃 制成的，
[0008] (2)将一种镜片形成组合物引入由该第一和第二模制表面形成的该型腔内，其中 该镜片形成材料是通过光化辐射可交联的和/或可聚合的；
[0009] (3)交联/聚合在该模具中的该镜片形成材料以形成一种具有聚合物基质的镜片；
[0010] (4)打开该模具并且从该模具中取出该形成的接触镜片，
[0011] (5)用一种水基体系洗涤该第一和第二模制表面，其中该步骤(5)的模制表面的特 征为相对于由一种不包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面，在由一种 包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面上具有至少40%的镜片形成材料 残余物减少百分比。
【附图说明】
[0012] 图1示出了在闭合位置的根据本发明的铸造模具的示例性实施例的剖面；
[0013]图2是由图1中II指示的大大放大比例的细节。
【具体实施方式】
[0014] 除非另外定义，否则在此使用的所有技术和科学术语具有与由本发明所属领域的 普通技术人员通常所理解的相同的含义。总体上，在此使用的命名法和实验室程序是本领 域众所周知的且常用的。常规的方法用于这些程序，如在本领域和各种通用参考文献中提 供的那些。当以单数提供术语时，诸位发明人也考虑了该术语的复数。在此使用的命名法和 以下描述的实验室程序是本领域中众所周知的且常用的那些。如遍及本披露使用的，以下 术语，除非另外指明，应该理解为具有以下含义。
[0015] "石英"指的是在地球大陆地壳中在长石后的第二最丰富的矿物。它是由一种Si04 硅-氧四面体的连续构架构成的，其中每个氧在两个四面体之间共享，产生总的化学式 Si02〇
[0016] "氧化物玻璃"指的是包括选自下组的氧化物的玻璃，该组由以下各项组成:氧化 铝、三氧化二铺、三氧化二砷、氧化钡、氧化祕（ΠI )、三氧化硼、氧化妈、氧化铺（III )、氧化 络(π I )、氧化IL、氧化锗、氧化铁(π I )、氧化镧、氧化铅(π )、氧化锂、氧化镁、五氧化二银、 五氧化二磷、氧化钾、二氧化娃、氧化钠、氧化锁、二氧化硫、二氧化锡、二氧化钛、氧化锌、二 氧化锆以及其组合。
[0017] "氟"指的是具有符号F和原子序数9的化学元素。
[0018] "氟化物"指的是氟的化合物。
[0019] "氧化磷"指的是五氧化二磷（氧化磷（V)，磷酸酐）（p2〇5)、三氧化二磷（氧化磷 (III)，亚磷酸酐）（P2〇3)和若干其他较不常见的磷的氧化物（包括P4〇7、P4〇8、P4〇9、P(^P p206)。
[0020] "光学品质表面"指的是一种具有小于30nm、优选地小于20nm、最优选小于10nm的 表面粗糙度的玻璃表面。
[0021 ]如在此使用的"约"是指被称为"约"的数字包括所叙述的数加上或减去那个所叙 述的数字的1 %-10 %。
[0022] "任选的"或"任选地"是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且是 指该描述包括其中该事件或情况发生的情形以及其中其不发生的情形。
[0023] "眼科镜片"指的是一种接触镜片和/或眼内镜片。"接触镜片"指的是可放置在佩 带者眼睛上或内部的结构。接触镜片可以矫正、改进或改变使用者的视力，但没有必要是这 种情况。"娃酮水凝胶接触镜片"指的是一种包含硅酮水凝胶材料的接触镜片。
[0024] 如在本申请中使用的，术语"水凝胶"或"水凝胶材料"指的是不可溶于水的并且当 完全水合时可以在其聚合物基质内包含按重量计至少10%的水的一种交联的聚合物材料。
[0025] "硅酮水凝胶"指的是一种含硅酮的水凝胶。硅酮水凝胶典型地是通过共聚一种可 聚合的组合物获得的，该可聚合的组合物包含至少一种含硅酮的乙烯基单体或至少一种含 硅酮的乙烯基大分子单体或至少一种含硅酮的具有烯键式不饱和基团的预聚物。
[0026] "乙烯基单体"指的是一种具有一个唯一的烯键式不饱和基团的化合物。
[0027] 术语"稀属不饱和基团"或"稀键式不饱和基团"在此在广义上使用并且旨在包含 含有至少一个〉C = C〈基团的任何基团。
