专利名称：软丙烯酸系制品的低温抛光方法
技术领域：
本发明的背景1．本发明的领域本发明涉及制造包括丙烯酸系材料的产品的方法。尤其，本发明涉及对软丙烯酸系制品抛光以除去粗糙表面和工具或机加工痕迹的方法。
2．相关现有技术的描述软丙烯酸系材料用于制造各种产品。因为软丙烯酸系材料通常与生物组织和液体相容，它们特别可用于制造供生物医学应用的产品。此类软丙烯酸系产品的例子包括软接触透镜和软修复植入物，如角膜内和眼内透镜，在折射率外科手术中使用的角膜嵌入物，和在眼外科手术中用于支持原生晶状体囊的囊内环。
在许多生物医学应用中需要没有尖锐边缘或表面不规则性的高度抛光的修饰产品。植入产品如眼内透镜与身体组织直接接触，由粗糙面引起的组织的撕裂或擦伤能够导致血管的破裂，对组织的刺激或其它损伤。甚至小的不规则性能够对身体组织产生刺激作用。这对于隐形眼镜和接触眼睛(其组织是非常敏感的)的眼内透镜是特别严重的问题。
软丙烯酸系材料用于眼内透镜是最近的发展。由软丙烯酸系材料形成的眼内透镜比较理想地在于它们能够通过比过去可能更小的切口被折叠和嵌入角膜内，导致较少的手术后并发症。从透镜毛坯的切削产生的毛边或在模塑过程中产生的毛口能够引起眼内刺激。
另外，软接触透镜要求高度抛光修饰以防止对眼皮内部和角膜上皮的刺激。眼睛对隐形眼镜的缺陷非常敏感，甚至从模塑加工中形成的轻微刻痕能够引起刺激和不舒适感。高成本的模塑工序或各手工磨削技术可用于对这些透镜提供所需修饰效果。
利用平滑，无摩擦的运动的机械装置也要求它们的软丙烯酸系产品的高度抛光、光滑表面。获得此类高抛光、光滑修饰的软丙烯酸系制品常常是困难的，因为这些产品是通过固化模具中的丙烯酸系材料来制造的，其中即使最精确的口模都导致一些毛刺和或不规则的边缘。这些产品可以修边和抛光，但这些修整手续一般通过手工来完成，既费时又费钱，而且不精确，使得它们不能获得所需要的完全光滑或规则的表面。此外，许多这些制品，尤其生物医学应用的那些，是比较小的和/或不规则形状的，引起所需修饰效果和/或透明度上的诸多困难。
对于硅氧烷材料，如硅橡胶和有机硅弹性体，转鼓抛光方法是已知的。参见，例如美国专利5,133,159。然而，已知用于从硅氧烷材料制造的制品的转鼓抛光方法不能适当地用于从软丙烯酸系材料制得的制品。从小和不规则形状的软丙烯酸系产品中除去缺陷是现有技术中尚未解决的问题。更实用的是提供一种用于抛光和/或澄清工业、医用和机械目的的软丙烯酸系制品的简单、经济和有效方法。
一般转让的待实审美国专利申请序列号08/962,604公开了转鼓抛光软丙烯酸系制品的方法。该方法包括低温抛光步骤和清洗步骤。一般转让的待实审美国专利申请序列号60/068,201公开包括抛光和清洗步骤的用于软丙烯酸系制品的转鼓抛光方法，其中抛光步骤可在室温下进行。
本发明概述本发明提供了抛光包括软丙烯酸系材料的制品的方法。该方法包括两个步骤低温抛光步骤和清洗步骤。抛光步骤包括在贮器中装入抛光淤浆和需要抛光的制品，将贮器以足以从制品上除去表面不规则性的时间和速度进行搅动。抛光淤浆包括抛光珠粒，矾土，氢氧化钠，表面活性剂和水。抛光步骤是在冷却条件下进行的。
在抛光以后，制品可包含矾土颗粒或表面膜或引起雾化或沾污外观的其它残渣。在清洗步骤中除去任何矾土颗粒或其它残渣。清洗步骤包括用水漂洗已抛光制品一段足以清洗抛光制品的表面的时间。
可根据本发明的方法抛光的制品的例子包括眼透镜和植入物，如单片眼内透镜，眼内透镜接触物，眼内透镜光学器件，囊内环，角膜嵌入物，角膜内透镜，和隐形眼镜。
本发明的详细说明除非另有说明，否则以百分比术语表达的组合物成分的所有量是基于重量/重量。
