專利名稱：形狀記憶聚合物或合金鏡片模具和眼科產(chǎn)品的成形方法
相關(guān)申請的交叉參考本申請是2000年8月28日提交的題目為“可變形的模具及其用于制造鏡片的方法”序列號為09/649,635的美國專利申請的部分延續(xù)，并且本申請要求了在2001年1月24日提交的序列號為60/263,986的臨時申請的優(yōu)先權(quán)，所述的兩篇申請在這里都被引入作為參考。
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及眼科產(chǎn)品的制造。本發(fā)明特別是提供了用于成形眼科產(chǎn)品的模具、以及用該模具成形模型和眼科產(chǎn)品的方法。
2.背景技術(shù)用包括眼鏡鏡片、隱形眼鏡、眼內(nèi)透鏡等等在內(nèi)的鏡片來矯正屈光不正的應(yīng)用是眾所周知的。鏡片的制造需要使用可以賦予鏡片表面所需矯正性的模具。一般需要大量的模具以與最終鏡片所需的各球體、附件、柱面功效、以及其組合相一致。該模具量的制造和維護(hù)費用很高。
目前，一種加工隱形眼鏡的方法實際上是通過一種使用兩個模塑步驟的方法。在第一步模塑步驟中，用使用諸如菱形點切削之類的方法制造以確保其具有非常光滑表面的陽性和陰性金屬插入物來注塑一種包含一對模具部件的鏡片模具，所包含的一對模具部件典型地是陰性和陽性的塑性模具——也被稱為后弧線和前弧線鏡片模具。然后，在第二步模塑步驟中，在后弧線和前弧線鏡片模具之間加入隱形眼鏡片成形材料并在該塑性的后和前弧線之間對該隱形眼鏡片進(jìn)行模塑。該后和前弧線一般不再重新使用。一般包含鏡片成形材料在其中被模塑成眼科產(chǎn)品的模具部件的鏡片模具是本發(fā)明的主題。
恰恰就是所述的形成鏡片模具部件的注塑步驟限制了可用來形成鏡片模具的物質(zhì)的類型。
在專利號為6,026,204的美國專利中公開了一種試圖不需要大量模具的鏡片制造方法。在這篇專利中公開了使用定制的、加熱的沖模，其單獨或與一種金屬表面相結(jié)合，使用機(jī)械手為鏡片毛坯提供了所需的矯正性。這種方法的缺點在于其不適于生產(chǎn)某些鏡片，如柔軟的隱形眼鏡片，這是因為柔軟的隱形眼鏡片的材料是受熱不能變形的熱固性材料。此外，這種方法的缺點還在于在用熱模具成形鏡片材料時需要該鏡片毛坯的光軸完全與該沖模對準(zhǔn)，這為鏡片的生產(chǎn)帶來了很大的困難。因此，需要一種可以用模具來制備大量鏡片的方法，該方法可以克服上述缺點中的一些或可以克服所有上述缺點。
在大約20年前研制出了形狀記憶聚合物(SMPs)，在最近10年，它已經(jīng)是商業(yè)化開發(fā)的物質(zhì)。SMPs的名稱來源于其在發(fā)生變形后可回復(fù)至最初所“記憶”形狀的固有能力。預(yù)成形的SMPs在低于或高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)時可以變形成任何所需的形狀。如果低于其Tg，則該過程被稱為冷變形。當(dāng)在其Tg之上發(fā)生塑性變形時，該過程被稱為熱變形。在兩種情況中，當(dāng)維持熱成型的形狀以在變形中進(jìn)行“鎖定”時，SMP必需保持低于或被驟冷至低于其Tg。一旦該變形被鎖定，則由于熱障而使得該聚合物網(wǎng)絡(luò)不能回復(fù)至松弛的狀態(tài)。該SMP將無限期地維持其變形的形狀直至其被加熱至Tg溫度之上的溫度，在該溫度下SMP儲存的機(jī)械應(yīng)變被釋放出來，SMP回復(fù)至其預(yù)成形的狀態(tài)。
一些種類的聚合物表現(xiàn)出形狀記憶性。最公知的并被最好地進(jìn)行了研究的表現(xiàn)出形狀記憶性的聚合物可能是聚氨酯類聚合物。Gordon，Proc of First Intl.Conf.Shape Memory and SuperelasticTech.，115-120(1994)和Tobushi等人，Proc of First Intl.Conf.Shape Memory and Superelastic Tech.，109-114(1994)列舉了涉及形狀記憶聚氨酯類的性質(zhì)和應(yīng)用研究。另一種由Kagami等人，Macromol.Rapid Communication，17，539-543(1996)所公開的公知聚合體系是一類丙烯酸十八酯和丙烯酸或丙烯酸甲酯的共聚物?，F(xiàn)有技術(shù)中公知的其它SMP聚合物包括降冰片烯或二甲烷八氫萘均聚物或共聚物所形成的制品，其在專利號為4,831,094的美國專利中進(jìn)行了描述，該文獻(xiàn)在這里被引入作為參考。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種包含形狀記憶聚合物(SMP)或形狀記憶合金(SMA)的眼科模具。該模具優(yōu)選地包含至少兩個模具部件，優(yōu)選地包含兩個模具部件，其中至少一個模具部件包含SMP或SMA。該模具優(yōu)選地包含一個前弧線和一個后弧線，并且優(yōu)選地被用來成形一種隱形眼鏡片；總之，可以用本發(fā)明的眼科模具成形的眼科產(chǎn)品包括眼鏡鏡片、隱形眼鏡、眼內(nèi)透鏡或其它類似制品。
此外，本發(fā)明提供了一種靈活工具(agile tool)的模塑表面或如序列號為09/649,635的美國申請所述的、一種包含SMP或SMA的可變形的模具；但是，本說明書的重點將是該包含SMP或SMA的眼科模具的成形；但是，這里所教導(dǎo)的也可用于該靈活工具的模塑表面。
本發(fā)明包含SMP或SMA的模具可用來制備一個鏡片并且然后可以被重新成型或被重新使用來形成另一個鏡片，從而減少了在鏡片制造設(shè)備中所消耗的模具材料的數(shù)量。在另一種供選擇的實施方案中，可使用用如下所述的方法所形成的模具以低于必需制造金屬內(nèi)插物來制造各模部件的方法的成本來生產(chǎn)更多樣的隱形眼鏡并且甚至可生產(chǎn)定制的隱形眼鏡。此外，在制造眼科產(chǎn)品時通過使用本發(fā)明的模具，可以不采用現(xiàn)有技術(shù)中將模具中所模塑的眼科產(chǎn)品取出的機(jī)械脫模步驟而是將該包含SMP或SMA的模具加熱至其Tg溫度以上以使得該模具變形，此時不需要機(jī)械脫模步驟就可以將該眼科產(chǎn)品從模具中取出。
此外，本發(fā)明的模具不是通過在高溫即高至300℃的溫度下和升高的壓力下注塑來形成的，從而提供了可用來制造成形該眼科模具的裝置的新型材料。通過用注塑方法之外的方法來成形該模具時，可以用不同的成模材料和方法來制備該模具。此外，如果用這里所述的靈活工具來制備該模具，則在降低所需模具的數(shù)量并取消同樣用于此目的所有注塑工具的同時可以制造出完全符合規(guī)定范圍的鏡片。此外，在為帶眼鏡的人提供定制鏡片的方法中也可以使用本發(fā)明的模具。
附圖的簡要說明通過參考如下的附圖可以對本發(fā)明進(jìn)行更好的理解

圖1是本發(fā)明的鏡片模具。
圖2是形成第一模具部件的壓力機(jī)的剖視圖；圖3是形成第二模具部件的壓力機(jī)的剖視圖；圖4是形狀記憶聚合物或合金夾持器的頂視圖；圖5是表示如圖4所示的夾持形狀記憶聚合物或合金片的夾持器的剖視圖。
圖6是用壓力機(jī)或靈活工具形成模具部件時所用對準(zhǔn)夾具的繪圖；圖7是在形狀記憶聚合物或合金片上進(jìn)行操作形成第一模具部件的壓力機(jī)的剖視圖8是在形狀記憶聚合物或合金片上進(jìn)行操作形成第二模具部件的壓力機(jī)的剖視圖；圖9是在形成模具部件前帶有芯部件的靈活工具中所放置的SMP或SMA片的剖視圖；圖10是圖9的靈活工具的頂部平面圖；圖11是一種靈活模具的放大的橫截面視圖；圖12是預(yù)澆制的模具的剖視圖；圖13是一種壓縮固定器；圖14是在靈活工具中本發(fā)明的一種眼科模具；圖15是制備和使用本發(fā)明模具的方法的流程圖。
本發(fā)明獨特地用形狀記憶聚合物(SMP)或形狀記憶合金(SMA)，優(yōu)選地用形狀記憶聚合物來作為眼科產(chǎn)品制造中所用模具的構(gòu)造材料，其中所述的眼科產(chǎn)品優(yōu)選地是隱形眼鏡。該模具可以包含一個或多個零件或部件。優(yōu)選地，該模具包含兩個模具部件，其中至少一個模具部件包含SMP或SMA?！扮R?！?、“眼科模具”、“模具”和“模具部件”、“第一模具部件”、“第二模具部件”“前弧線”、“前弧線鏡?！薄ⅰ昂蠡【€”、“后弧線鏡模”的定義指的是用于形成眼科產(chǎn)品的本發(fā)明模具的模具或部件。
在模具的制備中可以使用具有上述性質(zhì)的形狀記憶聚合物和合金。因此，可以使用形狀記憶聚合物，其包括聚氨酯聚合物、降冰片烯均聚物以及降冰片烯和烷基化、氰基、烷氧基化、單-或二酯化的酰亞胺或羧酸衍生物的共聚物。此外，該共聚物可以包括作為共聚單體的二甲烷八氫萘(DMON)。另一種供替代的選擇是，使用DMON的均聚物以及DMON和苯乙烯、苊或雙環(huán)戊二烯的共聚物，其可被氫化或鹵化。此外，該SMP還可包括丙烯酸十八酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯的共聚物。
用來形成該眼科模具的SMP優(yōu)選地是一種通過輻射或加熱進(jìn)行了固化的熱固性樹脂。
在形成用來成形眼科產(chǎn)品的本發(fā)明的模具時還可以使用形狀記憶合金。該類形狀記憶合金包括鎳鈦諾——一種鎳和鈦的合金(NiTi)、銅、鋁和鈷合金以及銅-鎳-鈦-鋁合金。與形狀記憶合金相比，更優(yōu)選使用形狀記憶聚合物，因此，下面的說明書可能涉及形狀記憶聚合物而未涉及該形狀記憶合金；但是，這并不意味著要對其進(jìn)行限制，在形狀記憶聚合物的術(shù)語出現(xiàn)的地方都可以加上形狀記憶合金的術(shù)語。
雖然上述形狀記憶聚合物在本發(fā)明考慮的范圍內(nèi)，但優(yōu)選地用來制備本發(fā)明模具的形狀記憶聚合物是一種新型的SMP——苯乙烯和除苯乙烯之外的乙烯基化合物的共聚物。這種SMP在共同待審并同時提交的題目為“形狀記憶苯乙烯共聚物”的申請VTN-576中進(jìn)行了描述，其在這里被引入作為參考。
優(yōu)選的SMP是用一種反應(yīng)混合物來制備的，所述的反應(yīng)混合物除苯乙烯和乙烯基化合物外還包括一種交聯(lián)劑和一種引發(fā)劑、以及一種改性聚合物。