[0028] "光化辐射的空间限制"指的是其中呈射线形式的能量辐射通过例如掩模或屏或 其组合引导以便以空间受限制的方式撞击到具有明确定义的外围边界的区域上的一种行 为或过程。UV辐射的空间限制通过使用掩模或屏获得，该掩模或屏具有一个辐射(例如UV 和/或可见光)可透过的区域、围绕该辐射可透过区域的一个辐射(例如，UV和/或可见光)不 可透过的区域、以及为该辐射不可透过的区域与辐射可透过的区域之间的边界的一个投影 轮廓，如在美国专利号 6,800,225(图 1-11)、和6,627，124(图1-9)、7,384,590(图1-6)、以及 7，387，759(图1 -6)的附图中示意性示出的，将所有这些专利以其全文通过引用结合。该掩 模或屏允许空间投射具有由该掩模或屏的投影轮廓所限定的横截面轮廓的一束辐射（例 如，UV辐射和/或可见光辐射）。投射的辐射(例如，UV辐射和/或可见光辐射)束限制撞击在 位于从模具的第一模制表面至第二模制表面的投射束路径中的镜片配制品上的辐射。所产 生的接触镜片包括一个由该第一模制表面限定的前表面、一个由该第二模制表面限定的相 反的后表面、以及一个由该投射的UV和/或可见光束的截面轮廓限定的镜片边缘（即，辐射 的空间限制）。用于该交联的辐射是辐射能，尤其是UV辐射(和/或可见光辐射）、γ幅射、电 子辐射或热辐射，该辐射能优选地呈基本平行的束的形式，以便一方面实现好的限制并且 另一方面有效利用该能量。
[0029] "镜片形成材料"指的是可以通过光化辐射聚合和/或交联以形成接触镜片的一种 材料。
[0030] 光化辐射指的是一种适合形式的能量的辐射。光化辐射的实例包括但不限于光辐 射(例如，UV辐射）、γ幅射、电子辐射、X-射线照射、微波照射、热辐射等。
[0031] 根据本发明的方法和根据本发明的装置的另外的方面和优点将从以下的说明结 合附图看出。
[0032] 设计在图1中示出的装置用于从一种可以通过UV辐射聚合或交联的液体起始材料 制造接触镜片。它包括一个模具1和一个能源2a(在此UV光源）、以及用于将由能源2a提供的 能量以基本上平行束的形式引导至该模具的装置2b。当然，能源2a和装置2b还可以结合以 形成一个单一单元。
[0033] 该模具由两个半模11和12组成，这两个半模各自具有一个弯曲的模具表面13和 14,这些模具表面一起限定一个模腔15,该模腔进而确定有待制造的接触镜片的形状。在该 附图中的上半模11的模具表面13是凸的并且确定接触镜片的后面且底部的表面(具有连接 的边缘区）；这个半模通常被称为父半模。相反地，相应地被称为母半模的另一个半模的模 具表面14是凹的并且确定有待制造的接触镜片的正面(同样具有连接的边缘区）。
[0034] 模腔15不是完全且紧密闭合的，而是在该说明的实施例中在其外围边缘(限定有 待制造的接触镜片的边缘)周围是打开的，并且连接到一个相对窄的环形间隙16上。由在父 半模11和母半模12各自上的一个平的模具壁17和18限制或形成环形间隙16。为了防止该模 具的完全闭合，在母模具12上提供隔离件，例如呈若干螺栓19a或19b的形式，并且这些隔离 件与父模具11的凸缘或法兰20相互作用并且保持这两个半模在这样分离的距离下使得所 述环形间隙16产生。如在图1中由右边具有螺纹的隔离螺栓19b象征性地指示的，这些隔离 件还可以具有可调整的或弹簧作用的形成。以此方式，在交联过程期间这两个半模11、12可 以朝向彼此移动以通过调整这些隔离件（由示出旋转方向的箭头19c象征性地指示的)或靠 弹簧作用平衡渗漏。当然，该模具可以以通常的方式打开和闭合，例如通过一个在此仅仅通 过箭头符号la指示的闭合单元。平衡渗漏的在这两个半模11、12之间的间隙的调整还可以 例如使用这个外部闭合单元进行。
[0035] 还可想到的是可以提供一系列区段间隙，而不是连续的环形间隙16和这些隔离件 19a和19b，在这些单独的区段间隙之间的中间区域接替这些隔离件的功能。当然，半模的其 他配置也是可想到的。
[0036] 在环形间隙16的区域中的模具壁17上，存在一个对于所使用的能量形式(在此该 能量形式是UV光)不可透过的掩模21，（或者一个至少具有与该模具的渗透性相比差渗透性 的掩模），并且这个掩模恰当地延伸直到模腔15,并且除了该模腔之外，掩蔽模具1的所有其 他部分、中空空间或区域(与该液体，未交联的，可能过量的材料接触或者可能与其接触)免 于辐射能。该镜片边缘的部分区域因此不是由通过模具壁的材料的限制形成的，而是通过 触发聚合或交联的能量的辐射或其他形式的空间限制形成的。
[0037] 在UV光的情况下，掩模21可以优选地是一个铬层，该铬层可以通过例如从摄影或 UV光刻已知的方法产生。掩模21不必要必须被固定;它还可以是例如可去除的或可交换的。
[0038] 图2作为放大的细节示出了在模腔15与环形通道16之间的过渡区中的模具1的安 排。通过举例，型腔15在此具有对应于一种所谓的软接触镜片CL的典型边几何形状的形状。 该型腔边，以及因此该镜片边，在此是通过两个壁面22和23形成的，这两个壁面彼此成直角 安排并且被对应地安排在阳半模和阴半模11和12上。那两个壁面、和由它们限定的接触镜 片的边区域的宽度和高度对应地由X和Y指示。显然，该镜片边实际上还可以是稍稍圆形的。 [0039]如可以清楚地看出的，阴半模12的圆柱形壁面23不恰当地延伸直到阳半模11的平 壁面22和壁面17(处于与其无缝相邻），而是低了量Ay，这样使得在这两个半模11和12的壁 面17与壁面18之间已经提及的环形间隙16形成或保持开放。
