CN1498232A - 形状记忆聚合物或合金镜片模具和眼科产品的成形方法 - Google Patents

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Abstract

用一种形状记忆聚合物在一种压力机中形成了一种形状记忆聚合物的隐形眼镜片模具，该模具是在压力机中用灵活工具或用使用惰性气体的灵活工具在等于或高于其玻璃化转变温度的温度形成的，然后将其冷却至低于玻璃化转变温度的温度并取出。

Description

形状记忆聚合物或合金镜片模具和眼科产品的成形方法
相关申请的交叉参考
本申请是2000年8月28日提交的题目为“可变形的模具及其用于制造镜片的方法”序列号为09/649,635的美国专利申请的部分延续，并且本申请要求了在2001年1月24日提交的序列号为60/263,986的临时申请的优先权，所述的两篇申请在这里都被引入作为参考。
1. 发明领域
本发明涉及眼科产品的制造。本发明特别是提供了用于成形眼科产品的模具、以及用该模具成形模型和眼科产品的方法。
2. 背景技术
用包括眼镜镜片、隐形眼镜、眼内透镜等等在内的镜片来矫正屈光不正的应用是众所周知的。镜片的制造需要使用可以赋予镜片表面所需矫正性的模具。一般需要大量的模具以与最终镜片所需的各球体、附件、柱面功效、以及其组合相一致。该模具量的制造和维护费用很高。
目前，一种加工隐形眼镜的方法实际上是通过一种使用两个模塑步骤的方法。在第一步模塑步骤中，用使用诸如菱形点切削之类的方法制造以确保其具有非常光滑表面的阳性和阴性金属插入物来注塑一种包含一对模具部件的镜片模具，所包含的一对模具部件典型地是阴性和阳性的塑性模具——也被称为后弧线和前弧线镜片模具。然后，在第二步模塑步骤中，在后弧线和前弧线镜片模具之间加入隐形眼镜片成形材料并在该塑性的后和前弧线之间对该隐形眼镜片进行模塑。该后和前弧线一般不再重新使用。一般包含镜片成形材料在其中被模塑成眼科产品的模具部件的镜片模具是本发明的主题。
恰恰就是所述的形成镜片模具部件的注塑步骤限制了可用来形成镜片模具的物质的类型。
在专利号为6,026,204的美国专利中公开了一种试图不需要大量模具的镜片制造方法。在这篇专利中公开了使用定制的、加热的冲模，其单独或与一种金属表面相结合，使用机械手为镜片毛坯提供了所需的矫正性。这种方法的缺点在于其不适于生产某些镜片，如柔软的隐形眼镜片，这是因为柔软的隐形眼镜片的材料是受热不能变形的热固性材料。此外，这种方法的缺点还在于在用热模具成形镜片材料时需要该镜片毛坯的光轴完全与该冲模对准，这为镜片的生产带来了很大的困难。因此，需要一种可以用模具来制备大量镜片的方法，该方法可以克服上述缺点中的一些或可以克服所有上述缺点。
在大约20年前研制出了形状记忆聚合物(SMPs)，在最近10年，它已经是商业化开发的物质。SMPs的名称来源于其在发生变形后可回复至最初所“记忆”形状的固有能力。预成形的SMPs在低于或高于其玻璃化转变温度(Tg)时可以变形成任何所需的形状。如果低于其Tg，则该过程被称为冷变形。当在其Tg之上发生塑性变形时，该过程被称为热变形。在两种情况中，当维持热成型的形状以在变形中进行“锁定”时，SMP必需保持低于或被骤冷至低于其Tg。一旦该变形被锁定，则由于热障而使得该聚合物网络不能回复至松弛的状态。该SMP将无限期地维持其变形的形状直至其被加热至Tg温度之上的温度，在该温度下SMP储存的机械应变被释放出来，SMP回复至其预成形的状态。
一些种类的聚合物表现出形状记忆性。最公知的并被最好地进行了研究的表现出形状记忆性的聚合物可能是聚氨酯类聚合物。Gordon， Proc of First Intl.Conf.Shape Memory and Superelastic Tech.，115-120(1994)和Tobushi等人， Proc of First Intl.Conf. Shape Memory and Superelastic Tech.，109-114(1994)列举了涉及形状记忆聚氨酯类的性质和应用研究。另一种由Kagami等人，Macromol.Rapid Communication，17，539-543(1996)所公开的公知聚合体系是一类丙烯酸十八酯和丙烯酸或丙烯酸甲酯的共聚物。现有技术中公知的其它SMP聚合物包括降冰片烯或二甲烷八氢萘均聚物或共聚物所形成的制品，其在专利号为4,831,094的美国专利中进行了描述，该文献在这里被引入作为参考。
发明概述
本发明提供了一种包含形状记忆聚合物(SMP)或形状记忆合金(SMA)的眼科模具。该模具优选地包含至少两个模具部件，优选地包含两个模具部件，其中至少一个模具部件包含SMP或SMA。该模具优选地包含一个前弧线和一个后弧线，并且优选地被用来成形一种隐形眼镜片；总之，可以用本发明的眼科模具成形的眼科产品包括眼镜镜片、隐形眼镜、眼内透镜或其它类似制品。
此外，本发明提供了一种灵活工具(agile tool)的模塑表面或如序列号为09/649,635的美国申请所述的、一种包含SMP或SMA的可变形的模具；但是，本说明书的重点将是该包含SMP或SMA的眼科模具的成形；但是，这里所教导的也可用于该灵活工具的模塑表面。
本发明包含SMP或SMA的模具可用来制备一个镜片并且然后可以被重新成型或被重新使用来形成另一个镜片，从而减少了在镜片制造设备中所消耗的模具材料的数量。在另一种供选择的实施方案中，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属内插物来制造各模部件的方法的成本来生产更多样的隐形眼镜并且甚至可生产定制的隐形眼镜。此外，在制造眼科产品时通过使用本发明的模具，可以不采用现有技术中将模具中所模塑的眼科产品取出的机械脱模步骤而是将该包含SMP或SMA的模具加热至其Tg温度以上以使得该模具变形，此时不需要机械脱模步骤就可以将该眼科产品从模具中取出。