第二種單體——除苯乙烯外的乙烯基化合物優(yōu)選地是新癸酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、甲基苯乙烯，其可以是一種混合物，3-甲基苯乙烯或4-甲基苯乙烯、乙烯基吡啶，其可以是一種混合物，2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶或4-乙烯基吡啶、月桂酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、醋酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、乙烯基2-furate、苯乙酸乙烯酯、乙烯基咔唑、醋酸4-乙烯基芐基酯、4-乙烯基苯甲酸、乙烯基甲基砜、乙烯基十八烷基醚、乙烯基異辛基醚、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、1-乙烯基咪唑、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、乙烯基噁唑酮、N-乙烯基脲、硬脂酸4-(乙烯氧基)丁酯、苯甲酸4-(乙烯氧基)丁酯、苯甲酸4-(乙烯氧基甲基)環(huán)己基甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸叔-丁酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸叔-丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸芐酯、甲基丙烯酸2-正-丁氧酯、丙烯酸2-氰基乙酯、丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸二環(huán)戊烯酯、丙烯酸二環(huán)戊烯氧基乙酯、甲基丙烯酸二環(huán)戊烯氧基乙酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸2-乙氧基乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯、甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)-乙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸2-甲氧基丙酯、甲基丙烯酸2-甲氧基丙酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸2-苯基乙酯、甲基丙烯酸2-苯基乙酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸硬脂基酯、甲基丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸2，4，6-三溴苯酯、丙烯酸十一烷基酯或甲基丙烯酸十一烷基酯。
在該乙烯基化合物中優(yōu)選用于本發(fā)明形狀記憶聚合物的反應(yīng)混合物中的化合物有新癸酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、甲基苯乙烯、硬脂酸4-(乙烯氧基)丁酯或乙烯基吡啶。
該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物的交聯(lián)劑是多官能團(tuán)的，即該交聯(lián)劑是具有至少為2的聚合官能度的化合物。優(yōu)選雙官能團(tuán)的交聯(lián)劑。本發(fā)明范圍內(nèi)的交聯(lián)劑包括延胡索酸二烯丙酯、二烯丙基二甘醇碳酸酯、甲基丙烯酸烯丙酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯、辛二酸二烯丙酯、四溴鄰苯二甲酸二烯丙酯、二甘醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二乙烯基醚、N，N′-二甲基丙烯?；哙?、2，2-二甲基丙二醇二甲基丙烯酸酯、五丙烯酸二季戊四醇酯、一縮二丙二醇二甲基丙烯酸酯、四丙烯酸二-三羥甲基丙酯、二乙烯基二醇、癸二酸二乙烯基酯、甘油三甲基丙烯酸酯、1，5-己二烯(haxadiene)、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二甲基丙烯酸酯、N，N′-亞甲基雙甲基丙烯酰胺、1，9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、四丙烯酸季戊四醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、季戊四醇三烯丙基醚、1，5-戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚(丙二醇)二甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二乙烯基醚、三甲基丙烯酸1，1，1-三羥甲基乙酯、1，1，1-三羥甲基丙烷二烯丙基醚、三丙烯酸1，1，1-三羥甲基丙酯、三甲基丙烯酸1，1，1-三羥甲基丙酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1，2，4-三乙烯基環(huán)己烷、二乙烯基苯、雙(2-甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、2，2-二(4-甲基丙烯酰氧基苯基)丙烷、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4-丁二醇二乙烯基醚、1，4-環(huán)己二醇二甲基丙烯酸酯、二[4-(乙烯氧基)丁基]間苯二酸酯、二[4-(乙烯氧基甲基)環(huán)己基甲基]戊二酸酯、二[-(乙烯氧基)丁基]琥珀酸酯、二((4-((-乙烯氧基)甲基)環(huán)己基)甲基)間苯二酸酯、二(4(乙烯氧基)丁基)對苯二甲酸酯、二[[(4-[乙烯氧基)甲基)環(huán)己基]甲基]對苯二甲酸酯、二[4-乙烯氧基)丁基]己二酸酯、二[4-(乙烯氧基)丁基](亞甲基二-1，4-亞苯基)二氨基甲酸酯、二[4-(乙烯氧基)丁基](4-甲基-1，3-亞苯基)二氨基甲酸酯、二[4-(乙烯氧基)丁基]1，6-己二基二氨基甲酸酯或三[4-(乙烯氧基)丁基]三苯六甲酸酯。
在這些優(yōu)選的交聯(lián)劑中，特別優(yōu)選地是二乙烯基苯、二[4(乙烯氧基)丁基]對苯二甲酸酯和二[[4-[(乙烯氧基)甲基]環(huán)己基]甲基對苯二甲酸酯。在這些物質(zhì)中更特別地優(yōu)選二乙烯基苯作為交聯(lián)劑。
該反應(yīng)混合物的引發(fā)劑可以是自由基或離子引發(fā)劑。本發(fā)明范圍內(nèi)的自由基引發(fā)劑包括有機(jī)過氧化物和偶氮化合物。雖然可以使用任何商業(yè)上可獲得的有機(jī)過氧化物，但特別優(yōu)選叔-丁基過氧化物、叔-丁基氫過氧化物、過氧化苯甲酰、過氧化二枯基和月桂酰過氧化物。類似地，雖然可以使用任何商業(yè)上可獲得的偶氮引發(fā)化合物，但特別優(yōu)選2，2′-偶氮二異丁腈。離子引發(fā)劑優(yōu)選地是陽離子引發(fā)劑。優(yōu)選的陽離子引發(fā)劑包括三氟化硼、三氟化硼二乙基醚合物、三氟化鋁和氯化錫(IV)。
如上所述，該SMP反應(yīng)混合物可以包括第五種任選的組分。該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物的第五種組分是可以包含或不包含的任選組分。該任選組分可以是改性聚合物。該改性聚合物可作為粘度調(diào)節(jié)劑并且還可以為所得的形狀記憶聚合物提供所必需的硬度。
該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物的改性聚合物是可以與苯乙烯和乙烯基化合物的反應(yīng)產(chǎn)物所形成的聚合物相容的熱塑性聚合物。特別優(yōu)選的可相容的聚合物包括聚苯乙烯、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、聚乙烯和聚丙烯。在這些物質(zhì)中，特別優(yōu)選地在該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物中作為改性聚合物的是聚苯乙烯。
形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物組分中苯乙烯單體組分的存在量為約30％至約95％，乙烯基單體組分為約5％至約60％，交聯(lián)劑組分為約0.5％至約5％，引發(fā)劑的濃度在約0.1％至約4％的范圍內(nèi)并且如果存在的話，改性聚合物為約0.5％至約60％，上述所有百分比都是以該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物的總重量為基礎(chǔ)的重量百分比。
優(yōu)選地，該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物的組分是以如下的濃度范圍存在的，還是以該反應(yīng)混合物的總重量為基礎(chǔ)以重量百分比來表示苯乙烯單體，約40％至約85％；乙烯基單體，約5％至約20％；交聯(lián)劑，約0.6％至約3％；引發(fā)劑，約0.5％至約3％；并且如果存在的話，改性聚合物，約5％至約50％。
更優(yōu)選地，該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物的組分包括約50％至約80％苯乙烯單體；約5％至約14％乙烯基單體；約1％至約2.5％引發(fā)劑；并且如果存在的話，約10％至約40％改性聚合物。跟前面一樣，這些百分比都是以該形狀記憶聚合物的總重量為基礎(chǔ)的重量百分比。