[0040]在这个示例实施例中的阳半模11的壁面17上提供的掩模21水平地精确延伸直到 阴半模12的壁面23的延伸部分23a。如果引起交联的呈平行束3形式的UV光是与该壁面22和 17成直角并且与圆柱形壁面23平行入射，则成直角位于掩模21下面的空间是在阴影中并且 仅仅位于型腔15内部（即在假想的壁延伸部分23a内部）的材料交联，导致一种干净且无毛 刺的镜片边，该镜片边不要求任何随后的机械加工。如果使用平行的能量辐射，因此，不计 衍射和散射效应(在实践中通常是微不足道的），掩模21的轮廓被二维平行地且(在这种情 况下）向下转移至接触镜片的边区域内。因此，如果这两个半模11和12通过具有高度Ay的 环形间隙16彼此分离，则该边朝向由通过该能量辐射的空间限制的那个位移产生的区域的 外部形成。
[0041] 总体上，在一个方面，本发明针对一种用于制备接触镜片的可再使用的模具，该模 具包括第一半模和第二半模，该第一半模具有与一种含硅酮的镜片形成组合物接触的第一 模具表面，该第二半模具有与该镜片形成组合物接触的第二模具表面，其中该第一半模和 该第二半模被配置为相互接纳，这样使得在该第一模具表面与该第二模具表面之间形成一 个型腔，其中该型腔限定有待模制的接触镜片的形状，其中该含硅酮的镜片形成组合物是 通过UV辐射可聚合的和/或可交联的，其中这些半模中的至少一个是由一种包含氟和/或氟 化物的氧化物玻璃制成的。
[0042] 用于医疗装置(像接触镜片）的现代高体积质量生产工艺在每个生产周期中利用 可再使用的模具。模具可能是可再使用的一种先决条件是在每个生产周期中它们具有等价 并且可再现的洁净表面特性。尤其用于通过Lightstream技术生产硅水凝胶接触镜片的模 具的清洗是非常有挑战性的:这些模具由玻璃和石英制成，即，具有高的表面能并且因此容 易被用于该镜片生产的硅化合物（由于其低的表面能)弄脏。
[0043] 此硅化合物可以在实验室中通过有机溶剂像2-丙醇容易地清洗掉。但是对于高质 量生产工艺像Lightstream技术，一种有机溶剂基清洗方法是难于实现的。安全、环境和消 耗方面结合用于溶剂去除和冲洗所需要的高工艺时间阻止此类应用。因此对于此类工艺最 好的将是一种水基清洗工艺。
[0044] 根据本发明，一种水基清洗工艺指的是以下的工艺，该工艺用一种水基溶液喷射 或浸渍清洗技术运行良好而没有泡沫产生并且有效地去除在该模具上的镜片形成材料残 余物。该水基溶液指的是一种基本上没有有机溶剂的溶液。基本上没有有机溶剂指的是一 种具有按重量计小于15%的有机溶剂、优选按重量计小于10%的有机溶剂、更优选按重量 计小于5%的有机溶剂、还更优选按重量计小于2%的有机溶剂、最优选按重量计小于0.5% 的有机溶剂的溶液。
[0045] 本发明部分地基于以下发现:一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃能够相对于 由一种不包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面，在由一种包含氟和/或 氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面上实现至少30%的镜片形成材料残余物减少 百分比。据信用于通过Lightstream技术生产硅酮水凝胶接触镜片的模具的清洗是非常有 挑战性的，因为这些模具是由玻璃和石英制成的，即，具有高的表面能并且因此容易被用于 该镜片生产的硅化合物（由于其低的表面能)弄脏。由包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制 成的模具具有比由玻璃和石英制成的模具更低的表面能；因此更不容易被用于该镜片生产 的硅化合物（由于其低的表面能)弄脏。如此，与由一种不包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃 制成的半模的模制表面相比，可以实现在由一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的 半模的模制表面上的镜片形成材料残余物的减少。