此外，本发明的模具不是通过在高温即高至300℃的温度下和升高的压力下注塑来形成的，从而提供了可用来制造成形该眼科模具的装置的新型材料。通过用注塑方法之外的方法来成形该模具时，可以用不同的成模材料和方法来制备该模具。此外，如果用这里所述的灵活工具来制备该模具，则在降低所需模具的数量并取消同样用于此目的所有注塑工具的同时可以制造出完全符合规定范围的镜片。此外，在为带眼镜的人提供定制镜片的方法中也可以使用本发明的模具。
附图的简要说明
通过参考如下的附图可以对本发明进行更好的理解：
图1是本发明的镜片模具。
图2是形成第一模具部件的压力机的剖视图；
图3是形成第二模具部件的压力机的剖视图；
图4是形状记忆聚合物或合金夹持器的顶视图；
图5是表示如图4所示的夹持形状记忆聚合物或合金片的夹持器的剖视图。
图6是用压力机或灵活工具形成模具部件时所用对准夹具的绘图；
图7是在形状记忆聚合物或合金片上进行操作形成第一模具部件的压力机的剖视图；
图8是在形状记忆聚合物或合金片上进行操作形成第二模具部件的压力机的剖视图；
图9是在形成模具部件前带有芯部件的灵活工具中所放置的SMP或SMA片的剖视图；
图10是图9的灵活工具的顶部平面图；
图11是一种灵活模具的放大的横截面视图；
图12是预浇制的模具的剖视图；
图13是一种压缩固定器；
图14是在灵活工具中本发明的一种眼科模具；
图15是制备和使用本发明模具的方法的流程图。
本发明独特地用形状记忆聚合物(SMP)或形状记忆合金(SMA)，优选地用形状记忆聚合物来作为眼科产品制造中所用模具的构造材料，其中所述的眼科产品优选地是隐形眼镜。该模具可以包含一个或多个零件或部件。优选地，该模具包含两个模具部件，其中至少一个模具部件包含SMP或SMA。“镜模”、“眼科模具”、“模具”和“模具部件”、“第一模具部件”、“第二模具部件”“前弧线”、“前弧线镜模”、“后弧线”、“后弧线镜模”的定义指的是用于形成眼科产品的本发明模具的模具或部件。
在模具的制备中可以使用具有上述性质的形状记忆聚合物和合金。因此，可以使用形状记忆聚合物，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、单-或二酯化的酰亚胺或羧酸衍生物的共聚物。此外，该共聚物可以包括作为共聚单体的二甲烷八氢萘(DMON)。另一种供替代的选择是，使用DMON的均聚物以及DMON和苯乙烯、苊或双环戊二烯的共聚物，其可被氢化或卤化。此外，该SMP还可包括丙烯酸十八酯、丙烯酸或丙烯酸甲酯的共聚物。
用来形成该眼科模具的SMP优选地是一种通过辐射或加热进行了固化的热固性树脂。
在形成用来成形眼科产品的本发明的模具时还可以使用形状记忆合金。该类形状记忆合金包括镍钛诺——一种镍和钛的合金(NiTi)、铜、铝和钴合金以及铜-镍-钛-铝合金。与形状记忆合金相比，更优选使用形状记忆聚合物，因此，下面的说明书可能涉及形状记忆聚合物而未涉及该形状记忆合金；但是，这并不意味着要对其进行限制，在形状记忆聚合物的术语出现的地方都可以加上形状记忆合金的术语。
虽然上述形状记忆聚合物在本发明考虑的范围内，但优选地用来制备本发明模具的形状记忆聚合物是一种新型的SMP——苯乙烯和除苯乙烯之外的乙烯基化合物的共聚物。这种SMP在共同待审并同时提交的题目为“形状记忆苯乙烯共聚物”的申请VTN-576中进行了描述，其在这里被引入作为参考。
优选的SMP是用一种反应混合物来制备的，所述的反应混合物除苯乙烯和乙烯基化合物外还包括一种交联剂和一种引发剂、以及一种改性聚合物。
第二种单体——除苯乙烯外的乙烯基化合物优选地是新癸酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、甲基苯乙烯，其可以是一种混合物，3-甲基苯乙烯或4-甲基苯乙烯、乙烯基吡啶，其可以是一种混合物，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-乙烯基苄基酯、4-乙烯基苯甲酸、乙烯基甲基砜、乙烯基十八烷基醚、乙烯基异辛基醚、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-乙烯基己内酰胺、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)环己基甲酯、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、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-正-丁氧酯、丙烯酸2-氰基乙酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸二环戊烯酯、丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、甲基丙烯酸二环戊烯氧基乙酯、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-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、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。
在该乙烯基化合物中优选用于本发明形状记忆聚合物的反应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。