該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物是在約20℃至約150℃的溫度范圍和約14.7psi至約50psi的壓力范圍內(nèi)部約2秒至約4天的時間內(nèi)進(jìn)行聚合的，從而制備出一種交聯(lián)的形狀記憶聚合物。
在一個優(yōu)選的實施方案中，制備本發(fā)明熱固性形狀記憶聚合物的聚合反應(yīng)是在約50℃至約110℃的溫度范圍內(nèi)和約14.7psi至約25psi的壓力下在約1分鐘至約3天的時間內(nèi)進(jìn)行的。
更優(yōu)選地，用來形成由該形狀記憶聚合物反應(yīng)混合物所形成的形狀記憶聚合物片的聚合反應(yīng)條件如下溫度在約65℃至約75℃的范圍內(nèi)，壓力為約14.7psi，反應(yīng)時間為約4小時至約1.25天。
本發(fā)明包含SMP和SMA的模具可以具有可用于形成眼科產(chǎn)品的任何形狀。
本發(fā)明模具的一個實施方案如圖1所示。圖1表示包含第一模具部件112和第二模具部件114的模具110。模具110是用組裝的第一和第二模具部件112、114來表示的，兩個模具部件被組裝到一起從而形成了一個空腔113，優(yōu)選地在將該模具部件進(jìn)行組裝前將形成鏡片的材料給料到該空腔中。在將該模具部件進(jìn)行組裝從而形成模具110后，優(yōu)選地將該形成鏡片的材料進(jìn)行固化或交聯(lián)從而形成一種眼科產(chǎn)品。第一模具部件112的表面116和第二模具部件114的表面115是模具的光學(xué)臨界表面(在這里也被稱為光學(xué)形成表面)，這是因為它們是與形成鏡片的材料進(jìn)行接觸的模具表面，并且這些表面115、116使得在模具110中所形成的眼科產(chǎn)品具有了光學(xué)特性?！肮鈱W(xué)特性”指的是一種或多種球面的、非球面的、復(fù)曲面的、圓柱形的曲率、或其它波前矯正等等以及它們的組合。
第一和第二模具部件112、114被表示為包含任選的凸緣118、117。正如所表示的那樣，模具110適用于制備隱形眼鏡。對于隱形眼鏡的制備而言，第一模具部件112可被稱為前弧線透鏡模具或前弧線，第二模具部件114可被稱為后弧線或后弧線透鏡模具，并且該模具110可被稱為鏡片組件。在現(xiàn)有技術(shù)中，該前弧線和后弧線通常是通過如在“技術(shù)背景”中所述的注塑來進(jìn)行制備的。
將參考制備隱形眼鏡的優(yōu)選實施方案來對本發(fā)明進(jìn)行描述；但是，應(yīng)當(dāng)清楚的是，本發(fā)明的模具可以用來制備其它眼科產(chǎn)品。
該包含形狀記憶聚合物的模具的制造是通過利用了這些聚合物獨特性質(zhì)的方法來完成的。在一個優(yōu)選的實施方案中，該形狀記憶聚合物隱形眼鏡模具是用熱成形法來進(jìn)行制備的，在該方法中，將形狀記憶聚合物的一種薄片制備成所需的隱形眼鏡片模具形狀，采用壓力機(jī)用模具形成相應(yīng)的所需隱形眼鏡片，雖然可以使用各種形狀的形狀記憶聚合物薄片，但優(yōu)選圓盤狀薄片?！皦毫C(jī)”的定義是用來描述一種使SMP成形的裝置。該壓力機(jī)包括至少一個與SMP相接觸的表面。
在本發(fā)明中所用的一個壓力機(jī)的實施方案如圖2和3所示，其構(gòu)成了形成第二模具部件的壓力機(jī)或第二壓力機(jī)1和形成第一模具部件的壓力機(jī)或第一壓力機(jī)7。第二壓力機(jī)1包括基礎(chǔ)曲線部件2和核心部件4。第一壓力機(jī)7包括前弧線部件6和核心部件8。該基礎(chǔ)曲線部件2和前弧線部件6可以通過適宜金屬例如黃銅的菱形點切削和/或拋光來形成?；蛘咴摻饘倏梢允请婂兊慕饘?，例如鍍鎳。優(yōu)選地，該基礎(chǔ)曲線部件2和前弧線部件6的光滑度是這些部件的表面粗糙度至多為約20納米的粗糙度均方根(RMS)。要強(qiáng)調(diào)的是壓力機(jī)1、7的基礎(chǔ)曲線部件2和前弧線部件6分別確定了第二和第一模具部件114、112的表面115、116，因為模具的這些表面與被模塑成鏡片的鏡片成形材料相接觸，所以這些表面是模具的光學(xué)臨界表面。雖然該基礎(chǔ)曲線部件2和前弧線部件6的光滑表面3和5分別被描繪成球面，但它們可以是復(fù)曲面的形狀、雙焦點狀、矯正波前像差的形狀、或反映其它隱形眼鏡片方案的另外的形狀。
形成第二和第一模具部件的壓力機(jī)1、7的核心部件4、8在圖中被描繪成固體。核心部件4、8優(yōu)選地是由彈性體、或金屬、或它們的組合所制成的。核心部件4、8可以包含與用來制備前弧線部件6和基礎(chǔ)曲線部件2的金屬相同的金屬。一般對核心部件4、8的表面沒有任何光滑度的要求。
在另一個實施方案中，該核心部件不是固體部件，而是通過氣壓或其它物質(zhì)的形式被提供的。在一個優(yōu)選的實施方案中該氣體是空氣，其是以該氣體具有不與SMP材料進(jìn)行反應(yīng)的惰性為條件的。另一種供替代的選擇是，在壓力機(jī)的基礎(chǔ)曲線部件2或前弧線6的側(cè)面上抽真空以使該形狀記憶聚合物片緊靠在該基礎(chǔ)曲線部件或前弧線部件上。關(guān)鍵是在推或拉該薄片緊靠在基礎(chǔ)曲線部件或前弧線部件上時該薄片上的壓力差。
在操作中，例如參照形成第二模具部件的壓力機(jī)1，當(dāng)被形狀記憶聚合物或合金夾持器10夾持在核心部件4和具有光滑表面3的基礎(chǔ)曲線部件2之間時(如圖4和5所示)，該形狀記憶聚合物或合金片12被制備成第二模具部件。該SMP片優(yōu)選地是一種扁平的片，并且被表示為圓形；但可以使用其它形狀。如圖4和5所述的那樣將該SMP片12插入到夾持器10中。如圖6所示，夾持器10是用對準(zhǔn)夾具15來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。夾持器10在其邊緣33上可以有效地夾住該SMP片12以使得該SMP片12的邊緣33形成了該模具部件114的凸緣117。夾持器10在固定的位置夾持著SMP片的邊緣33，同時該片12的中心部分34形成模具部件114的形狀。該夾持器10不限制片12的中心部分34的變形，支撐著SMP片12。然后，將基礎(chǔ)曲線部件2和核心部件4引入到如下所述的對準(zhǔn)夾具15中。在與該SMP片進(jìn)行任何接觸之前，將SMP片的溫度升至高于SMP的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。通過對該SMP片進(jìn)行輻射如IR輻射、熱氣或通過傳導(dǎo)(對該夾持器進(jìn)行加熱)可以使該SMP被加熱至高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度上的溫度。SMP的溫度優(yōu)選地應(yīng)被加熱至高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度幾度的溫度上并將其維持在該溫度，這是因為進(jìn)一步加熱并不會改變該物質(zhì)的模量(剛度)并且僅會增加加熱時間和能量需求。在對SMP進(jìn)行加熱后，在適宜的壓力下將基礎(chǔ)曲線部件2推壓到核心部件4中。在經(jīng)過短暫的時間后，隨即將壓力機(jī)1的溫度降低到低于SMP玻璃化轉(zhuǎn)變溫度足夠長的時間以使得SMP降低到低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。例如，通過僅除去熱源、除去熱源并將該樣品與冷氣流進(jìn)行接觸、或通過除去熱源并使一種冷卻的液體流過該基礎(chǔ)曲線部件2來使該樣品進(jìn)行冷卻。應(yīng)當(dāng)將SMP的溫度降低到低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度幾度的溫度。進(jìn)一步的冷卻可能僅會增加冷卻時間。此時，將夾持器10從夾具15上除去，然后將形狀與第二模具部件14相一致的變形的SMP片12從夾持器10上除去。
在形成第一模具部件112時使用類似的方法。該模具部件進(jìn)行同樣的制備，只是將前弧線部件6的菱形點切削、拋光或鍍鎳的表面5與形成前弧線的壓力機(jī)7的核心部件8相結(jié)合以形成具有如圖1所示的光學(xué)臨界表面116的第一模具部件112。
上述的形成模具的方法最好使用對準(zhǔn)夾具15來完成。對準(zhǔn)夾具15包括一個頂部部件22和一個底部部件23，在其間形成了一個凹槽口24。頂部和底部部件22和23具有排成直線的開口25。夾持器10與凹槽口24相適配。夾持器10包括一個與對準(zhǔn)夾具15排成直線的開口11以使得開口11和25相重合。該加壓部件與開口11和25相配以使得該加壓部件彼此對準(zhǔn)并且與該SMP夾持器10相對準(zhǔn)。第二模具部件在圖7中被表示為在夾具15中在壓力機(jī)1中形成的形式。第一模具部件在圖8中被表示為在夾具15中在壓力機(jī)7中形成的形式。
為了形成該模具，可以用任何適合的接觸方法以將壓力機(jī)的部件和如下所述的其它實施方案中用于形成本發(fā)明模具的任何部件相接觸，所述的接觸方法非限制性地包括步進(jìn)電機(jī)、螺旋驅(qū)動、或類似的手段、以及它們的組合。
另一種制備包含形狀記憶聚合物的眼科模具的方法是使用如在序列號為09/649,635的美國申請中所述的靈活的可變形模具。為了避免混淆本文所要求的模具和在該專利申請中所描述的并在這里進(jìn)行進(jìn)一步描述的靈活模具，在本文中將該靈活模具稱為“靈活工具”。優(yōu)選地用該靈活工具來制備眼科模具或眼科模具部件，然后用該模具或模具部件來制備眼科產(chǎn)品。該靈活工具包含一種能變形的模具表面。通過使用調(diào)節(jié)裝置，該靈活工具的模具表面可發(fā)生變形。
用于制備本發(fā)明模具的一種靈活工具包含一層或多層可以是復(fù)合材料的層，其中該層的非模塑側(cè)或該靈活工具的非模塑表面與調(diào)節(jié)裝置相接觸并且該層的模塑側(cè)或該靈活工具的模塑表面與形成眼科模具的SMP相接觸。該靈活工具的至少一部分模塑表面能夠變形并且具有可以是任何形狀的第一種形狀，但是一般是具有曲率為R1的第一半徑的凹或凸形的形狀。該靈活工具的模塑表面的這種可變形部分在調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行作用時能發(fā)生變形，優(yōu)選地對該靈活工具的非模塑表面進(jìn)行作用以使得其可變形的部分呈現(xiàn)出第二種形狀，所述的第二種形狀是需要傳遞到用該靈活工具所制造出的眼科模具表面至少一部分上的形狀。該靈活工具的模塑表面的第二種形狀賦予了該模具所需的光學(xué)特性。