[0046] 根据本发明，一种镜片形成材料指的是可以通过光化辐射聚合和/或交联以形成 接触镜片的任何材料。一组优选的镜片形成材料是水溶性和/或可熔化的预聚物。将有利的 是镜片形成材料主要包含一种或多种优选地呈基本纯形式的预聚物(例如，通过超滤纯化 的）。例如，预官能化的PVA(聚乙烯醇)聚合物用作镜片形成材料。一组更优选的镜片形成材 料是含硅酮的水凝胶镜片形成材料。总体上，含硅酮的水凝胶镜片形成材料包括至少一种 选自下组的组分，该组由以下各种组成：含硅酮的乙烯基单体、含硅酮的乙烯基大分子单 体、含硅酮的预聚物、亲水性乙烯基单体、疏水性乙烯基单体、交联剂、自由基引发剂(光引 发剂或热引发剂）、亲水性乙烯基大分子单体/预聚物、以及其组合，如本领域技术人员熟知 的。
[0047] 可以考虑用于使用包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃生产模具的方法可以是多种 技术，例如精密玻璃模制和单点金刚石车削。
[0048] 精密玻璃模制是一种重复工艺，该重复工艺允许从玻璃使用或不使用研磨和抛光 生产高精度光学组件。该工艺还被称为超精密玻璃压制。它用于制造用于消费产品如数码 相机和高端产品像医疗系统的精密玻璃镜片。优于机械镜片生产的主要优点是复杂的镜片 几何结构如非球面可以被有成本效益地生产。
[0049]该精密玻璃模制工艺由以下步骤组成：
[0050] 1.将玻璃毛坯装载至模制工具的下侧内。
[0051] 2.通过用氮气填充和/或抽空处理室从该工作区域中去除氧气。
[0052] 3.该工具系统几乎闭合（不与上模具接触）并且加热模具、模口和玻璃的整个系 统。在大多数系统中红外灯用于加热。
[0053] 4.在达到工作温度之后，该工作温度是在该玻璃的转变温度与软化点之间，这些 模具进一步闭合并且以一种行进控制工艺开始压制该玻璃。
[0054] 5.当已经实现了该零件的最终厚度时，该压制切换至一种力控制工艺。
[0055] 6.在已经完成了模制之后，将该玻璃冷却并且用氮气填充该工作环境。当该模制 的零件已经冷却到它可以被处理的程度时，将其从该工具中取出。
[0056] 7.该模制的零件需要一种抛光程序，取决于高精密设计。这些零件必须抛光用于 实现精确的所需要的设计。
[0057] 精密玻璃模制工艺是经济的，当要求大量生产时。但是当生产要求小时，该模制工 艺不是经济的。当目的是由一种无机无定形玻璃以高尺寸精确度和小数目生产镜片时，施 用机械加工工艺作为最终操作。在这种情况下，预期金刚石车削对于从无机无定形玻璃使 用单点金刚石车削机器来生产光学零件是经济上可行的。
[0058] 金刚石车削是一种使用配备有天然或合成的金刚石镶刃刀具头的车床或衍生的 机械工具(例如，车铣床(turn-mill)、旋挖转机(rotary transfer))机械加工精密元件的 工艺。有时候应用术语单点金刚石车削（STOT)，但正如其他车削加工，该"单点"称号有时候 仅仅是名义上的（辐射式刀尖和波状外形的成形刀具是选项）。金刚石车削的工艺被广泛地 用于使用晶体、金属、聚合物(如丙烯酸)来制造呈或者球形或非球形设计的高品质复杂的 光学零件。通过金刚石车削生产的光学元件用于望远镜、视频投影仪、导弹制导系统、激光 器、科学研究仪器、和多种其他系统和装置中的光学组件中。现今大多数SPDT用计算机数控 (CNC)机械工具完成。金刚石还用于其他机械加工工艺，如铣削、研磨、和珩磨中。
[0059] 在金刚石车削中，所产生的既定的形状和表面取决于机械工具精确度和其他机械 加工参数。主要的机械加工参数是工具进给速度、主轴转速和切削深度。该工具进给速度通 常以或者由该工具每单位时间行进的距离(mm/min)或每单位旋转行进的距离(mm/转)措辞 表示。最常见的是看每转的距离，因为它直接与预期的理论表面光洁度有关。前角是用于各 种切削和匹配工艺中的一种参数，描述了切削面相对于工件的角度。存在两种前角，即后前 角和侧前角，两者都有助于引导切肩流。存在三种类型的前角：正的、负的、和零。如果刀片 的前缘在垂线之前，则根据定义该角度是负的。当该刀片在该垂线后面，则前角是正的。总 体上，正的前角:a)使工具更锋利且锐利。这降低了该工具的强度，因为在尖端中小的夹角 可引起它凿下碎片，b)降低切削力和功率要求，c)帮助在延性材料中连续切肩的形成，并且 d)可以帮助避免切肩瘤的形成。相比之下，负的前角：a)使该工具更钝，增加了切削刃的强 度，b)增加切削力，c)可以增加摩擦，导致更高的温度，d)可以改进表面光洁度。零前角最容 易制造，但是当与正前角相比时具有更大的月牙洼磨损（crater wear)，因为切肩滑过前 面。
[0060] 如果刀片的前缘在垂线之前，则根据定义该角度是负的。
[0061] 以下是在本发明中用于利用单点金刚石车削技术生产玻璃上的光学表面的车床 设置和工艺的说明。
[0062] ?利用轮廓（Contour)天然金刚石刀具插入件在一个由普瑞思泰克有限公司 (Precitech Inc)制造的Optoform 80超精密车床上进行切削。