该形状记忆聚合物反应混合物的交联剂是多官能团的，即该交联剂是具有至少为2的聚合官能度的化合物。优选双官能团的交联剂。本发明范围内的交联剂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、邻苯二甲酸二烯丙酯、辛二酸二烯丙酯、四溴邻苯二甲酸二烯丙酯、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′-二甲基丙烯酰基哌嗪、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、一缩二丙二醇二甲基丙烯酸酯、四丙烯酸二-三羟甲基丙酯、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′-亚甲基双甲基丙烯酰胺、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1，1，1-三羟甲基乙酯、1，1，1-三羟甲基丙烷二烯丙基醚、三丙烯酸1，1，1-三羟甲基丙酯、三甲基丙烯酸1，1，1-三羟甲基丙酯、三丙二醇二丙烯酸酯、1，2，4-三乙烯基环己烷、二乙烯基苯、双(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-环己二醇二甲基丙烯酸酯、二[4-(乙烯氧基)丁基]间苯二酸酯、二[4-(乙烯氧基甲基)环己基甲基]戊二酸酯、二[-(乙烯氧基)丁基]琥珀酸酯、二((4-((-乙烯氧基)甲基)环己基)甲基)间苯二酸酯、二(4(乙烯氧基)丁基)对苯二甲酸酯、二[[(4-[乙烯氧基)甲基)环己基]甲基]对苯二甲酸酯、二[4-乙烯氧基)丁基]己二酸酯、二[4-(乙烯氧基)丁基](亚甲基二-1，4-亚苯基)二氨基甲酸酯、二[4-(乙烯氧基)丁基](4-甲基-1，3-亚苯基)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。
在这些优选的交联剂中，特别优选地是二乙烯基苯、二[4(乙烯氧基)丁基]对苯二甲酸酯和二[[4-[(乙烯氧基)甲基]环己基]甲基对苯二甲酸酯。在这些物质中更特别地优选二乙烯基苯作为交联剂。
该反应混合物的引发剂可以是自由基或离子引发剂。本发明范围内的自由基引发剂包括有机过氧化物和偶氮化合物。虽然可以使用任何商业上可获得的有机过氧化物，但特别优选叔-丁基过氧化物、叔-丁基氢过氧化物、过氧化苯甲酰、过氧化二枯基和月桂酰过氧化物。类似地，虽然可以使用任何商业上可获得的偶氮引发化合物，但特别优选2，2′-偶氮二异丁腈。离子引发剂优选地是阳离子引发剂。优选的阳离子引发剂包括三氟化硼、三氟化硼二乙基醚合物、三氟化铝和氯化锡(IV)。
如上所述，该SMP反应混合物可以包括第五种任选的组分。该形状记忆聚合物反应混合物的第五种组分是可以包含或不包含的任选组分。该任选组分可以是改性聚合物。该改性聚合物可作为粘度调节剂并且还可以为所得的形状记忆聚合物提供所必需的硬度。
该形状记忆聚合物反应混合物的改性聚合物是可以与苯乙烯和乙烯基化合物的反应产物所形成的聚合物相容的热塑性聚合物。特别优选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。在这些物质中，特别优选地在该形状记忆聚合物反应混合物中作为改性聚合物的是聚苯乙烯。
形状记忆聚合物反应混合物组分中苯乙烯单体组分的存在量为约30％至约95％，乙烯基单体组分为约5％至约60％，交联剂组分为约0.5％至约5％，引发剂的浓度在约0.1％至约4％的范围内并且如果存在的话，改性聚合物为约0.5％至约60％，上述所有百分比都是以该形状记忆聚合物反应混合物的总重量为基础的重量百分比。
优选地，该形状记忆聚合物反应混合物的组分是以如下的浓度范围存在的，还是以该反应混合物的总重量为基础以重量百分比来表示：苯乙烯单体，约40％至约85％；乙烯基单体，约5％至约20％；交联剂，约0.6％至约3％；引发剂，约0.5％至约3％；并且如果存在的话，改性聚合物，约5％至约50％。
更优选地，该形状记忆聚合物反应混合物的组分包括约50％至约80％苯乙烯单体；约5％至约14％乙烯基单体；约1％至约2.5％引发剂；并且如果存在的话，约10％至约40％改性聚合物。跟前面一样，这些百分比都是以该形状记忆聚合物的总重量为基础的重量百分比。
该形状记忆聚合物反应混合物是在约20℃至约150℃的温度范围和约14.7psi至约50psi的压力范围内部约2秒至约4天的时间内进行聚合的，从而制备出一种交联的形状记忆聚合物。
在一个优选的实施方案中，制备本发明热固性形状记忆聚合物的聚合反应是在约50℃至约110℃的温度范围内和约14.7psi至约25psi的压力下在约1分钟至约3天的时间内进行的。
更优选地，用来形成由该形状记忆聚合物反应混合物所形成的形状记忆聚合物片的聚合反应条件如下：温度在约65℃至约75℃的范围内，压力为约14.7psi，反应时间为约4小时至约1.25天。
本发明包含SMP和SMA的模具可以具有可用于形成眼科产品的任何形状。
本发明模具的一个实施方案如图1所示。图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是用组装的第一和第二模具部件112、114来表示的，两个模具部件被组装到一起从而形成了一个空腔113，优选地在将该模具部件进行组装前将形成镜片的材料给料到该空腔中。在将该模具部件进行组装从而形成模具110后，优选地将该形成镜片的材料进行固化或交联从而形成一种眼科产品。第一模具部件112的表面116和第二模具部件114的表面115是模具的光学临界表面(在这里也被称为光学形成表面)，这是因为它们是与形成镜片的材料进行接触的模具表面，并且这些表面115、116使得在模具110中所形成的眼科产品具有了光学特性。“光学特性”指的是一种或多种球面的、非球面的、复曲面的、圆柱形的曲率、或其它波前矫正等等以及它们的组合。
第一和第二模具部件112、114被表示为包含任选的凸缘118、117。正如所表示的那样，模具110适用于制备隐形眼镜。对于隐形眼镜的制备而言，第一模具部件112可被称为前弧线透镜模具或前弧线，第二模具部件114可被称为后弧线或后弧线透镜模具，并且该模具110可被称为镜片组件。在现有技术中，该前弧线和后弧线通常是通过如在“技术背景”中所述的注塑来进行制备的。
将参考制备隐形眼镜的优选实施方案来对本发明进行描述；但是，应当清楚的是，本发明的模具可以用来制备其它眼科产品。