本发明提供了抛光包括软丙烯酸系材料的制品的方法。这里所使用的术语“软丙烯酸系材料”是指包括丙烯酸，甲基丙烯酸，这些酸的酯，或丙烯腈的聚合物或共聚物，其中聚合物或共聚物具有玻璃化转变温度(Tg)为大约35℃或更低，和肖氏A硬度为大约90或更低。优选软丙烯酸系材料具有Tg为约25℃或更低，和最优选20℃或更低。软丙烯酸系材料优选具有肖氏A硬度为大约60或更低，和最优选大约45或更低。
适合制造可折叠的眼内透镜的软丙烯酸系材料的例子包括但不限于(ⅰ)从大约65％丙烯酸2-苯乙基酯，大约30％甲基丙烯酸2-苯基乙基酯，紫外线吸收剂和交联剂共聚合制得的丙烯酸系材料，和(ⅱ)从大约80％丙烯酸2-苯基乙基酯，大约15％甲基丙烯酸2-羟乙酯，紫外线吸收剂和交联剂共聚合制得的丙烯酸系材料。这些和其它合适的软丙烯酸系材料被描述在美国专利No.5,290,892和5,693,095中。软丙烯酸系材料的其它例子包括，但不限于，在美国专利No.5,331,073中公开的那些。
这里使用的术语“优选的丙烯酸系材料”是指通过使用1.8％Perkadox 16作为引发剂，由大约65％丙烯酸2-苯基乙基酯，大约30％甲基丙烯酸2-苯基乙基酯，大约1.8％O-methallyl Tinuvin P和3.2％1,4-丁烷二醇二丙烯酸酯共聚合获得的软丙烯酸系材料。本发明的方法包括抛光步骤和清洗步骤。抛光步骤是在冷却条件下进行的。这里使用的“冷却条件”是指在高于0℃但低于软丙烯酸系材料的Tg的温度下。抛光步骤是在低于软丙烯酸系材料的玻璃化转变温度的温度下进行以确保所要抛光的制品是硬的和至少非柔性的，协助除去任何霜状边缘或铣削刀痕。优选地，抛光步骤是在比软丙烯酸系材料的Tg低约10℃或更多的温度下进行。最优选地，抛光步骤是在比软丙烯酸系材料的Tg低约15℃或更多的温度下进行。
在抛光步骤中，在贮器中装入抛光淤浆和需要抛光的制品。贮器可以是不同形状和尺寸，并可由玻璃、聚碳酸酯或其它合适材料形成。贮器是优选正方形塑料容器，如1公升Nalgene方形罐。
抛光淤浆包括抛光珠粒，矾土，氢氧化钠和表面活性剂的混合物。所属领域的技术人员会认识到，抛光淤浆的具体组成将取决于许多因素来变化，如丙烯酸系材料的属性和需要抛光的制品的尺寸和形状。
优选地，抛光珠粒是玻璃珠，它是比较便宜的和容易购买到的，但可以是由任何合适材料组成的固体或冷却珠粒。市场上可买到的玻璃珠能够以各种尺寸获得，例如0.3-,0.4-,0.5-,0.6-,1-和2-mm尺寸。在抛光淤浆中含有的玻璃珠优选进行预调理，以使它们不是处于原状态；也就是说，它们优选被轻微磨耗或调理，以使它不易伤害透镜的表面。
调理购自产品供应商的原玻璃珠的一种方法是依次分别在酸性(例如2N HCl 3天)和碱性(1％NaOH 7天)洗涤溶液中翻滚处理该珠粒。在它们的粗糙面被轻微磨耗后，该珠粒可用于抛光步骤中。
抛光珠粒的必要数目和尺寸分布将随需要抛光的制品的数目和尺寸来变化，但无需费力的实验就能够容易地确定合适的选择。通常，不同尺寸的抛光珠粒的混合物是优选的。就优选的丙烯酸系材料而言，例如，抛光淤浆将包含按照1∶2∶1比率的0.6毫米，1.0毫米和2.0毫米的玻璃珠。例如，加入到1公升贮器中的抛光珠粒包括大约1184g的如下抛光珠粒大约296g的0.6毫米玻璃珠，和大约592g的1.0毫米玻璃珠，和大约296g的2.0毫米玻璃珠。