[0063] ?主轴转速是在该机器上以RPM计设定的速度，该机器使正在用车床加工的或切 削的基板旋转。用于金刚石车削玻璃的加工速度范围将是以顺时针旋转计的4500-5500RPM 之间。
[0064] ?粗切削深度是在该切削顺序的第一部分中去除的材料的量。在此零件大体形状 在该材料上形成。该深度是在该机器上设定的并且总体上对于光学工具加工，它将以微米 范围（.000_)设定。对于金刚石车削玻璃，用于该粗切削的范围应该不超过.035_。
[0065] ?最后切削深度是将产生一种平滑高度光泽的光学表面所去除的材料的量。该深 度是在该机器上设定的并且通常将不超过.010mm。用于金刚石车削玻璃的最后切削深度 是.002mm或更小。
[0066] ?粗切削进给速度是该金刚石刀具行进跨过正在用车床加工的零件的表面的速 度。用于此切削的速度通常更快并且是在该机器上设定的。当车削玻璃时用于此参数的设 定将是15mm/min 〇
[0067] ?最后切削进给速度是在该工艺的最终步骤或切削过程中该金刚石刀具行进跨 过正在用车床加工的零件的表面的速度。用于此切削的速度比该粗切削低很多。减缓该速 度产生被定义为一种光学表面的高品质表面。对于车削玻璃，这个速度范围将是从6.5mm/ mi η或更慢。
[0068] ?切削液或冷却剂是一种施用至被机械加工的零件的表面上的流体的稳定薄雾。 这种流体保持该表面是冷的防止摩擦，该摩擦将导致差的表面品质。另外，这种薄雾流帮助 去除在该金刚石刀具的切削点处积累的切削碎片。对于切削玻璃，我们使用由哈伯德霍尔 公司（Hubbard Hall Corporation)制造的无臭的矿油精。
[0069]金刚石前角范围从负的25度，其他SPDT条件如下提供：
[0070]主轴转速-2000RPM [0071 ] 粗切削进给速度-20mm/min [0072]粗切削深度-.000800mm [0073] 最后切削进给速度-15mm/min
[0074] 最后切削深度-.00050mm
[0075] 计量:标称半径-8.803
[0076] 凹陷-4.693
[0077] 模具半径是制备一个凹的或凸的模具表面的曲面的限定的测量。这种测量对于光 学设计是唯一的以递送接触镜片性能要求。该测量利用Fisba Optik FS10M干涉仪。
[0078] 模具凹陷是在Z轴上从一个预定点至一个凸或凹表面的顶点进行的测量。此测量 由设计限定并且在确定镜片边缘和中心厚度上是关键的。使用Nikon VMR-3020测量模具凹 陷或对齐距离(justify distance)。
[0079] 根据本发明，任何包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃可以用于形成一种可再使用 的模具，只要该可再使用的模具相对于由一种不包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的 半模的模制表面，在由一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面上具 有至少30%的镜片形成材料残余物减少百分比。一种优选的氧化物玻璃进一步包括选自下 组的氧化物玻璃，该组由以下各项组成:氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化硼、 氧化铝、氧化硅、氧化磷、以及其组合。一种更优选的氧化物玻璃进一步包括选自由氧化磷、 氧化硅以及其组合组成的组的氧化物玻璃。一种还更优选的氧化物玻璃包括1 % -30 %的氧 化磷。一种还甚至更优选的氧化物玻璃包括10%-20%的氧化磷。一组优选的包含氟和/或 氟化物的氧化物玻璃是可商购的，例如S-FPL51、S-FPL53 (从大原公司（Ohara)可获得的）， N-FK5、N-FK51A、N-PK52A(从肖特公司（5(^〇?)可获得的）以及？001、？0)100(从霍亚公司 (Hoya)可获得的）。
[0080] 表1列出了不同玻璃的组成(化学式），其中这些数据值是从来自供应商：肖特公司 (Schott)、霍亚公司(Hoya)和大原公司(Ohara)的材料安全数据表(MSDS)获得的。
[0081] 表1:
[0082]
[0084] 在另一个方面，本发明涉及一种用于生产接触镜片的方法，该方法包括以下步骤：
[0085] (1)提供一个接触镜片模具，其中该模具包括一个具有第一模具的第一半模和一 个具有第二模具表面的第二半模，其中该第一半模和该第二半模被配置为相互接纳，这样 使得在该第一模具表面与该第二模具表面之间形成一个型腔，其中该型腔限定有待模制的 接触镜片的形状，其中这些半模中的至少一个是由一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃 制成的，