该包含形状记忆聚合物的模具的制造是通过利用了这些聚合物独特性质的方法来完成的。在一个优选的实施方案中，该形状记忆聚合物隐形眼镜模具是用热成形法来进行制备的，在该方法中，将形状记忆聚合物的一种薄片制备成所需的隐形眼镜片模具形状，采用压力机用模具形成相应的所需隐形眼镜片，虽然可以使用各种形状的形状记忆聚合物薄片，但优选圆盘状薄片。“压力机”的定义是用来描述一种使SMP成形的装置。该压力机包括至少一个与SMP相接触的表面。
在本发明中所用的一个压力机的实施方案如图2和3所示，其构成了形成第二模具部件的压力机或第二压力机1和形成第一模具部件的压力机或第一压力机7。第二压力机1包括基础曲线部件2和核心部件4。第一压力机7包括前弧线部件6和核心部件8。该基础曲线部件2和前弧线部件6可以通过适宜金属例如黄铜的菱形点切削和/或抛光来形成。或者该金属可以是电镀的金属，例如镀镍。优选地，该基础曲线部件2和前弧线部件6的光滑度是这些部件的表面粗糙度至多为约20纳米的粗糙度均方根(RMS)。要强调的是压力机1、7的基础曲线部件2和前弧线部件6分别确定了第二和第一模具部件114、112的表面115、116，因为模具的这些表面与被模塑成镜片的镜片成形材料相接触，所以这些表面是模具的光学临界表面。虽然该基础曲线部件2和前弧线部件6的光滑表面3和5分别被描绘成球面，但它们可以是复曲面的形状、双焦点状、矫正波前像差的形状、或反映其它隐形眼镜片方案的另外的形状。
形成第二和第一模具部件的压力机1、7的核心部件4、8在图中被描绘成固体。核心部件4、8优选地是由弹性体、或金属、或它们的组合所制成的。核心部件4、8可以包含与用来制备前弧线部件6和基础曲线部件2的金属相同的金属。一般对核心部件4、8的表面没有任何光滑度的要求。
在另一个实施方案中，该核心部件不是固体部件，而是通过气压或其它物质的形式被提供的。在一个优选的实施方案中该气体是空气，其是以该气体具有不与SMP材料进行反应的惰性为条件的。另一种供替代的选择是，在压力机的基础曲线部件2或前弧线6的侧面上抽真空以使该形状记忆聚合物片紧靠在该基础曲线部件或前弧线部件上。关键是在推或拉该薄片紧靠在基础曲线部件或前弧线部件上时该薄片上的压力差。
在操作中，例如参照形成第二模具部件的压力机1，当被形状记忆聚合物或合金夹持器10夹持在核心部件4和具有光滑表面3的基础曲线部件2之间时(如图4和5所示)，该形状记忆聚合物或合金片12被制备成第二模具部件。该SMP片优选地是一种扁平的片，并且被表示为圆形；但可以使用其它形状。如图4和5所述的那样将该SMP片12插入到夹持器10中。如图6所示，夹持器10是用对准夹具15来进行调节的。夹持器10在其边缘33上可以有效地夹住该SMP片12以使得该SMP片12的边缘33形成了该模具部件114的凸缘117。夹持器10在固定的位置夹持着SMP片的边缘33，同时该片12的中心部分34形成模具部件114的形状。该夹持器10不限制片12的中心部分34的变形，支撑着SMP片12。然后，将基础曲线部件2和核心部件4引入到如下所述的对准夹具15中。在与该SMP片进行任何接触之前，将SMP片的温度升至高于SMP的玻璃化转变温度的温度。通过对该SMP片进行辐射如IR辐射、热气或通过传导(对该夹持器进行加热)可以使该SMP被加热至高于其玻璃化转变温度上的温度。SMP的温度优选地应被加热至高于玻璃化转变温度几度的温度上并将其维持在该温度，这是因为进一步加热并不会改变该物质的模量(刚度)并且仅会增加加热时间和能量需求。在对SMP进行加热后，在适宜的压力下将基础曲线部件2推压到核心部件4中。在经过短暂的时间后，随即将压力机1的温度降低到低于SMP玻璃化转变温度足够长的时间以使得SMP降低到低于其玻璃化转变温度的温度。例如，通过仅除去热源、除去热源并将该样品与冷气流进行接触、或通过除去热源并使一种冷却的液体流过该基础曲线部件2来使该样品进行冷却。应当将SMP的温度降低到低于玻璃化转变温度几度的温度。进一步的冷却可能仅会增加冷却时间。此时，将夹持器10从夹具15上除去，然后将形状与第二模具部件14相一致的变形的SMP片12从夹持器10上除去。
在形成第一模具部件112时使用类似的方法。该模具部件进行同样的制备，只是将前弧线部件6的菱形点切削、抛光或镀镍的表面5与形成前弧线的压力机7的核心部件8相结合以形成具有如图1所示的光学临界表面116的第一模具部件112。
上述的形成模具的方法最好使用对准夹具15来完成。对准夹具15包括一个顶部部件22和一个底部部件23，在其间形成了一个凹槽口24。顶部和底部部件22和23具有排成直线的开口25。夹持器10与凹槽口24相适配。夹持器10包括一个与对准夹具15排成直线的开口11以使得开口11和25相重合。该加压部件与开口11和25相配以使得该加压部件彼此对准并且与该SMP夹持器10相对准。第二模具部件在图7中被表示为在夹具15中在压力机1中形成的形式。第一模具部件在图8中被表示为在夹具15中在压力机7中形成的形式。
为了形成该模具，可以用任何适合的接触方法以将压力机的部件和如下所述的其它实施方案中用于形成本发明模具的任何部件相接触，所述的接触方法非限制性地包括步进电机、螺旋驱动、或类似的手段、以及它们的组合。
另一种制备包含形状记忆聚合物的眼科模具的方法是使用如在序列号为09/649,635的美国申请中所述的灵活的可变形模具。为了避免混淆本文所要求的模具和在该专利申请中所描述的并在这里进行进一步描述的灵活模具，在本文中将该灵活模具称为“灵活工具”。优选地用该灵活工具来制备眼科模具或眼科模具部件，然后用该模具或模具部件来制备眼科产品。该灵活工具包含一种能变形的模具表面。通过使用调节装置，该灵活工具的模具表面可发生变形。
用于制备本发明模具的一种灵活工具包含一层或多层可以是复合材料的层，其中该层的非模塑侧或该灵活工具的非模塑表面与调节装置相接触并且该层的模塑侧或该灵活工具的模塑表面与形成眼科模具的SMP相接触。该灵活工具的至少一部分模塑表面能够变形并且具有可以是任何形状的第一种形状，但是一般是具有曲率为R1的第一半径的凹或凸形的形状。该灵活工具的模塑表面的这种可变形部分在调节装置进行作用时能发生变形，优选地对该灵活工具的非模塑表面进行作用以使得其可变形的部分呈现出第二种形状，所述的第二种形状是需要传递到用该灵活工具所制造出的眼科模具表面至少一部分上的形状。该灵活工具的模塑表面的第二种形状赋予了该模具所需的光学特性。