抛光淤浆还含有作为抛光剂的矾土。矾土抛光粉能够以两种形式从市场上买到α-形(片形)和γ-形(立方形)。重要的是用于本发明方法中的矾土是γ-形，以避免对抛光制品造成过度的雾状或表面损伤。因此，除非另有说明，否则这里使用的术语“矾土”是指γ-形矾土。矾土的可获得筛目尺寸是低于0.05μm到3.0μm和更大。矾土的最佳量和筛目尺寸将取决于其它工艺参数，其中包括软丙烯酸系材料的属性。然而通常在1升贮器中所含的抛光淤浆将需要最低大约0.1％矾土/水含量以获得令人满意的结果，优选至少0.2％矾土/水含量，与所要抛光的制品的尺寸和形状无关。高浓度的矾土，如大于大约2％矾土/水的那些，例如可能导致损害所要加工的制品。通常，较低浓度就足够。即使更大的浓度不损害制品，但看起来它们也没有在抛光效率或结果上获得任何显著的改进。对于优选的丙烯酸系材料，抛光淤浆包含大约0.2％的0.05μm矾土/水含量。
除抛光珠粒和矾土外，抛光淤浆还包括水(优选去离子水)，氢氧化钠，和表面活性剂。氢氧化钠(以固体或溶液形式加入到抛光淤浆中)用来控制在抛光过程中淤浆的PH值；从而有利于和改进抛光效果。在抛光淤浆中所含氢氧化钠的量应该是足以控制PH在大约10或10以上的量。
表面活性剂用于增强抛光作用和对所要抛光的制品提供改进的修饰效果。用于淤浆中的合适表面活性剂是溶解在水中和协助矾土颗粒悬浮在淤浆中的那些。在抛光步骤中表面活性剂的浓度是低于大约1％(表面活性剂/水)。将表面活性剂的量提高到约1％以上将引起淤浆变得过分滑腻或泡沫状，降低抛光过程的效果。表面活性剂在淤浆中的优选量是大约0.03％(表面活性剂/水)。与丙烯酸系材料一起使用的优选表面活性剂是Micro90洗涤剂，一种市场上可买到的表面活性剂。
水作为矾土和抛光珠粒的介质。通常，合适量的水是足以覆盖抛光淤浆中所含抛光珠粒的毛体积(standing volume)的量。因此，在装有大约1184g玻璃抛光珠粒的1升贮器中，优选丙烯酸系材料的优选抛光淤浆包括大约270mL的去离子水。
抛光淤浆优选是在没有抛光珠粒和所要抛光的丙烯酸系制品存在下在贮器中配制。例如，由矾土，去离子水，氢氧化钠，和表面活性剂组成的抛光成分一起在玻璃烧瓶中混合。这些成分，一旦彻底混合，能够分配到抛光罐(早已装有主要量的水和抛光珠粒)中。
一旦需要抛光的制品被加入到抛光淤浆中，该贮器以足以从制品表面上除去任何粗糙污点、锐边和任何工具或机械加工痕迹的时间和速度进行搅动。搅动优选通过将贮器放入旋转装置中来进行。旋转装置能够是冷却的封闭装置，或在一定区域内被冷却。最佳时间和转速可随投料量，软丙烯酸系材料的性质，所要抛光的制品的尺寸和形状，所要抛光的制品的边缘质量等来变化。当本发明的方法用于抛光眼内透镜时，典型的投料量是大约50-100只透镜/1升贮器。就优选的丙烯酸系材料而言，当制品进行翻滚抛光大约3-10天后获得了优异的抛光结果，其中贮器的转速是大约120转/分。在抛光过程中的温度应保持在0℃以上但低于软丙烯酸系材料的Tg。
在抛光步骤之后，通过将抛光罐的内容物倾倒在叠放筛上来将制品与抛光珠粒分离开，这样制品与抛光材料柔和地分离。制品然后用冲洗水漂洗以便将它们与珠粒分离。在制品与珠粒分离开后，在清洗步骤中除去制品上的任何矾土颗粒和任何表面残留物。清洗步骤包括经过一段足以除去全部或基本上全部的矾土颗粒或表面残留物的时间用水漂洗已抛光的制品。优选，冲洗水是去离子水和冷却(即高于0℃但低于软丙烯酸系材料的Tg)的，为的是在清洗步骤中最大程度减少或防止制品相互结块。清洗步骤优选通过使用喷洗和可编程序逻辑控制器来完成。在清洗步骤后，抛光的制品应该看起来是光学透明，非常干净和平滑，有很少或根本没有化妆品污物。
在下面的实施例中说明本发明的某些实施方案。