[0086] (2)将一种镜片形成组合物引入由该第一和第二模制表面形成的该型腔内，其中 该镜片形成材料是通过光化辐射可交联的和/或可聚合的；
[0087] (3)交联/聚合在该模具中的该镜片形成材料以形成一种具有聚合物基质的镜片；
[0088] (4)打开该模具并且从该模具中取出该形成的接触镜片，
[0089] (5)用一种水基体系洗涤该第一和第二模制表面，其中该步骤(5)的模制表面的特 征为相对于由一种不包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模具表面，在由一种 包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面上具有至少30%的镜片形成材料 残余物减少百分比。
[0090] 上述披露内容将使本领域普通技术人员能够实践本发明。为了使读者能够更好地 理解其具体实施例及优点，建议参考以下非限制性实例。然而，以下实例不应解读为限制本 发明的范围。
[0091] 实例：
[0092] 实例 1
[0093] 制备CE-PDMS大分子单体
[0094] 在第一步骤中，将α，ω-双(2-羟基乙氧基丙基)_聚二甲基硅氧烷(Mn = 2000,信越 公司（Shin-Etsu)，KF-6001a)用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI)通过以下方式进行封端：使 49.85g的α，ω-双(2-羟基乙氧基丙基)_聚二甲基硅氧烷与ll.lg IPDI在150g干燥的甲基 乙基酮(MEK)中在0.063g二月桂酸二丁基锡(DBTDL)存在下进行反应。将该反应保持在40°C 下持续4.5h，形成IPDI-PDMS-IPDI。在第二步骤中，将164.8g的α，ω-双（2-羟基乙氧基丙 基)_聚二甲基硅氧烷(Μη = 3000,信越公司（Shin-Etsu)，KF-6002)与50g干燥的ΜΕΚ的混合 物逐滴添加至该IPDI-PDMS-IPDI溶液中，向该溶液中已经添加了另外的0.063g的DBTDL。将 反应器保持在约40°C下持续4.5h，形成HO-PDMS-IPDI-PDMS-IPDI-PDMS-OH。然后在减压下 除去MEK。在第三步骤中，在一个第三步骤中通过添加7.77g的甲基丙烯酸异氰酸基乙基酯 (IEM)和另外的0.063g的DBTDL用甲基丙烯酰基氧基乙基基团封端末端羟基，形成IEM-PDMS-IPDI-PDMS-IPDI-PDMS-IEM( 即，用甲基丙烯酸酯基团封端的CE-PDMS)。
[0095]具有末端甲基丙烯酸酯基团的CE-PDMS大分子单体的替代制备 [0096] 将240.43g的KF-6001添加至一个配备有搅拌、温度计、和低温恒温器、滴液漏斗、 和氮气/真空入口适配器的1-L反应器内，并且然后通过施加高真空（2ΧΠΓ2毫巴）进行干 燥。然后，在干燥氮气的气氛下，然后将320g蒸馏过的MEK添加至该反应器内并且彻底搅拌 该混合物。将〇.235g的DBTDL添加至该反应器中。在将该反应器升温至45°C之后，通过一个 加料漏斗在10分钟内在中等搅拌下将45.86g的IPDI添加至该反应器中。将该反应保持在60 °C下持续2小时。然后添加并且搅拌溶解于452g的蒸馏过的MEK中的630g的KF-6002直到形 成一种均匀的溶液。添加约〇.235g的DBTDL，并且将该反应器保持在约55°C下在干燥氮气层 下过夜。次日，通过闪蒸蒸馏去除MEK。冷却该反应器并且然后将22.7g的IEM装入该反应器 中接着装入约〇. 235g的DBTDL。在约3小时之后，添加另外的3.3g的IEM并且允许该反应继续 进行过夜。次日，将该反应混合物冷却至约18°C以获得具有末端甲基丙烯酸酯基团的CE-PDMS大分子单体。
[0097]实例2 [0098]制备镜片配制品
[0099]通过将组分溶解于1-丙醇中制备一种镜片配制品以具有以下组成:按重量计33% 的在实例2中制备的CE-PDMS大分子单体、按重量计17 %的N-[三(三甲基甲硅烷氧基)-甲硅 烷基丙基]丙烯酰胺（TRIS-Am)、按重量计24%的N，N-二甲基丙烯酰胺（DMA)、按重量计 0.5%的N-(羰基-甲氧基聚乙二醇-2000)-1,2-二硬脂酰基-sn-丙三氧基-3-磷酸乙醇胺， 钠盐）（L-PEG)、按重量计1.0%的Darocur 1173(Dcll73)、按重量计0.1%的￥丨8丨^拉（在三 (三甲基甲硅烷氧基）甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯(TRIS)中的5%的酞菁铜蓝颜料分散体）、 和按重量计24.5 %的1-丙醇。
[0100] 实例3
[0101] 制备镜片