正如前面所阐述的那样，“光学特性”指的是一种或多种球面、非球面、复曲面、或圆柱状弯曲、或其它波前像差等等以及它们的组合。所赋予的光学特性将取决于需要进行矫正的带眼镜的人的像差。该灵活工具适于制造用来生产矫正眼睛的任何波前像差的眼科产品的模具，眼睛的波前像差指的是相对于球波阵面的任何偏离。这些像差非限制性地包括散光、散焦、斜射球面像差、球面像差、变形等等。这些像差还可以用Zemike多项式进行定义。
该灵活工具的层和/或至少模塑表面是由任何可变形的材料所形成的，能经受由SMP或SMA模塑制造过程所带来的压力，并且当变形时能维持适于为灵活工具所形成的模具传递所需光学特性的形状。该灵活工具的表面必需是可变形的并且不会与用于形成该灵活工具部件的SMP或SMA发生反应。适宜的灵活工具层或模塑表面材料非限制性地包括金属、聚合物、金属化聚合物等等以及它们的组合。这些材料的实例有铝、金、黄铜、和镍金属、非限制性地包括聚乙烯和聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯在内的聚烯烃聚合物、有机硅聚合物、电活性聚合物如聚苯胺、聚吡咯、离子交换聚合物金属基质组合物等等、形状记忆聚合物如多嵌段的聚氨酯、以及以前所描述的其它SP的任何物质、陶瓷如碳化硅、形状记忆合金如镍钛诺等等以及它们的组合。这些材料可以通过商业的途径获得或者其制造方法是已知的。
如果该灵活工具的模塑表面与SMP或SMA模具的光学临界表面相接触，则该灵活工具的模塑表面优选地具有光学质量的表面抛光。该灵活工具的非模塑表面不需要具有光学质量的表面光洁度。但是，该灵活工具的非模塑表面必需具有足够的柔韧性、可弯曲性，并且能够使其耐受重复接触和调节装置对其的作用，其可以由弹性体或类似物质来制成。
优选地，该灵活工具的模塑表面自身或与该灵活工具的非模塑表面一起都是膜的形式，更优选地是聚合物膜。在一个最优选的实施方案中，该模塑表面是一种适于生产柔软的隐形眼镜片的大小和形状，并且厚度为约0.5至约5000，优选1至约1000微米的膜。
在适于使该灵活工具模塑表面的可变形部分变形成所需形状的条件下，调节装置可以与本发明灵活工具的非模塑表面进行接触。调节装置可以是能进行控制并使该灵活工具模塑表面的可变形部分变形到获得该灵活工具模塑表面所需构型的必需程度的任何装置。该类调节装置的实例非限制性地包括液体、微调节器，如压电的、微驱动的、或液压微调节器、磁限制的调节器、静电调节器、电活性聚合物以及输入信号时可以移动的类似物。例如，通过改变应用到一系列压电微调节器上的电压，该模塑表面的可变形部分可以移位从而使得其呈现出所需形状。可以用一排销子或同心管用作调节装置，其中每个销子或管分别可以具有其各自相对于基准面的单独可调节高度并被固定在可形成所需形状的位置上。
在实施方案中，用灵活工具中的微调节器来形成本发明的模具，该调节器的间隔可以由该灵活工具所形成的模具表面和该模具所形成的最终眼科产品分辨率的需要来决定。该分辨率将由需要传递到该模具和/或眼镜片表面的特性所决定。在使用该调节装置时可以同时使用加热以改变该灵活工具模塑表面的形状。如果该灵活工具的模塑表面还包含SMP或SMA，则将需要进行加热。用作灵活工具可变形表面的SMP或SMA的Tg应当高于用于形成镜模的SMA的Tg。
图9和10表示了用来制备本发明包含形状记忆聚合物或合金的模具的灵活工具210的实例。该灵活工具具有可以是单一材料或可以包含几种材料的层220或可以是具有凹模塑表面213和凸非模塑表面214的层。图示了支撑灵活工具210的外壳211。图示了作为调节装置的与非模塑表面214相接触的一排微调节器218。模塑表面213具有可变形和曲率半径为R1的第一种形状的部分215，该半径将随着调节装置的活动而变化。此外，如图所示，模塑表面213具有各自具有固定曲率半径的区域216和217。区域216与部分215相连并在部分215周围向外延伸。区域217与区域216相连并在区域216周围向外延伸。由区域216和217所形成的模具是这些将要形成该镜片光学区的外侧镜片部分的部分。在一个供选择的实施方案中，区域216和217还可以具有不固定的曲率半径并且受调节装置的支配。当大多数调节器218被开动并且移动非模塑表面214时，将引起模塑表面213的可变形部分变形成所需形状。
优选地用在图9和10中所示的灵活工具210形成第二模具部件或后弧线。为了模塑一种模具部件，如图9所示，可以使用与灵活工具210互补的核心部件4。可以使用与图1和2中制备成对的模具部件时使用的成对压力机相似的带有互补核心部件(未表示出)的另一种灵活工具(未表示出)来形成第一模具部件或前弧线。但是，如果需要的话，可以与一种或多种核心部件结合使用一种可广泛调节其从凸至凹模具表面的灵活工具来形成两个模具部件。
在将其形状由调节装置218所控制的调节表面213设定成所需的形状后，将扁平的或被预制成球面或复曲面形状的SMP材料以类似于在压缩过程中所使用的方式加入到灵活工具210中。即，用其中配置了SMP夹持器10的对准夹具来处理位于核心部件4和模塑表面213之间的SMP。一旦将SMP片12放置于灵活工具210中，并将SMP的温度升至SMP玻璃化转变温度或升至高于SMP玻璃化转变温度的温度后，在所需压力下用核心部件4向SMP片12加压使其与调节表面213相接触。然后将温度降低到低于SMP玻璃化转变温度的温度，优选地将其降至环境温度，直至SMP的温度降至低于其玻璃化转变温度的温度，然后将该核心部件4从SMP片12上抬起。然后，将处于与镜模部分相接触状态的SMP片12从灵活工具213上取下。重复进行同样的步骤以用形成第一模具部件(未表示出)形状的灵活工具来形成第一模具部件。