正如前面所闡述的那樣，“光學(xué)特性”指的是一種或多種球面、非球面、復(fù)曲面、或圓柱狀彎曲、或其它波前像差等等以及它們的組合。所賦予的光學(xué)特性將取決于需要進(jìn)行矯正的帶眼鏡的人的像差。該靈活工具適于制造用來生產(chǎn)矯正眼睛的任何波前像差的眼科產(chǎn)品的模具，眼睛的波前像差指的是相對于球波陣面的任何偏離。這些像差非限制性地包括散光、散焦、斜射球面像差、球面像差、變形等等。這些像差還可以用Zemike多項式進(jìn)行定義。
該靈活工具的層和/或至少模塑表面是由任何可變形的材料所形成的，能經(jīng)受由SMP或SMA模塑制造過程所帶來的壓力，并且當(dāng)變形時能維持適于為靈活工具所形成的模具傳遞所需光學(xué)特性的形狀。該靈活工具的表面必需是可變形的并且不會與用于形成該靈活工具部件的SMP或SMA發(fā)生反應(yīng)。適宜的靈活工具層或模塑表面材料非限制性地包括金屬、聚合物、金屬化聚合物等等以及它們的組合。這些材料的實例有鋁、金、黃銅、和鎳金屬、非限制性地包括聚乙烯和聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯在內(nèi)的聚烯烴聚合物、有機(jī)硅聚合物、電活性聚合物如聚苯胺、聚吡咯、離子交換聚合物金屬基質(zhì)組合物等等、形狀記憶聚合物如多嵌段的聚氨酯、以及以前所描述的其它SP的任何物質(zhì)、陶瓷如碳化硅、形狀記憶合金如鎳鈦諾等等以及它們的組合。這些材料可以通過商業(yè)的途徑獲得或者其制造方法是已知的。
如果該靈活工具的模塑表面與SMP或SMA模具的光學(xué)臨界表面相接觸，則該靈活工具的模塑表面優(yōu)選地具有光學(xué)質(zhì)量的表面拋光。該靈活工具的非模塑表面不需要具有光學(xué)質(zhì)量的表面光潔度。但是，該靈活工具的非模塑表面必需具有足夠的柔韌性、可彎曲性，并且能夠使其耐受重復(fù)接觸和調(diào)節(jié)裝置對其的作用，其可以由彈性體或類似物質(zhì)來制成。
優(yōu)選地，該靈活工具的模塑表面自身或與該靈活工具的非模塑表面一起都是膜的形式，更優(yōu)選地是聚合物膜。在一個最優(yōu)選的實施方案中，該模塑表面是一種適于生產(chǎn)柔軟的隱形眼鏡片的大小和形狀，并且厚度為約0.5至約5000，優(yōu)選1至約1000微米的膜。
在適于使該靈活工具模塑表面的可變形部分變形成所需形狀的條件下，調(diào)節(jié)裝置可以與本發(fā)明靈活工具的非模塑表面進(jìn)行接觸。調(diào)節(jié)裝置可以是能進(jìn)行控制并使該靈活工具模塑表面的可變形部分變形到獲得該靈活工具模塑表面所需構(gòu)型的必需程度的任何裝置。該類調(diào)節(jié)裝置的實例非限制性地包括液體、微調(diào)節(jié)器，如壓電的、微驅(qū)動的、或液壓微調(diào)節(jié)器、磁限制的調(diào)節(jié)器、靜電調(diào)節(jié)器、電活性聚合物以及輸入信號時可以移動的類似物。例如，通過改變應(yīng)用到一系列壓電微調(diào)節(jié)器上的電壓，該模塑表面的可變形部分可以移位從而使得其呈現(xiàn)出所需形狀?？梢杂靡慌配N子或同心管用作調(diào)節(jié)裝置，其中每個銷子或管分別可以具有其各自相對于基準(zhǔn)面的單獨可調(diào)節(jié)高度并被固定在可形成所需形狀的位置上。
在實施方案中，用靈活工具中的微調(diào)節(jié)器來形成本發(fā)明的模具，該調(diào)節(jié)器的間隔可以由該靈活工具所形成的模具表面和該模具所形成的最終眼科產(chǎn)品分辨率的需要來決定。該分辨率將由需要傳遞到該模具和/或眼鏡片表面的特性所決定。在使用該調(diào)節(jié)裝置時可以同時使用加熱以改變該靈活工具模塑表面的形狀。如果該靈活工具的模塑表面還包含SMP或SMA，則將需要進(jìn)行加熱。用作靈活工具可變形表面的SMP或SMA的Tg應(yīng)當(dāng)高于用于形成鏡模的SMA的Tg。
圖9和10表示了用來制備本發(fā)明包含形狀記憶聚合物或合金的模具的靈活工具210的實例。該靈活工具具有可以是單一材料或可以包含幾種材料的層220或可以是具有凹模塑表面213和凸非模塑表面214的層。圖示了支撐靈活工具210的外殼211。圖示了作為調(diào)節(jié)裝置的與非模塑表面214相接觸的一排微調(diào)節(jié)器218。模塑表面213具有可變形和曲率半徑為R1的第一種形狀的部分215，該半徑將隨著調(diào)節(jié)裝置的活動而變化。此外，如圖所示，模塑表面213具有各自具有固定曲率半徑的區(qū)域216和217。區(qū)域216與部分215相連并在部分215周圍向外延伸。區(qū)域217與區(qū)域216相連并在區(qū)域216周圍向外延伸。由區(qū)域216和217所形成的模具是這些將要形成該鏡片光學(xué)區(qū)的外側(cè)鏡片部分的部分。在一個供選擇的實施方案中，區(qū)域216和217還可以具有不固定的曲率半徑并且受調(diào)節(jié)裝置的支配。當(dāng)大多數(shù)調(diào)節(jié)器218被開動并且移動非模塑表面214時，將引起模塑表面213的可變形部分變形成所需形狀。
優(yōu)選地用在圖9和10中所示的靈活工具210形成第二模具部件或后弧線。為了模塑一種模具部件，如圖9所示，可以使用與靈活工具210互補(bǔ)的核心部件4。可以使用與圖1和2中制備成對的模具部件時使用的成對壓力機(jī)相似的帶有互補(bǔ)核心部件(未表示出)的另一種靈活工具(未表示出)來形成第一模具部件或前弧線。但是，如果需要的話，可以與一種或多種核心部件結(jié)合使用一種可廣泛調(diào)節(jié)其從凸至凹模具表面的靈活工具來形成兩個模具部件。
在將其形狀由調(diào)節(jié)裝置218所控制的調(diào)節(jié)表面213設(shè)定成所需的形狀后，將扁平的或被預(yù)制成球面或復(fù)曲面形狀的SMP材料以類似于在壓縮過程中所使用的方式加入到靈活工具210中。即，用其中配置了SMP夾持器10的對準(zhǔn)夾具來處理位于核心部件4和模塑表面213之間的SMP。一旦將SMP片12放置于靈活工具210中，并將SMP的溫度升至SMP玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或升至高于SMP玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度后，在所需壓力下用核心部件4向SMP片12加壓使其與調(diào)節(jié)表面213相接觸。然后將溫度降低到低于SMP玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，優(yōu)選地將其降至環(huán)境溫度，直至SMP的溫度降至低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，然后將該核心部件4從SMP片12上抬起。然后，將處于與鏡模部分相接觸狀態(tài)的SMP片12從靈活工具213上取下。重復(fù)進(jìn)行同樣的步驟以用形成第一模具部件(未表示出)形狀的靈活工具來形成第一模具部件。
或者，作為上述方法的替代或除上述方法之外的附加方法，在將SMP片引入到該靈活模具中之前，將其形狀由調(diào)節(jié)裝置218所控制的調(diào)節(jié)表面213設(shè)置為所需形狀，當(dāng)SMP片與靈活模具相接觸時，可以改變調(diào)節(jié)裝置218。
在用靈活工具制備本發(fā)明模具的另一個供選擇的實施方案中，可以用氣流(未表示出)或通過向片12的表面218上抽真空(未表示出)來替代如圖9所述的核心部件4。在實施方案中，用氣壓將片12壓到模具表面213上，以使得片12成為模具表面213的形狀，該模具的光學(xué)成形表面可以在片12的表面218或219上形成。如果該光學(xué)成形表面在片12的表面219上形成，則可以使用或不使用靈活工具210的層220。(實際上如果該沒有任何層的調(diào)節(jié)裝置的表面粗糙度足夠低，則雖然這將使該調(diào)節(jié)裝置的制造變得復(fù)雜，但即使該模具的光學(xué)成形表面是受該調(diào)節(jié)裝置壓縮的表面，該靈活模具的層也將是任選的)。優(yōu)選的在用氣壓作為核心部件的實施方案中，SMP12的光學(xué)成形表面將不接觸任何可將其表面缺陷帶給該模具光學(xué)成形表面并從而帶給用該模具所制備的鏡片的固體表面。模具的光學(xué)成形表面，即與形成鏡片的材料相接觸的模具表面優(yōu)選地具有至多約20納米的均方根表面粗糙度。優(yōu)選地認(rèn)為用氣壓作為核心部件并且在該方法操作期間光學(xué)成形表面不接觸任何固體的方法能提供最光滑的光學(xué)成形表面，這是因為所得模具部件的表面光滑度等于起始材料(片12)的表面光滑度，其一般遠(yuǎn)低于20nm RMS。
注意到在使用其中核心部件是如前所示的空氣加壓或氣壓的壓力機(jī)的實施方案中，該光學(xué)成形表面不被空氣或氣體所接觸；但是，可以對該實施方案進(jìn)行修改，使該光學(xué)成形表面是被空氣或氣體所接觸的表面，從而提供剛才所描述的益處。此外，在任何使用優(yōu)選地對SMP是惰性的氣流的這些實施方案中，可以用該氣流來對形成包含SMP的模具過程中的SMP進(jìn)行加熱和/或冷卻。在這些實施方案中優(yōu)選的氣體是空氣。但是，如果空氣與所用的SMP反應(yīng)，則可以選擇使用一種低成本的惰性氣體如氮氣。