[0102] 在一个与在美国专利号7,384,590中的图1-6和7,387,759(图1-6)中示出的模具 类似的可再使用的模具中由以上制备的镜片配制品通过铸造模制来制备镜片。该模具包括 一个由S-PFL53 (氟化的玻璃)制成的阴半模和一个由石英制成的阳半模。UV照射源是具有 WG335+TM297截止滤光片在约4mW/cm2强度下的滨松灯(Hamamatsu lamp)。用UV照射照射该 模具中的镜片配制品持续约25秒。
[0103] 实例4
[0104] 氟化的阴半模(S-PFL53)和石英阳半模
[0105]为了探索包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃(S-PFL53玻璃）阴模的用途，由以上配 制品制备40个镜片。
[0106] 氟化的阴模(S-PFL53)
[0107] 初始检查:玻璃的背面是磨砂的。表面是干净的并且大部分是平滑的，具有一些非 常淡的抛光标记和若干斑点。
[0108] 在10个镜片之后:模具仍然是完全干净的。没有观察到变化。
[0109] 在20个镜片之后:模具仍然是完全干净的。没有观察到变化。
[0110]在30个镜片之后:模具仍然是完全干净的。没有观察到变化。
[0111] 在40个镜片之后:模具仍然是完全干净的。没有观察到变化。
[0112] 石英阳模
[0113] 初始检查:模具表面是干净且平滑的，但是具有若干划痕和斑点
[0114] 在10个镜片之后:模具具有从边缘伸展至中心(模具的约30%)的大片大量的残余 物，其中在该铬掩模的约30%上形成一些晶体但是没有延伸越过边缘。
[0115] 在20个镜片之后:模具仅仅具有两小片的中等残余物在光学区上，但是整个铬掩 模被覆盖在晶体中。这些晶体的一些延伸至晶状体内。
[0116]在30个镜片之后:模具具有若干大片的大量的残余物(模具的约50%)，其中晶体 围绕整个铬掩模。一些晶体延伸至晶状体内。
[0117] 在40个镜片之后:整个光学区具有中等残余物。晶状体区具有若干片中等残余物。 铬掩模被覆盖在晶体中，这些晶体的一些延伸至晶状体内。
[0118] 实例5
[0119] 镜片配制品的制备。通过将组分溶解于1-丙醇中制备一种镜片配制品以具有以下 组成：按重量计约32%的在实例2中制备的CE-PDMS大分子单体、按重量计约21%的TRIS-Am、按重量计约23 %的DMA、按重量计约0.6 %的L-PEG、按重量计约1 %的DC1173、按重量计 约0.1 %的visitint (在TRIS中5 %的酞菁铜蓝颜料分散体）、按重量计约0.8 %的DMPC、约 200ppm H-tempo、以及按重量计约22 %的1-丙醇。
[0120] 制备镜片。在一个与在美国专利号7,384,590中的图1-6和7,387,759(图1-6)中示 出的模具类似的可再使用的模具(氟化的阴半模(S-PFL53)和石英阳半模）中由以上制备的 镜片配制品通过铸造模制来制备镜片。用UV照射（16.OmW/cm2)照射这些模具中的镜片配制 品持续约27秒。
[0121] 在初始检查之后，这些模具用于根据以下概述的加工条件制备镜片。在每组10个 镜片之后，检查这些模具(没有任何附加的清洗）。在10个镜片之后和在40个镜片之后取得 更多图像。
[0122] 氟化的BC(N00215)和对照玻璃FC(CY12M095W)各自使用两次。在组之间，再次用 IPA清洗这些模具，并且显微镜检查用于验证在开始下一组镜片之前这些模具的洁净度。
[0123] 加工条件
[0124]
[0125] ?对照FC(钠钙玻璃N-B270)与氟化的BC(氟化的N-FK5)[40个镜片]
[0126] 〇钠钙玻璃N-B270:在整个模具上的大量的残余物
[0127] 〇氟化的N-FK5:模具的约60 %的中等的残余物
[0128] 〇脱镜片是容易的，没有模具相关的镜片残余物
[0129] ?氟化的FC(氟化的玻璃N-FK51A)与氟化的BC(氟化的N-FK5)[40个镜片]
[0130] 〇氟化的玻璃N-FK51A:在整个镜片制备中模具是非常干净的(基本上没有残余物）
[0131] 〇氟化的N-FK5:在铬掩模和边缘上的中等残余物和晶体
[0132] 〇脱镜片是更困难的，镜片具有靠近边缘的残余物，更多的边缘撕裂
[0133] ?对照FC(钠钙玻璃N-B270)与对照BC(石英）[10个镜片]
[0134] 〇钠钙玻璃N-B270:在整个模具上的大量的残余物
[0135] 〇石英:在光学和晶状体中的大量的残余物、在铬掩模上的晶体
[0136] 〇脱镜片是容易的，没有模具相关的镜片残余物
[0137] 通过一个在xlO或更大的放大率下的显微镜针对在整个模具表面范围内的模制表 面上的镜片形成材料残余物来目测检查模具清洁度。