或者，作为上述方法的替代或除上述方法之外的附加方法，在将SMP片引入到该灵活模具中之前，将其形状由调节装置218所控制的调节表面213设置为所需形状，当SMP片与灵活模具相接触时，可以改变调节装置218。
在用灵活工具制备本发明模具的另一个供选择的实施方案中，可以用气流(未表示出)或通过向片12的表面218上抽真空(未表示出)来替代如图9所述的核心部件4。在实施方案中，用气压将片12压到模具表面213上，以使得片12成为模具表面213的形状，该模具的光学成形表面可以在片12的表面218或219上形成。如果该光学成形表面在片12的表面219上形成，则可以使用或不使用灵活工具210的层220。(实际上如果该没有任何层的调节装置的表面粗糙度足够低，则虽然这将使该调节装置的制造变得复杂，但即使该模具的光学成形表面是受该调节装置压缩的表面，该灵活模具的层也将是任选的)。优选的在用气压作为核心部件的实施方案中，SMP12的光学成形表面将不接触任何可将其表面缺陷带给该模具光学成形表面并从而带给用该模具所制备的镜片的固体表面。模具的光学成形表面，即与形成镜片的材料相接触的模具表面优选地具有至多约20纳米的均方根表面粗糙度。优选地认为用气压作为核心部件并且在该方法操作期间光学成形表面不接触任何固体的方法能提供最光滑的光学成形表面，这是因为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，其一般远低于20nm RMS。
注意到在使用其中核心部件是如前所示的空气加压或气压的压力机的实施方案中，该光学成形表面不被空气或气体所接触；但是，可以对该实施方案进行修改，使该光学成形表面是被空气或气体所接触的表面，从而提供刚才所描述的益处。此外，在任何使用优选地对SMP是惰性的气流的这些实施方案中，可以用该气流来对形成包含SMP的模具过程中的SMP进行加热和/或冷却。在这些实施方案中优选的气体是空气。但是，如果空气与所用的SMP反应，则可以选择使用一种低成本的惰性气体如氮气。
正如前面所述的其它实施方案那样，在特定的操作中，当形成模具部件时，通过调节装置的特定调节来将该灵活模具预调节到SMP片12所需的形状。该SMP片12可以被放置在夹持器10中并位于对准夹具15中。用该夹具使SMP片12相对于该灵活模具而言居中。将其边缘被位于对准夹具15中的夹持器10所夹紧的SMP片加热至高于其玻璃化转变温度的温度。该加热可以通过如下的方法来进行：通过传导，即直接加热，通过诸如提供带有加热工具的夹子的这些手段；通过对流，即用热气体；或通过辐射，例如红外(IR)线加热。在这些加热方法中，由于SMP被加热的速度而优选热辐射。通过使用真空或两种都采用而将被加热至其转变温度或高于其转变温度的温度的SMP材料用高压惰性气流进行处理。该气流的压力和速度是可以使SMP片呈现出由调节装置或模具表面所确定的形状，如果存在模具表面的话，其变成SMP12的侧面暴露于该气流。在一个供选择的实施方案中，可以补加一种真空源或用其替代该气流。一旦形成所需的形状，则通过除去该加热源来将SMP样品冷却至室温从而“锁定”所需的形状。将形成该隐形眼镜片模具一半的被夹紧的边缘松开并将所形成的SMP隐形眼镜模取下。
在本发明的另一个实施方案中，该包含SMP或SMA的镜模可以在包含一种作为机械磁领域变形工具的调节装置的灵活工具中被形成。在该实施方案中，第一磁表面接触该灵活工具的层。优选地，该磁表面是与该灵活工具的层互补的形状。该磁性表面可以用任何能经受得住模塑加工环境的磁性材料来制造，并且优选地是能物理或化学地与该灵活工具的非模塑表面进行结合的材料。适宜的材料非限制性地包括磁性钢铁、浇注或烧结的铝镍钴磁钢、焊接的或烧结的铁磁体、lodex、P-6合金、铜镍铁永磁合金、铜镍钴永磁合金、维卡钒钴铁磁性合金、铁钴钼永磁合金、铂钴、钴-稀土混合物等等以及它们的组合。或者通过选择合适的材料，该磁性表面可以是模塑表面。
将第二磁性表面与第一磁性表面足够接近以在第一磁性表面上产生一种磁力从而有效地将所需的形状赋予第一磁性表面，并且从而通过该第一磁性表面将所需形状赋予该灵活工具的模塑表面。可以用任何常规的定位方法来对第二磁性表面进行定位，所述的常规定位方法非限制性地包括机器臂、机械爪、可调节的机械臂、或类似物或它们的组合。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电磁体所形成。
图11表示了本发明的一个供选择的实施方案，在该方案中用来形成本发明模具部件的灵活工具的调节装置是一种磁领域的变形工具。模塑表面213具有可变形的部分215。非模塑表面214与第一磁性物质221相接触。通过机械臂223将第二磁性物质222与第一磁性物质221接近到足够的程度，所安装的臂是可移动的，从而使其可以沿着箭头所示的方向进行移动。通过物质222在物质221上产生一种磁力使物质221产生变形和可变形的模塑表面215。虽然没有表示出优选地具有反馈机理的灵活工具，但是用该类干涉(interferomic)技术将信息反馈到涉及该模塑表面、非模塑表面和模塑表面以及非模塑表面的位置和形状的调节装置中。
在另一个实施方案中，一种包含SMP的眼科模具可以被制造成混有内部调节器。内部调节器是该包含通过加热而可被激活的SMP的模具的不连续部分，可以对内部调节器分别进行加热以使得用来形成眼科产品的模具表面发生精确的改变。该精确的改变是由内部调节器的大小、内部调节器的组成、以及被加热的内部调节器的数目所控制的。图12、13和14表示了一种制备具有内部调节器的SMP材料的方法。在图12中，SMP被浇注到预制模具70中从而形成了形成于预制模具70内的预成型品79。(该方法不同于所述的从已经在一个扁平模具中进行了浇注的SMP片开始的其它方法，所述的SMP片优选地是在具有至少一个光学性质表面的双面扁平模具中进行浇注从而被形成的(即一种扁平的预成型品))。如图所示，预制模具70提供了一种球面的预成型品79，但是其也可以形成其它形状。该预制模具70包含两部分，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，例如金属或玻璃；但是，优选地至少在与第一部分75接触的表面上为预成型品79提供一种光学表面，因此应当用具有光学表面光洁度的金属或玻璃来形成该预制模具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，其为预成型品79的表面提供了一些凸起72。凸起72存在于与能提供该眼科模具的光学成形表面的表面相对的该预成型品79的表面上，从而使得该预成型品79开始发生变化。该凸起72具有从几微米至几百微米的大小。一旦在预制模具70中已经形成了该预成型品79，如图13那样将其取出并进一步进行加工。