实施例1眼内透镜的转鼓抛光(优选的丙烯酸系材料)在1000ml正方形塑料翻滚罐内装入大约1184g的预调理玻璃抛光珠粒的混合物。混合物包含大约25％的0.6毫米，50％的1.0毫米，和25％的2.0毫米玻璃珠。将去离子水加入到翻滚罐中直到珠粒被水覆盖为止(大约270mL)。然后将罐放入冰箱中备用。通过制备含有大约0.7g 0.05微米矾土抛光粉，2.1g氢氧化钠，4mL的2％Micro90洗涤剂和27mL去离子水的溶液，来配制抛光介质。将该溶液在玻璃烧瓶中彻底混合(使用磁力搅拌棒搅拌大约30分钟)并分配到冰箱冷却的抛光罐中。翻滚机器被设定在120转/分和冰箱被设定保持抛光温度在18℃以下。将大约100只从优选的丙烯酸系材料制备的单片眼内透镜加入到所准备的翻滚罐中。然后将罐放置在翻滚机上并翻滚5天。在翻滚以后，取出罐，将其内容物倾倒在筛子上以将透镜与玻璃珠分离。透镜然后用冷却(4℃)去离子水漂洗3.5分钟，然后空气干燥。在16X(放大倍数)下检查样品透镜的粗糙度和表面光洁度。它们看起来高度抛光。全部的切削加工线已经除去，眼睛和触碰边缘是平滑的和圆的。
已经参考某些优选的实施方案描述了本发明然而，应该理解的是在不脱离本发明的基本特征的精神的前提下，它还函盖其它特定形式或变型。以上所述的实施方案因此被认为是在各个方面进行说明的目的而无限制性，本发明的范围是通过所附权利要求而不是通过前面的叙述来限定。
权利要求
1．抛光包括软丙烯酸系材料的制品的方法，其中该方法包括a)通过在贮器中装入抛光淤浆和需要抛光的制品，并以足以从制品上除去表面不规则性的一段时间和速度下搅拌该贮器来抛光该制品，其中(ⅰ)抛光淤浆具有10或10以上的PH值，并包括抛光珠粒，矾土，氢氧化钠，表面活性剂和水；和(ⅱ)该抛光步骤是在高于0℃但低于软丙烯酸系材料的Tg的温度下进行；和b)由抛光制品与水接触一段足以清洗制品表面的时间来清洗该抛光制品。
2．权利要求1的方法，其中抛光珠粒是玻璃珠。
3．权利要求2的方法，其中抛光珠粒包括按1∶2∶1比率的0.6毫米，1.0毫米和2.0毫米的玻璃珠。
4．权利要求1的方法，其中淤浆中矾土的量是大约0.1-2％(矾土/水)。
5．权利要求4的方法，其中抛光淤浆中矾土的量是至少大约0.2％(矾土/水)。
6．权利要求1的方法，其中矾土的尺寸是大约0.05-3.0μm。
7．权利要求6的方法，其中矾土的尺寸是大约0.05μm。
8．权利要求1的方法，其中在抛光过程中的温度被保持在至少10℃或10℃以上但低于软丙烯酸系材料的Tg。
9．权利要求6的方法，其中在抛光过程中的温度被保持在至少15℃或15℃以上但低于软丙烯酸系材料的Tg。
10．权利要求1的方法，其中抛光淤浆中表面活性剂的量是低于大约1％(表面活性剂/水)。
11．权利要求8的方法，其中表面活性剂的量是大约0.03％(表面活性剂/水)。
12．权利要求1的方法，其中在步骤(b)中的水是温度高于0℃但低于软丙烯酸系材料的Tg的去离子水。
13．权利要求1的方法，其中制品选自眼科透镜和植入物。
14．权利要求9的方法，其中制品选自单片眼内透镜，眼内透镜接触物，眼内透镜光学器件，囊内环，角膜嵌入物，角膜内透镜，和隐形眼镜。
15．根据权利要求1的方法抛光的软丙烯酸系制品。
全文摘要
公开了抛光那些包括软丙烯酸系材料的制品的方法。该方法包括抛光步骤和清洗步骤。在抛光步骤中,在贮器中装入各种尺寸抛光珠粒,矾土,氢氧化钠,水,表面活性剂,和需要抛光的制品,并在足以除去表面不规则性的时间和温度进行搅动。抛光步骤是在低于需要抛光的丙烯酸系制品的玻璃化转变温度(Tg)但高于0℃的温度下进行的。在抛光步骤之后,通过用水经过一段足以清洗该抛光制品的表面的时间漂洗抛光制品来清洗它。
文档编号C09G1/02GK1324286SQ99812669
公开日2001年11月28日 申请日期1999年12月2日 优先权日1999年1月5日
发明者B·L·克瑞敏斯, T·L·匹克特, J·图克尔 申请人:阿尔康实验室公司