正如前面所述的其它實施方案那樣，在特定的操作中，當(dāng)形成模具部件時，通過調(diào)節(jié)裝置的特定調(diào)節(jié)來將該靈活模具預(yù)調(diào)節(jié)到SMP片12所需的形狀。該SMP片12可以被放置在夾持器10中并位于對準(zhǔn)夾具15中。用該夾具使SMP片12相對于該靈活模具而言居中。將其邊緣被位于對準(zhǔn)夾具15中的夾持器10所夾緊的SMP片加熱至高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度。該加熱可以通過如下的方法來進(jìn)行通過傳導(dǎo)，即直接加熱，通過諸如提供帶有加熱工具的夾子的這些手段；通過對流，即用熱氣體；或通過輻射，例如紅外(IR)線加熱。在這些加熱方法中，由于SMP被加熱的速度而優(yōu)選熱輻射。通過使用真空或兩種都采用而將被加熱至其轉(zhuǎn)變溫度或高于其轉(zhuǎn)變溫度的溫度的SMP材料用高壓惰性氣流進(jìn)行處理。該氣流的壓力和速度是可以使SMP片呈現(xiàn)出由調(diào)節(jié)裝置或模具表面所確定的形狀，如果存在模具表面的話，其變成SMP12的側(cè)面暴露于該氣流。在一個供選擇的實施方案中，可以補(bǔ)加一種真空源或用其替代該氣流。一旦形成所需的形狀，則通過除去該加熱源來將SMP樣品冷卻至室溫從而“鎖定”所需的形狀。將形成該隱形眼鏡片模具一半的被夾緊的邊緣松開并將所形成的SMP隱形眼鏡模取下。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，該包含SMP或SMA的鏡?？梢栽诎环N作為機(jī)械磁領(lǐng)域變形工具的調(diào)節(jié)裝置的靈活工具中被形成。在該實施方案中，第一磁表面接觸該靈活工具的層。優(yōu)選地，該磁表面是與該靈活工具的層互補(bǔ)的形狀。該磁性表面可以用任何能經(jīng)受得住模塑加工環(huán)境的磁性材料來制造，并且優(yōu)選地是能物理或化學(xué)地與該靈活工具的非模塑表面進(jìn)行結(jié)合的材料。適宜的材料非限制性地包括磁性鋼鐵、澆注或燒結(jié)的鋁鎳鈷磁鋼、焊接的或燒結(jié)的鐵磁體、lodex、P-6合金、銅鎳鐵永磁合金、銅鎳鈷永磁合金、維卡釩鈷鐵磁性合金、鐵鈷鉬永磁合金、鉑鈷、鈷-稀土混合物等等以及它們的組合?；蛘咄ㄟ^選擇合適的材料，該磁性表面可以是模塑表面。
將第二磁性表面與第一磁性表面足夠接近以在第一磁性表面上產(chǎn)生一種磁力從而有效地將所需的形狀賦予第一磁性表面，并且從而通過該第一磁性表面將所需形狀賦予該靈活工具的模塑表面?？梢杂萌魏纬Ｒ?guī)的定位方法來對第二磁性表面進(jìn)行定位，所述的常規(guī)定位方法非限制性地包括機(jī)器臂、機(jī)械爪、可調(diào)節(jié)的機(jī)械臂、或類似物或它們的組合。第一或第二磁性表面或第一和第二磁性表面都可以由一系列電磁體所形成。
圖11表示了本發(fā)明的一個供選擇的實施方案，在該方案中用來形成本發(fā)明模具部件的靈活工具的調(diào)節(jié)裝置是一種磁領(lǐng)域的變形工具。模塑表面213具有可變形的部分215。非模塑表面214與第一磁性物質(zhì)221相接觸。通過機(jī)械臂223將第二磁性物質(zhì)222與第一磁性物質(zhì)221接近到足夠的程度，所安裝的臂是可移動的，從而使其可以沿著箭頭所示的方向進(jìn)行移動。通過物質(zhì)222在物質(zhì)221上產(chǎn)生一種磁力使物質(zhì)221產(chǎn)生變形和可變形的模塑表面215。雖然沒有表示出優(yōu)選地具有反饋機(jī)理的靈活工具，但是用該類干涉(interferomic)技術(shù)將信息反饋到涉及該模塑表面、非模塑表面和模塑表面以及非模塑表面的位置和形狀的調(diào)節(jié)裝置中。
在另一個實施方案中，一種包含SMP的眼科模具可以被制造成混有內(nèi)部調(diào)節(jié)器。內(nèi)部調(diào)節(jié)器是該包含通過加熱而可被激活的SMP的模具的不連續(xù)部分，可以對內(nèi)部調(diào)節(jié)器分別進(jìn)行加熱以使得用來形成眼科產(chǎn)品的模具表面發(fā)生精確的改變。該精確的改變是由內(nèi)部調(diào)節(jié)器的大小、內(nèi)部調(diào)節(jié)器的組成、以及被加熱的內(nèi)部調(diào)節(jié)器的數(shù)目所控制的。圖12、13和14表示了一種制備具有內(nèi)部調(diào)節(jié)器的SMP材料的方法。在圖12中，SMP被澆注到預(yù)制模具70中從而形成了形成于預(yù)制模具70內(nèi)的預(yù)成型品79。(該方法不同于所述的從已經(jīng)在一個扁平模具中進(jìn)行了澆注的SMP片開始的其它方法，所述的SMP片優(yōu)選地是在具有至少一個光學(xué)性質(zhì)表面的雙面扁平模具中進(jìn)行澆注從而被形成的(即一種扁平的預(yù)成型品))。如圖所示，預(yù)制模具70提供了一種球面的預(yù)成型品79，但是其也可以形成其它形狀。該預(yù)制模具70包含兩部分，第一部分75和第二部分76。第一和第二部分75和76可以包含任何材料，例如金屬或玻璃；但是，優(yōu)選地至少在與第一部分75接觸的表面上為預(yù)成型品79提供一種光學(xué)表面，因此應(yīng)當(dāng)用具有光學(xué)表面光潔度的金屬或玻璃來形成該預(yù)制模具70的第一部分75。第二部分76具有小部件71的排列或一些集合，其為預(yù)成型品79的表面提供了一些凸起72。凸起72存在于與能提供該眼科模具的光學(xué)成形表面的表面相對的該預(yù)成型品79的表面上，從而使得該預(yù)成型品79開始發(fā)生變化。該凸起72具有從幾微米至幾百微米的大小。一旦在預(yù)制模具70中已經(jīng)形成了該預(yù)成型品79，如圖13那樣將其取出并進(jìn)一步進(jìn)行加工。
然后優(yōu)選地將該預(yù)成型品79放置在一種具有與預(yù)成型品79的形狀相似的碗形缺口83的壓縮夾具81中，將預(yù)成型品79放置在該缺口中。將該預(yù)成型品79的凸緣77通過夾緊工具(未表示出)夾在夾具81上。將該SMP的預(yù)成型品加熱至高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，然后將其在夾具81和形狀與夾具81互補(bǔ)的杵之間壓緊，夾具81和杵82都可以是球面、復(fù)曲面或其它形狀。在維持該預(yù)成型品79總體形狀的同時將夾具81和杵82壓緊。隨后將預(yù)成型品79冷卻至低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，并將其從夾具81中取出。該凸起72不再從預(yù)成型品79的表面上凸出，但是將在預(yù)成型品79上作為內(nèi)部的調(diào)節(jié)器85而存在，如圖14所示，其可用來改變預(yù)成型品79的光學(xué)成形表面84的形狀。
杵82可以由已經(jīng)進(jìn)行了菱形點切削的金屬(例如黃銅)和玻璃所制成以使其具有20nm RMS或更好的表面粗糙度。還可使用空氣壓縮代替杵82來對該SMP預(yù)成型品79和凸起72進(jìn)行壓縮。
該預(yù)成型品79可被用作眼科模具或被用來形成本發(fā)明的眼科模具。優(yōu)選地形成該預(yù)成型品79的表面84以提供光學(xué)特性和/或優(yōu)選地可以通過內(nèi)部調(diào)節(jié)器85而改變該光學(xué)特性從而提供定制的光學(xué)特性。根據(jù)需要，可以使用圖14中箭頭86所示的局部熱源將各個內(nèi)部調(diào)節(jié)器85分別自加熱到高于SMP Tg的溫度上來改變該預(yù)成型品的表面84。這種局部熱源86可以是CO2激光器、或一排微型的加熱線圈?？梢栽诒环Q為加熱延停時間的時間內(nèi)進(jìn)行加熱并且然后使該內(nèi)部調(diào)節(jié)器85冷卻至低于SMP Tg的溫度。在對內(nèi)部調(diào)節(jié)器85進(jìn)行加熱和冷卻后，在被加熱的內(nèi)部調(diào)節(jié)器85的區(qū)域中表面84的形狀將發(fā)生改變。對內(nèi)部調(diào)節(jié)器85進(jìn)行加熱可以使其回復(fù)至原來的形狀，恢復(fù)程度將部分或完全取決于總的加熱時間。
優(yōu)選地在如圖14所示的靈活工具90內(nèi)對內(nèi)部調(diào)節(jié)器85進(jìn)行加熱。用夾緊工具(未表示出)將預(yù)成型品79夾在靈活工具90上。該靈活工具具有一排加熱器86，該加熱器是靈活工具中的調(diào)節(jié)裝置。該靈活工具90還可以為受到壓縮的預(yù)成型品提供一種模塑表面91以使得在該受熱的內(nèi)部調(diào)節(jié)器85回復(fù)到其最初的形狀時，推動靈活模具90的模塑表面，從而推動并提升了該鏡模79的表面84。因此，通過對內(nèi)部調(diào)節(jié)器85中的一個或多個進(jìn)行加熱就可以獲得所需的鏡模形狀。另一種供替代的選擇是該調(diào)節(jié)裝置可以是能通過計算機(jī)控制的自動機(jī)械進(jìn)行移動并位于被加熱的內(nèi)部調(diào)節(jié)器下方的單加熱器。
圖14表示了在從靈活工具90中被取出來之后可用作眼科模具的預(yù)成型品79，通過熱源86′對內(nèi)部調(diào)節(jié)器85′進(jìn)行加熱，從而改變模具的表面84。
該預(yù)成型品或眼科模具的內(nèi)部調(diào)節(jié)器及其余部分可以包含相同或不同的形狀記憶聚合物。另一種供替代的選擇是，該內(nèi)部調(diào)節(jié)器可以包含一種形狀記憶聚合物而該預(yù)成型品的其余部分可以包含不是形狀記憶聚合物的，但能與該形狀記憶聚合物相容的供選擇的材料。