然后优选地将该预成型品79放置在一种具有与预成型品79的形状相似的碗形缺口83的压缩夹具81中，将预成型品79放置在该缺口中。将该预成型品79的凸缘77通过夹紧工具(未表示出)夹在夹具81上。将该SMP的预成型品加热至高于其玻璃化转变温度的温度，然后将其在夹具81和形状与夹具81互补的杵之间压紧，夹具81和杵82都可以是球面、复曲面或其它形状。在维持该预成型品79总体形状的同时将夹具81和杵82压紧。随后将预成型品79冷却至低于其玻璃化转变温度的温度，并将其从夹具81中取出。该凸起72不再从预成型品79的表面上凸出，但是将在预成型品79上作为内部的调节器85而存在，如图14所示，其可用来改变预成型品79的光学成形表面84的形状。
杵82可以由已经进行了菱形点切削的金属(例如黄铜)和玻璃所制成以使其具有20nm RMS或更好的表面粗糙度。还可使用空气压缩代替杵82来对该SMP预成型品79和凸起72进行压缩。
该预成型品79可被用作眼科模具或被用来形成本发明的眼科模具。优选地形成该预成型品79的表面84以提供光学特性和/或优选地可以通过内部调节器85而改变该光学特性从而提供定制的光学特性。根据需要，可以使用图14中箭头86所示的局部热源将各个内部调节器85分别自加热到高于SMP Tg的温度上来改变该预成型品的表面84。这种局部热源86可以是CO2激光器、或一排微型的加热线圈。可以在被称为加热延停时间的时间内进行加热并且然后使该内部调节器85冷却至低于SMP Tg的温度。在对内部调节器85进行加热和冷却后，在被加热的内部调节器85的区域中表面84的形状将发生改变。对内部调节器85进行加热可以使其回复至原来的形状，恢复程度将部分或完全取决于总的加热时间。
优选地在如图14所示的灵活工具90内对内部调节器85进行加热。用夹紧工具(未表示出)将预成型品79夹在灵活工具90上。该灵活工具具有一排加热器86，该加热器是灵活工具中的调节装置。该灵活工具90还可以为受到压缩的预成型品提供一种模塑表面91以使得在该受热的内部调节器85回复到其最初的形状时，推动灵活模具90的模塑表面，从而推动并提升了该镜模79的表面84。因此，通过对内部调节器85中的一个或多个进行加热就可以获得所需的镜模形状。另一种供替代的选择是该调节装置可以是能通过计算机控制的自动机械进行移动并位于被加热的内部调节器下方的单加热器。
图14表示了在从灵活工具90中被取出来之后可用作眼科模具的预成型品79，通过热源86′对内部调节器85′进行加热，从而改变模具的表面84。
该预成型品或眼科模具的内部调节器及其余部分可以包含相同或不同的形状记忆聚合物。另一种供替代的选择是，该内部调节器可以包含一种形状记忆聚合物而该预成型品的其余部分可以包含不是形状记忆聚合物的，但能与该形状记忆聚合物相容的供选择的材料。
在可用来形成本发明模具的灵活工具中，输入到该调节装置的输入信号可以是并且优选地是所被制造的镜片所反映的眼睛的变形或像差。临床波前传感器如像差仪(aberroscopes)、Hartmann-Shack装置和能测量这些像差的镜阵列(mirror arrays)都是可以通过商业途径获得的。这些波前数据或所测定的像差可以用一系列数学系数如Zernike系数来表示，其可以形成驱动调节装置的输入信号。该调节装置可以改变该模具以将一种或多种光学特性传递到在该灵活工具内所形成的模具表面的全部或一部分上。该调节装置可以直接改变该模具或通过该灵活工具模塑表面可变形部分的变形来改变该模具。用以驱动该调节装置的适于对该信号进行处理和输入的软件配置是本领域普通技术人员的技能。
用波前传感器所获得的数据可以根据Zernike系数的形式来进行报告。然后将这种数据用数学的方法转化成高于或低于指定平均球面值的高度映射以获得光程差。然后用这些高度映射来决定要赋予该模具(以及其后的镜片)的形状。对于该模具的制造而言，这些高度映射优选地将决定该模具的光学临界表面的形状。
除光学特性外，可以用该灵活工具的模塑表面来将几何形态赋予第二模具部件或后弧线的光学临界表面，以使得形成于该模具内部的镜片具有基本与眼镜佩戴者的角膜的后表面相一致的后表面。后表面的该类修改还需要通过前弧线而对该前表面进行另外的修改。本发明模具的这种功能在隐形眼镜的制造中可以得到最大的利用。可以用常规的形态测量来获得眼镜佩带者角膜的局部解剖学数据。开始可以将这些数据用于未弯曲状态的柔软的隐形眼镜片上，然后当将该镜片放置到带眼镜人的眼睛中时再考虑镜片屈曲。
对于隐形眼镜而言，优选地用角膜数据来决定该镜片后表面的高度映射。可以用公知的方法来将角膜高度映射到镜片表面上。对于柔软隐形眼镜的制备而言，优选地完成该类映射以将镜片屈曲所引入的误差降到最低。在这种方法中，将角膜高度数据应用到未弯曲状态的柔软的隐形眼镜片上。然后将通过考虑该镜片的屈曲来对该高度数据进行转换。在将该数据用于模具的光学临界表面上时对该数据进行进一步的处理，优选用于后弧线镜模，以使得其对该隐形眼镜片的后表面具有所需的作用。
在这种方法中，从实际考虑，假设理想的角膜是球形的并且将实际的角膜高度及其最好的球形适配表示为f(x)和g(x)，函数g(x)是半径为Ra的球部分。一般而言，未弯曲的柔软的隐形眼镜片的半径Rb是球形的并且大于最好的球形适配g(x)的半径。第一步是将角膜高度f(x)转化成较大规模，以使最好的球形适配具有等于Rb的半径。简化该转化的一种方法是将函数f(x)在极坐标中表示为f(θ)。然后通过使用比例因子α＝Rb/Ra，角膜高度的放大可以被表示为：