[0138] 根据以上数据，在用一种水基体系洗涤之后或者底曲面模具或前曲面模具的模制 表面，相对于由一种不包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃(如钠钙玻璃Ν-Β270)制成的半模 的模具表面，在由一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面上具有至 少30 %、优选40 %、更优选50 %、还更优选70 %并且还甚至更优选90 %的镜片形成材料残余 物减少百分比。
【主权项】
1. 一种用于制备接触镜片的模具，该模具包括第一半模和第二半模，该第一半模具有 与一种镜片形成组合物接触的第一模具表面，该第二半模具有与该镜片形成组合物接触的 第二模具表面，其中该第一半模和该第二半模被配置为相互接纳，这样使得在该第一模具 表面与该第二模具表面之间形成一个型腔，其中该型腔限定有待模制的接触镜片的形状， 其中该镜片形成材料是通过光化辐射可聚合的和/或可交联的，其中这些半模中的至少一 个是由一种包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的。2. 如权利要求1所述的模具，其中该氧化物玻璃进一步包括选自下组的氧化物玻璃，该 组由以下各项组成:氧化钾、氧化镁、氧化钙、氧化锶、氧化钡、氧化硼、氧化铝、氧化硅、氧化 磷、以及其组合。3. 如权利要求1或2所述的模具，其中该氧化物玻璃包括选自由氧化磷和氧化硅组成的 组的氧化物玻璃。4. 如权利要求1至3中任一项所述的模具，其中该氧化物玻璃包含1%-30%的氧化磷。5. -种用于生产接触镜片的方法，该方法包括以下步骤： (1) 提供一个接触镜片模具，其中该模具包括一个具有第一模具的第一半模和一个具 有第二模具表面的第二半模，其中该第一半模和该第二半模被配置为相互接纳，这样使得 在该第一模具表面与该第二模具表面之间形成一个型腔，其中该型腔限定有待模制的接触 镜片的形状，其中这些半模中的至少一个是如权利要求1至4中任一项所述的模具， (2) 将一种镜片形成材料引入由该第一和第二模制表面形成的型腔内，其中该镜片形 成组合物是通过光化辐射可交联的和/或可聚合的； (3) 交联/聚合在该模具中的该镜片形成材料以形成一种具有聚合物基质的镜片； (4) 打开该模具并且从该模具中取出该形成的接触镜片， (5) 用一种水基体系洗涤该第一和第二模制表面。6. 如权利要求5所述的方法，其中该镜片形成材料是一种含硅酮的镜片形成材料。7. 如权利要求6所述的方法，其中该含硅酮的镜片形成材料包括至少一种选自下组的 组分，该组由以下各种组成:含硅酮的乙烯基单体、含硅酮的乙烯基大分子单体、含硅酮的 预聚物、亲水性乙烯基单体、疏水性乙烯基单体、交联剂、自由基引发剂、亲水性乙烯基大分 子单体/预聚物、以及其组合。8. 如权利要求5至7中任一项所述的方法，其中该光化辐射是一种UV辐射。9. 如权利要求5至8中任一项所述的方法，其中该步骤(5)的模制表面的特征为相对于 由一种不包含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模具表面，在由一种包含氟和/或 氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模制表面上具有至少30%的镜片形成材料残余物减少 百分比。10. 如权利要求9所述的方法，其中该步骤(5)的模制表面的特征为相对于由一种不包 含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模具表面，在由一种包含氟和/或氟化物的氧 化物玻璃制成的半模的模制表面上具有至少50%的镜片形成材料残余物减少百分比。11. 如权利要求10所述的方法，其中该步骤(5)的模制表面的特征为相对于由一种不包 含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模具表面，在由一种包含氟和/或氟化物的氧 化物玻璃制成的半模的模制表面上具有至少70%的镜片形成材料残余物减少百分比。12. 如权利要求11所述的方法，其中该步骤(5)的模制表面的特征为相对于由一种不包 含氟和/或氟化物的氧化物玻璃制成的半模的模具表面，在由一种包含氟和/或氟化物的氧 化物玻璃制成的半模的模制表面上具有至少90%的镜片形成材料残余物减少百分比。
【文档编号】B29D11/00GK105873748SQ201480068483
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】A·W·刘, B·迪特里克
【申请人】诺华股份有限公司