在可用來形成本發(fā)明模具的靈活工具中，輸入到該調(diào)節(jié)裝置的輸入信號可以是并且優(yōu)選地是所被制造的鏡片所反映的眼睛的變形或像差。臨床波前傳感器如像差儀(aberroscopes)、Hartmann-Shack裝置和能測量這些像差的鏡陣列(mirror arrays)都是可以通過商業(yè)途徑獲得的。這些波前數(shù)據(jù)或所測定的像差可以用一系列數(shù)學(xué)系數(shù)如Zernike系數(shù)來表示，其可以形成驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置的輸入信號。該調(diào)節(jié)裝置可以改變該模具以將一種或多種光學(xué)特性傳遞到在該靈活工具內(nèi)所形成的模具表面的全部或一部分上。該調(diào)節(jié)裝置可以直接改變該模具或通過該靈活工具模塑表面可變形部分的變形來改變該模具。用以驅(qū)動該調(diào)節(jié)裝置的適于對該信號進(jìn)行處理和輸入的軟件配置是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的技能。
用波前傳感器所獲得的數(shù)據(jù)可以根據(jù)Zernike系數(shù)的形式來進(jìn)行報告。然后將這種數(shù)據(jù)用數(shù)學(xué)的方法轉(zhuǎn)化成高于或低于指定平均球面值的高度映射以獲得光程差。然后用這些高度映射來決定要賦予該模具(以及其后的鏡片)的形狀。對于該模具的制造而言，這些高度映射優(yōu)選地將決定該模具的光學(xué)臨界表面的形狀。
除光學(xué)特性外，可以用該靈活工具的模塑表面來將幾何形態(tài)賦予第二模具部件或后弧線的光學(xué)臨界表面，以使得形成于該模具內(nèi)部的鏡片具有基本與眼鏡佩戴者的角膜的后表面相一致的后表面。后表面的該類修改還需要通過前弧線而對該前表面進(jìn)行另外的修改。本發(fā)明模具的這種功能在隱形眼鏡的制造中可以得到最大的利用?？梢杂贸Ｒ?guī)的形態(tài)測量來獲得眼鏡佩帶者角膜的局部解剖學(xué)數(shù)據(jù)。開始可以將這些數(shù)據(jù)用于未彎曲狀態(tài)的柔軟的隱形眼鏡片上，然后當(dāng)將該鏡片放置到帶眼鏡人的眼睛中時再考慮鏡片屈曲。
對于隱形眼鏡而言，優(yōu)選地用角膜數(shù)據(jù)來決定該鏡片后表面的高度映射?？梢杂霉姆椒▉韺⒔悄じ叨扔成涞界R片表面上。對于柔軟隱形眼鏡的制備而言，優(yōu)選地完成該類映射以將鏡片屈曲所引入的誤差降到最低。在這種方法中，將角膜高度數(shù)據(jù)應(yīng)用到未彎曲狀態(tài)的柔軟的隱形眼鏡片上。然后將通過考慮該鏡片的屈曲來對該高度數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在將該數(shù)據(jù)用于模具的光學(xué)臨界表面上時對該數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，優(yōu)選用于后弧線鏡模，以使得其對該隱形眼鏡片的后表面具有所需的作用。
在這種方法中，從實際考慮，假設(shè)理想的角膜是球形的并且將實際的角膜高度及其最好的球形適配表示為f(x)和g(x)，函數(shù)g(x)是半徑為Ra的球部分。一般而言，未彎曲的柔軟的隱形眼鏡片的半徑Rb是球形的并且大于最好的球形適配g(x)的半徑。第一步是將角膜高度f(x)轉(zhuǎn)化成較大規(guī)模，以使最好的球形適配具有等于Rb的半徑。簡化該轉(zhuǎn)化的一種方法是將函數(shù)f(x)在極坐標(biāo)中表示為f(θ)。然后通過使用比例因子α＝Rb/Ra，角膜高度的放大可以被表示為f(1)(θ)＝αf(θ)在第二步中，將該放大的角膜高度f(θ)按比例縮小以使得被該柔軟的隱形眼鏡片所覆蓋的區(qū)域相當(dāng)于角膜區(qū)域。在二維情況中，根據(jù)如下的關(guān)系來獲得這種按比例的縮小f(2)(θ)＝α-1f(1)[(θ-π/2)/α+π/2]+Rb(1-1/α)上述方程所給出的映射轉(zhuǎn)換并不僅限于角膜和隱形眼鏡片的后表面是球形的情況。更愿意使用真實的角膜和鏡片曲率來計算作為鏡片和角膜曲率半徑之間比例的尺度參數(shù)α。在一般情況中，該尺度參數(shù)將是θ的函數(shù)，即α＝Rb(θ)/Ra(θ)＝α(θ)。
可以將上述變換推廣到三維轉(zhuǎn)換的情況中。在該類情況中，角膜高度可以用函數(shù)f(1)(θ，φ)來進(jìn)行表示，其中θ和φ分別表示方位角和仰角。用如下的轉(zhuǎn)換關(guān)系將最初的高度數(shù)據(jù)從曲率Ra(θ，φ)的半徑按比例放大f(1)(θ，φ)＝αf(θ，φ)其中α＝Rb(θ，φ)/Ra(θ，φ)。
為了獲得所需的鏡片后表面，將函數(shù)f(1)(θ，φ)按比例縮小。但是，在三維情況中，在完成該縮放操作時有許多選項可進(jìn)行選擇以保留該類區(qū)域。例如，假定物質(zhì)的變形是均勻放射狀的，則該縮放可以通過僅對仰角進(jìn)行縮放而保留最初的方位角來完成。這可以用如下的關(guān)系來進(jìn)行表示f(2)(θ，φ)＝α-1f(1)[θ，(φ-π/2)/α+π/2]+Rb(1-1/α)一旦通過一種所述的實施方案將模具變形成所需的形狀，則然后用該模具來形成所需的眼科產(chǎn)品。因此，在另一個實施方案中，本發(fā)明提供了一種制備包含形狀記憶聚合物的模具的方法，該方法包含、基本由以下步驟、和完全由以下步驟所組成a.)提供一種包含調(diào)節(jié)裝置的靈活工具；b.)調(diào)節(jié)所述的調(diào)節(jié)裝置以將一種或多種光學(xué)特性賦予到形狀記憶聚合物或合金的表面；c.)將形狀記憶聚合物或合金的預(yù)成型品放置到所述的靈活工具中；d.)對所述預(yù)成型品的至少一些部分進(jìn)行加熱；和e.)將所述的預(yù)成型品進(jìn)行冷卻。
可以向如上所述的用于壓力機(jī)的靈活工具中加入該形狀記憶聚合物，即通過使用夾持器和對準(zhǔn)夾具來引入。
可以將本發(fā)明的模具用于制備鏡片的一種方法中。形成鏡片的材料可以是任何適于形成鏡片的材料。形成眼鏡鏡片材料的實例非限制性地包括聚碳酸酯，如雙酚A聚碳酸酯、烯丙基二甘醇碳酸酯，如二甘醇二烯丙基碳酸酯(CR-39TM)、烯丙基型酯，如氰尿酸三烯丙基酯、磷酸三烯丙基酯和枸櫞酸三烯丙基酯、丙烯酸型酯，如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，如丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯、乙酯和丁酯、苯乙烯型聚酯等等以及它們的組合。此外，形成鏡片的物質(zhì)可以是US 6,008,229中所描述的一種或多種氧化膦，該專利文獻(xiàn)在這里被全部引入作為參考。
用于隱形眼鏡片的形成鏡片的適宜材料是用來形成硬的或軟的隱形眼鏡片的任何材料。該形成鏡片的材料優(yōu)選地是適于形成軟隱形眼鏡片的材料。用于形成軟隱形眼鏡片的材料的實例非限制性地包括硅氧烷彈性體、包含硅氧烷的大分子單體、水凝膠、包含硅氧烷的水凝膠等等以及它們的組合，其中所述的大分子單體非限制性地包括這些在US 5,371,147；5,314,960和5,057,578中所公開的物質(zhì)，這些專利文獻(xiàn)在這里被全部引入作為參考。更優(yōu)選地，該表面是硅氧烷、或包含硅氧烷官能度的物質(zhì)，非限制性地包括聚二甲基硅氧烷大分子單體、甲基丙烯酰氧基丙基聚烷基硅氧烷及其混合物、硅氧烷水凝膠或水凝膠，如etafilcon A。
用于形成眼內(nèi)透鏡的適宜材料非限制性地包括聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙基酯、惰性透明塑料、以硅氧烷為基礎(chǔ)的聚合物等等以及它們的組合。
沉積在模具內(nèi)的形成鏡片的材料的固化可以用公知方法來完成，所述的方法非限制性地包括熱固化、輻射固化、化學(xué)固化、電磁輻射固化等等或它們的組合。優(yōu)選地，模塑是用紫外線或用可見光的全光譜來進(jìn)行。許多形狀記憶聚合物對于紫外線或可見光而言是透明的，這使得它們十分適宜用作眼科模具。
更特定地，適于對形成鏡片的材料進(jìn)行固化的條件將取決于所選擇的材料和所要形成的鏡片。對于鏡片的制備而言，優(yōu)選的固化條件為一種兩步UV固化法，在該方法中先將模具組件暴露于低強(qiáng)度的紫外線中，然后將其暴露于高強(qiáng)度的紫外線中。低強(qiáng)度的UV光線是強(qiáng)度為約0.5至約50，優(yōu)選約1至約5mW/cm2的UV光線。高強(qiáng)度的UV光線的強(qiáng)度為約50至約2000，優(yōu)選地為約500至約1500mW/cm2?？梢赃M(jìn)行照射操作的波長可以是并且優(yōu)選地是相同的。適宜的波長為約300至約450，優(yōu)選約360至約400nm。進(jìn)行低強(qiáng)度照射的時間將取決于所選擇的鏡片材料、所用任何引發(fā)劑的種類和數(shù)量、材料的粘度及其反應(yīng)性基團(tuán)的性質(zhì)、以及UV光線的強(qiáng)度。在低強(qiáng)度的照射結(jié)束后，將該模具組件在適于將所形成的鏡片完全徹底固化的條件下進(jìn)行高強(qiáng)度的UV光線照射。由與決定低強(qiáng)度照射時間相同的因素來決定高強(qiáng)度照射的時間。高強(qiáng)度和低強(qiáng)度照射都可以是并優(yōu)選地是以單獨的連續(xù)照射方式來完成的。但是，還可以用UV照射和不照射交替的方式來完成該照射。可以在約10至約50℃和大氣壓的條件下來完成該低和高強(qiáng)度的聚合步驟，優(yōu)選地在環(huán)境溫度下來進(jìn)行聚合?？梢詥为毷褂肬V照射或?qū)⑵渑c加熱結(jié)合使用。
隱形眼鏡片的聚合方法是公知的。在US 5,540,410中公開了適宜的方法，其在這里被整體引入作為參考。對于隱形眼鏡的制備而言，優(yōu)選的固化條件是用強(qiáng)度為約2至約10mW/cm2的UV光線對模具組件進(jìn)行預(yù)固化。在預(yù)固化后，用強(qiáng)度為約0至約4.0mW/cm2的UV光線對該模具組件進(jìn)行照射。適宜波長為約300至約500nm。低強(qiáng)度照射的時間將取決于所選擇的鏡片材料、所用任何引發(fā)劑的種類和數(shù)量、材料的粘度及其反應(yīng)性基團(tuán)的性質(zhì)、以及UV光線的強(qiáng)度。預(yù)固化和隨后的UV照射都可以是并且優(yōu)選地是單獨的連續(xù)照射。但是，還可以用UV照射和不照射交替的方式來完成該照射。該聚合步驟優(yōu)選地是在約40至約75℃的溫度和大氣壓的條件下完成的，優(yōu)選地在氮氣的覆蓋下完成?？偣袒瘯r間為約300至約500秒。一旦固化完成，則將所形成的鏡片從該模具中取出。取決于鏡片的材料，在使用前可以對該鏡片進(jìn)行進(jìn)一步的加工。在現(xiàn)有技術(shù)公開了諸如水化、檢查、和包裝之類的另外的處理步驟。
在用于制備眼科產(chǎn)品后，該包含SMP或SMA的模具可以重新使用。將該SMP或SMA剛好加熱至高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度并且優(yōu)選地使回復(fù)至其預(yù)成型品的形狀，將其壓成一種片并進(jìn)行冷卻或在一種壓縮夾具中進(jìn)行壓縮以回復(fù)至未變形的模具形狀并使之進(jìn)行冷卻?？梢杂弥苽溥@里所述模具的任何方法來再次使用該SMP或SMA預(yù)成型品片。或者可以不將其恢復(fù)至預(yù)成型品的形狀而是將該SMP和SMA模具重新成型。雖然該SMP和SMA模具優(yōu)選地僅使用一次并然后回復(fù)預(yù)成型的形狀，但是仔細(xì)操作時可以用它來形成許多鏡片。
可以用該調(diào)節(jié)裝置來使得該靈活工具回復(fù)至其最初的形狀或呈現(xiàn)出用于制備另一種規(guī)定模具的另一種形狀。另一種供替代的選擇是在該靈活工具的模塑表面是SMP或SMA的情況中，該模塑表面的所有部分或一部分首先用該調(diào)節(jié)裝置變形，被加熱至高于該模塑表面材料的Tg溫度之上的溫度，隨后被冷卻，然后可被重新使用以形成另一種模具。
在本發(fā)明的一個實施方案中，可以用本發(fā)明的模具來制備適于矯正視力缺陷的任何鏡片。但是，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的模具特別是可用來制備能用靈活工具來進(jìn)行制備的鏡片，其可以被定制來矯正具體眼鏡佩戴者的低位和高位像差。圖15是用本發(fā)明的模具制備該類眼鏡片的方法的流程圖。
在該方法的步驟401中，測定了眼鏡佩戴者的特定信息?！疤囟ㄐ畔ⅰ敝傅氖浅C正該眼鏡佩戴者的低位像差所必需的信息。該信息非限制性地包括球、圓柱、軸、add power等等以及其組合。通過使用常規(guī)的眼睛測量裝置或優(yōu)選地通過使用波前傳感器就可以獲得該信息。任選地并優(yōu)選地在步驟402中測定該眼鏡佩戴者的光學(xué)數(shù)據(jù)。“光學(xué)數(shù)據(jù)”指的是高位視覺像差的測定。該類數(shù)據(jù)是用波前傳感器獲得的。最后，任選地并優(yōu)選地在步驟403中測定患者的佩戴數(shù)據(jù)。對于隱形眼鏡而言，該類數(shù)據(jù)非限制性地包括該眼鏡佩戴者角膜的局部解剖學(xué)的測定。對于眼鏡鏡片而言，該類信息非限制性地包括佩戴高度、距離空間、瞳孔間距離等等或其組合。
然后用常規(guī)的定貨手段將特定信息、光學(xué)數(shù)據(jù)、和患者佩戴數(shù)據(jù)(合起來被稱為“定制信息”)送到眼鏡制造商那里(404)，其中所述的常規(guī)定貨手段非限制性地包括電話、傳真發(fā)送、國際互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站等等及其組合。在一個優(yōu)選的實施方案中，定貨是由消費者用可與眼鏡制造商的服務(wù)系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或網(wǎng)站)進(jìn)行聯(lián)系的任何方法通過眼鏡制造商的國際互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站來進(jìn)行的。用于與網(wǎng)站進(jìn)行聯(lián)系的適宜方法非限制性地包括個人電腦和調(diào)制解調(diào)器。因此，還是在一個實施方案中，本發(fā)明提供了一種制造定制眼鏡的方法，該方法包含、基本由以下步驟組成、和由以下步驟組成a.)由消費者用計算機(jī)系統(tǒng)將定制信息傳遞到眼鏡制造商的服務(wù)系統(tǒng)上；b.)由眼鏡制造商用包含使模塑表面(405)變形的調(diào)節(jié)裝置的靈活工具制造至少一種模具部件；和c.)用所述的模具部件(406)制造鏡片。
在制造眼鏡時，眼鏡制造商用全部或部分的定制信息驅(qū)動該靈活工具的調(diào)節(jié)裝置來制造模具部件并優(yōu)選地用該模具部件和另一種模具部件組合來制造佩帶者的眼鏡?！跋M者”指的是眼鏡鏡片、隱形眼鏡、眼內(nèi)透鏡或類似物質(zhì)的定貨人。眼鏡定貨人的實例非限制性地包括眼科醫(yī)師、驗光師、眼鏡商、眼鏡零售商、眼鏡佩帶者等等。本發(fā)明的方法優(yōu)選地以一種商業(yè)-對-商業(yè)的體系來實行。
用來制備鏡片的一個或多個模具部件可以包含形狀記憶聚合物或形狀記憶合金。另一種供替代的選擇是可以將用本發(fā)明的形狀記憶聚合物或形狀記憶合金所制備的一種模具部件與用常規(guī)方法和材料所制備的第二種模具部件配對，其中所述的用常規(guī)方法和材料所制備的第二種模具部件是用例如在1999年5月5日所提交的序列號為09/305,886的美國專利申請和US 5,545,366中所公開和描述的熱塑性材料的注塑法來進(jìn)行制備的，這些專利文獻(xiàn)在這都被引入作為參考，或者是用石英或玻璃所制成的可重復(fù)使用的模具來進(jìn)行制備的。在一個實施方案中，該包含形狀記憶聚合物或形狀記憶合金的模具部件—一第二模具部件優(yōu)選地可以用可根據(jù)眼鏡佩帶者的角膜表面信息來調(diào)節(jié)其模塑表面的靈活工具制造。第一模具部件(可以與該包含SMP或SMA的第二模具部件配對)可以提供普通的放大率矯正(powercorrection)即矯正散焦誤差，其可以用可重復(fù)使用的模具部件或易于用注塑法進(jìn)行制備的模具部件來制備。因此，本發(fā)明的模具可以包含一種包含SMP或SMA的模具部件和另一種不包含SMP或SMA的模具部件。該不包含SMP或SMA的模具部件可以是可重復(fù)使用的模具部件或可以是一次性的模具部件。
用如下的實施例來對本發(fā)明的范圍進(jìn)行舉例說明。因為這些實施例僅是為了進(jìn)行說明，所以不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明會受到其限制。前兩個實施例描述了制備優(yōu)選的形狀記憶聚合物的方法。
實施例1通過將新癸酸乙烯酯(7％)、二乙烯基苯(1％)、以及苯乙烯(90％)以任意次序進(jìn)行混合產(chǎn)生一種澄清的溶液來制備一種聚合反應(yīng)混合物。然后向所得的溶液中加入過氧化苯甲酰(2％)(所有組分％都是重量百分比)。在使用前將所得的溶液放在冰箱中冷藏。為了制備該形狀記憶聚合物(SMP)，用注射器將上面所制備的反應(yīng)混合物注入到用兩個通過用Viton墊片分離開的14″×14″的玻璃板制備的模具中。然后用夾子將兩個玻璃板沿著邊緣夾緊。該Viton墊片在該模具中也作為密封片。然后將該樣品在維持大氣壓和溫度為75℃的烘箱中加熱24小時。在將樣品固化特定的時間后，將其從烘箱中取出并立即將其轉(zhuǎn)移到一個溫水浴中。所用水的溫度為約60℃。通過在該模具的邊緣施加輕微的撬起的壓力而在該溫水中將所形成的SMP片脫模。然后將所釋放出來的SMP片進(jìn)行干燥并使之冷卻至室溫。
在這種聚合反應(yīng)結(jié)束時獲得一種透明的被固化形狀記憶聚合物的預(yù)成型品片。
實施例2通過將新癸酸乙烯酯(7％)、二乙烯基苯(1％)、以及苯乙烯(60％)以任意次序進(jìn)行混合得到一種無色溶液來制備一種聚合反應(yīng)混合物。然后向所得溶液中加入聚苯乙烯顆粒(30％)。然后將所得的混合物在室溫下放置，偶爾進(jìn)行攪拌直至所有的聚苯乙烯顆粒都被溶解而得到一種澄清的粘性溶液。然后向所得的溶液中加入過氧化苯甲酰(2％)(所有的組分％都是重量百分比)。將所得的混合物在室溫下超聲15分鐘，得到一種澄清的溶液。在使用前將所得的溶液在冰箱中冷藏。為了制備該形狀記憶聚合物(SMP)，用注射器將上面所制備的反應(yīng)混合物注入到用兩個通過用Viton墊片分離開的14″×14″的玻璃板制備的模具中。然后用夾子將兩個玻璃板沿著邊緣夾緊。該Viton墊片在該模具中也作為密封片。然后將該樣品在維持大氣壓和溫度為75℃的烘箱中加熱24小時。在將樣品固化特定的時間后，將其從烘箱中取出并立即將其轉(zhuǎn)移到一個溫水浴中。所用水的溫度為約60℃。通過在該模具的邊緣施加輕微的撬起的壓力而在該溫水中將所形成的SMP片脫模。然后將所釋放出來的SMP片進(jìn)行干燥并使之冷卻至室溫。
在這種聚合反應(yīng)結(jié)束時獲得一種透明的被固化形狀記憶聚合物的預(yù)成型品片。
下面的實施例——實施例3和4描述了一種用壓力機(jī)制備包含SMP的模具的方法。
實施例3將一片厚度在0.65mm至0.85mm之間變化的聚降冰片烯SMP切割成與附圖中所舉例說明的夾持裝置類型相適應(yīng)的圓片。將該放置在夾持裝置中的SMP圓片放置在圖中所繪制樣式的對準(zhǔn)夾具中并將其放置在如圖所示類型的基礎(chǔ)曲線部件和核心部件之間。
將由此所形成的組件放置在一種加熱板上并向核心部件頂部施加25磅的重量。將該SMP樣品加熱至略微高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度，然后向其施壓。需要強(qiáng)調(diào)的是該溫度高于SMP聚降冰片烯的固化溫度。
使在核心部件和基礎(chǔ)曲線部件之間進(jìn)行壓縮的該SMP圓片成為該基礎(chǔ)曲線部件的形狀。立即除去該25磅的重量和加熱板，將裝置冷卻至環(huán)境溫度并且將由此所形成的前弧線鏡模取出。
將上述隱形眼鏡片模具部件成形方法重復(fù)四次從而制備出五個模具部件。對用此方法所形成的隱形眼鏡片模具部件進(jìn)行分析以測定其曲率特性及其表面粗糙度。這是通過測量曲率，即以毫米為單位的半徑以及測定結(jié)果以“PV”表示的其與形態(tài)的偏差來完成的。當(dāng)乘以633納米時，該值是以納米為單位的模具部件的偏差度。這種測量是用一種Mark IV GPI XP干涉儀來進(jìn)行的。以微米為單位，測量值表示為均方根粗糙度的表面粗糙度雖然是使用不同類型的干涉儀進(jìn)行測定的，但也是用干涉儀進(jìn)行測定的，使用的是New View 3D Surface干涉儀。
除了這些試驗外，也測定了插入到所設(shè)置的SMP模具中的黃銅的半徑和PV值。因為該SMP模具是由為特定的金屬內(nèi)插物所設(shè)計的單一基礎(chǔ)曲線部件所形成的，所以這些值顯然對所有五個模具都相同。
將這些試驗和測量的結(jié)果概括地列于表1中。
表1
實施例4根據(jù)實施例3的描述，進(jìn)行了另一個實施例，在該實施例中用與實施例1中所用的聚降冰片烯相同的片制成了四個陰性SMP隱形眼鏡片半模具。但是，用四種不同的基礎(chǔ)曲線部件對該四個模具進(jìn)行制造。因此各模具是用不同的壓力機(jī)進(jìn)行成形的。
在本實施例中所報告的測量結(jié)果與在實施例3中所報告的結(jié)果相同，只是本實施例還用與實施例3中相同的儀器對該金屬內(nèi)插物的表面粗糙度進(jìn)行了報告。但是本實施例還包括兩種附加對比試驗。第一種附加的對比試驗是對用SMP模具所形成的SMP片的表面粗糙度的測定。這種測定是根據(jù)測定該SMP模具和金屬內(nèi)插物的表面粗糙度的方法來進(jìn)行的。第二種附加的對比試驗是另一種表面粗糙度的測定。但是，這種測定是與用現(xiàn)有技術(shù)的方法所制備的隱形眼鏡片半模具的表面粗糙度進(jìn)行比較的，其中所述的用現(xiàn)有技術(shù)的方法所制備的鏡片模具是用非-SMP例如聚苯乙烯作為制備隱形眼鏡片模具的材料來進(jìn)行制備的。
本實施例的結(jié)果被概括地列于表2中。
表2
上述實施方案和實施例對本發(fā)明的范圍和主旨進(jìn)行了舉例說明。由這些實施方案和實施例得到其它的實施方案和實施例對于現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)人員而言是顯而易見的。這些其它的實施方案和實施例也在本發(fā)明考慮的范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明僅受所附的權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種包含形狀記憶聚合物或形狀記憶合金的眼科模具。
2.如權(quán)利要求1所述的模具，其中所述的形狀記憶聚合物選自降冰片烯均聚物、降冰片烯和烷基化酰亞胺的共聚物、降冰片烯和氰基酰亞胺的共聚物、降冰片烯和烷氧基化酰亞胺的共聚物、降冰片烯和單-或二酯化的酰亞胺的共聚物、降冰片烯和羧酸衍生物的共聚物、降冰片烯和二甲烷八氫萘的共聚物以及苯乙烯和乙烯基化合物的共聚物。
3.如權(quán)利要求2所述的模具，其中所述形狀記憶聚合物是一種熱固性樹脂。
4.如權(quán)利要求3所述的模具，其中所述SMP是一種輻射固化的樹脂。
5.如權(quán)利要求3所述的模具，其中所述熱固性的形狀記憶聚合物是苯乙烯和乙烯基化合物的共聚物。
6.如權(quán)利要求1所述的模具，其包含一種第一部件和一種第二部件。
7.如權(quán)利要求6所述的模具，其中所述模具是在一種壓力機(jī)中制備的并且所述模具的所述第二部件是按照基礎(chǔ)曲線部件的形狀來形成的并且所述第一部件是按照前弧線部件的形狀來形成的。
8.如權(quán)利要求7所述的模具，其中所述壓力機(jī)包括與所述基礎(chǔ)曲線部件或所述前弧線部件相互作用的核心部件。
9.如權(quán)利要求8所述的模具，其中所述基礎(chǔ)曲線部件和所述前弧線部件是用金屬形成的并且其中所述基礎(chǔ)曲線和所述前弧線部件具有其均方根表面粗糙度不大于約20納米的光學(xué)成形表面。
10.如權(quán)利要求7所述的模具，其中所述的核心部件是由氣壓所提供的。
11.如權(quán)利要求1所述的模具，其中所述形狀記憶聚合物模具的一半模具是在所述的壓力機(jī)中用如下的步驟來進(jìn)行制備的，包括a)將形狀記憶聚合物的預(yù)成型品放置在前弧線部件或基礎(chǔ)曲線部件和核心部件之間；b)將所述的預(yù)成型品加熱至其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度但低于所述形狀記憶聚合物的分解溫度的溫度；c)提供一種足夠引起所述形狀記憶聚合物片呈現(xiàn)出所述的前弧線或基礎(chǔ)曲線部件形狀的壓力；d)將成形的所述形狀記憶聚合物的溫度降低到低于所述的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度；e)將成形的所述形狀記憶聚合物從所述的壓力機(jī)中取出來。
12.如權(quán)利要求11所述的模具，其中在步驟d)中將所述的溫度降至環(huán)境溫度。
13.如權(quán)利要求11所述的模具，其中所述預(yù)成型品是在所述步驟(a)之前放置在夾持器中的所述形狀記憶聚合物片并且隨后到所述步驟e)時成形的所述形狀記憶聚合物被從所述夾持器中取出來。
14.如權(quán)利要求1所述的模具，其進(jìn)一步包含一個或多個模具部件，其中至少一個模具部件是用一種靈活工具來進(jìn)行制備的，該靈活工具包含用來使所述模具部件成形的調(diào)節(jié)裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的模具，其中所述的調(diào)節(jié)裝置是許多或一排同心管，并且所述的靈活工具進(jìn)一步包含一個可變形的模塑表面。
16.如權(quán)利要求14所述的模具，其中所述的調(diào)節(jié)裝置是許多或一排銷子。
17.如權(quán)利要求14所述的模具，其中所述的調(diào)節(jié)裝置是一排加熱器。
18.如權(quán)利要求14所述的模具，其中所述形狀記憶聚合物的一半是在所述靈活工具中用如下的步驟來進(jìn)行制備的，包含a)將形狀記憶聚合物的片放在其形狀可由調(diào)節(jié)裝置所決定的可變形的模塑表面和核心部件之間，在等于或高于所述形狀記憶聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度但低于其分解溫度的溫度下，在足夠引起所述形狀記憶聚合物片呈現(xiàn)出所述前弧線或基礎(chǔ)曲線被調(diào)節(jié)表面的形狀的壓力下使其進(jìn)行接觸；b)將所述成形的形狀記憶聚合物的溫度降低至低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度；c)移開與所述形狀記憶聚合物片相接觸的所述核心部件；和d)將成形的形狀記憶聚合物從所述靈活工具中取出來。
19.如權(quán)利要求18所述的模具，其中所述形狀記憶聚合物片在所述步驟(a)之前被放置到夾持器中并且隨后至所述步驟(d)時將所述成形的形狀記憶聚合物從所述夾持器中取出。
20.如權(quán)利要求6所述的模具，其中至少一個模具部件的至少一個表面是由氣壓形成的，該氣壓將所述一個表面的相對面壓到壓力機(jī)或靈活工具的表面上。
21.如權(quán)利要求20所述的模具，其中所述靈活工具的所述表面是由許多同心管形成的。
22.如權(quán)利要求1所述的模具，其中所述模具是用以下步驟制備的，包含a)將形狀記憶聚合物的片放置在調(diào)節(jié)裝置上，進(jìn)行設(shè)置來確定一種預(yù)先確定的形狀，所述調(diào)節(jié)裝置具有所需的形狀；b)將所述形狀記憶聚合物片的溫度升高到低于其分解溫度但至少等于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度；c)以足夠使所述形狀記憶聚合物片形成所述調(diào)節(jié)裝置的形狀的壓力向所述形狀記憶聚合物片上噴射一種氣流；d)將所述成形的形狀記憶聚合物的溫度降低至低于所述玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度；e)將所述成形的形狀記憶聚合物從所述調(diào)節(jié)裝置中取出來。
23.如權(quán)利要求21所述的模具，其中在所述步驟(d)中將所述氣流的溫度降到環(huán)境溫度。
24.如權(quán)利要求22所述的模具，其包括在步驟(c)中同時創(chuàng)造真空的步驟。
25.如權(quán)利要求1所述的模具，其還進(jìn)一步包含內(nèi)部的調(diào)節(jié)器。
26.如權(quán)利要求25所述的模具，其中所述模具是用如下的步驟制備的，包含a)對帶有凸起的預(yù)成型品在所述預(yù)成型品的一個表面上進(jìn)行壓縮；b)通過將各內(nèi)部調(diào)節(jié)器加熱到高于所述內(nèi)部調(diào)節(jié)器Tg的溫度來調(diào)節(jié)所選擇的內(nèi)部調(diào)節(jié)器，和c)將所述內(nèi)部調(diào)節(jié)器冷卻。
全文摘要
用一種形狀記憶聚合物在一種壓力機(jī)中形成了一種形狀記憶聚合物的隱形眼鏡片模具，該模具是在壓力機(jī)中用靈活工具或用使用惰性氣體的靈活工具在等于或高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度形成的，然后將其冷卻至低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度并取出。
文檔編號C08F212/08GK1498232SQ02807164
公開日2004年5月19日 申請日期2002年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月24日
發(fā)明者G·J·霍夫曼, K·W·福利, T·R·羅尼, P·霍德, G J 霍夫曼, 福利, 羅尼 申請人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司