f(1)(θ)＝αf(θ)
在第二步中，将该放大的角膜高度f(θ)按比例缩小以使得被该柔软的隐形眼镜片所覆盖的区域相当于角膜区域。在二维情况中，根据如下的关系来获得这种按比例的缩小：
f(2)(θ)＝α-1f(1)[(θ-π/2)/α+π/2]+Rb(1-1/α)
上述方程所给出的映射转换并不仅限于角膜和隐形眼镜片的后表面是球形的情况。更愿意使用真实的角膜和镜片曲率来计算作为镜片和角膜曲率半径之间比例的尺度参数α。在一般情况中，该尺度参数将是θ的函数，即α＝Rb(θ)/Ra(θ)＝α(θ)。
可以将上述变换推广到三维转换的情况中。在该类情况中，角膜高度可以用函数f(1)(θ，φ)来进行表示，其中θ和φ分别表示方位角和仰角。用如下的转换关系将最初的高度数据从曲率Ra(θ，φ)的半径按比例放大：
            f(1)(θ，φ)＝αf(θ，φ)
其中α＝Rb(θ，φ)/Ra(θ，φ)。
为了获得所需的镜片后表面，将函数f(1)(θ，φ)按比例缩小。但是，在三维情况中，在完成该缩放操作时有许多选项可进行选择以保留该类区域。例如，假定物质的变形是均匀放射状的，则该缩放可以通过仅对仰角进行缩放而保留最初的方位角来完成。这可以用如下的关系来进行表示：
f(2)(θ，φ)＝α-1f(1)[θ，(φ-π/2)/α+π/2]+Rb(1-1/α)
一旦通过一种所述的实施方案将模具变形成所需的形状，则然后用该模具来形成所需的眼科产品。因此，在另一个实施方案中，本发明提供了一种制备包含形状记忆聚合物的模具的方法，该方法包含、基本由以下步骤、和完全由以下步骤所组成：a.)提供一种包含调节装置的灵活工具；b.)调节所述的调节装置以将一种或多种光学特性赋予到形状记忆聚合物或合金的表面；c.)将形状记忆聚合物或合金的预成型品放置到所述的灵活工具中；d.)对所述预成型品的至少一些部分进行加热；和e.)将所述的预成型品进行冷却。
可以向如上所述的用于压力机的灵活工具中加入该形状记忆聚合物，即通过使用夹持器和对准夹具来引入。
可以将本发明的模具用于制备镜片的一种方法中。形成镜片的材料可以是任何适于形成镜片的材料。形成眼镜镜片材料的实例非限制性地包括聚碳酸酯，如双酚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橼酸三烯丙基酯、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们的组合。此外，形成镜片的物质可以是US 6,008,229中所描述的一种或多种氧化膦，该专利文献在这里被全部引入作为参考。
用于隐形眼镜片的形成镜片的适宜材料是用来形成硬的或软的隐形眼镜片的任何材料。该形成镜片的材料优选地是适于形成软隐形眼镜片的材料。用于形成软隐形眼镜片的材料的实例非限制性地包括硅氧烷弹性体、包含硅氧烷的大分子单体、水凝胶、包含硅氧烷的水凝胶等等以及它们的组合，其中所述的大分子单体非限制性地包括这些在US 5,371,147；5,314,960和5,057,578中所公开的物质，这些专利文献在这里被全部引入作为参考。更优选地，该表面是硅氧烷、或包含硅氧烷官能度的物质，非限制性地包括聚二甲基硅氧烷大分子单体、甲基丙烯酰氧基丙基聚烷基硅氧烷及其混合物、硅氧烷水凝胶或水凝胶，如etafilcon A。
用于形成眼内透镜的适宜材料非限制性地包括聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙基酯、惰性透明塑料、以硅氧烷为基础的聚合物等等以及它们的组合。
沉积在模具内的形成镜片的材料的固化可以用公知方法来完成，所述的方法非限制性地包括热固化、辐射固化、化学固化、电磁辐射固化等等或它们的组合。优选地，模塑是用紫外线或用可见光的全光谱来进行。许多形状记忆聚合物对于紫外线或可见光而言是透明的，这使得它们十分适宜用作眼科模具。
更特定地，适于对形成镜片的材料进行固化的条件将取决于所选择的材料和所要形成的镜片。对于镜片的制备而言，优选的固化条件为一种两步UV固化法，在该方法中先将模具组件暴露于低强度的紫外线中，然后将其暴露于高强度的紫外线中。低强度的UV光线是强度为约0.5至约50，优选约1至约5mW/cm2的UV光线。高强度的UV光线的强度为约50至约2000，优选地为约500至约1500mW/cm2。可以进行照射操作的波长可以是并且优选地是相同的。适宜的波长为约300至约450，优选约360至约400nm。进行低强度照射的时间将取决于所选择的镜片材料、所用任何引发剂的种类和数量、材料的粘度及其反应性基团的性质、以及UV光线的强度。在低强度的照射结束后，将该模具组件在适于将所形成的镜片完全彻底固化的条件下进行高强度的UV光线照射。由与决定低强度照射时间相同的因素来决定高强度照射的时间。高强度和低强度照射都可以是并优选地是以单独的连续照射方式来完成的。但是，还可以用UV照射和不照射交替的方式来完成该照射。可以在约10至约50℃和大气压的条件下来完成该低和高强度的聚合步骤，优选地在环境温度下来进行聚合。可以单独使用UV照射或将其与加热结合使用。
隐形眼镜片的聚合方法是公知的。在US 5,540,410中公开了适宜的方法，其在这里被整体引入作为参考。对于隐形眼镜的制备而言，优选的固化条件是用强度为约2至约10mW/cm2的UV光线对模具组件进行预固化。在预固化后，用强度为约0至约4.0mW/cm2的UV光线对该模具组件进行照射。适宜波长为约300至约500nm。低强度照射的时间将取决于所选择的镜片材料、所用任何引发剂的种类和数量、材料的粘度及其反应性基团的性质、以及UV光线的强度。预固化和随后的UV照射都可以是并且优选地是单独的连续照射。但是，还可以用UV照射和不照射交替的方式来完成该照射。该聚合步骤优选地是在约40至约75℃的温度和大气压的条件下完成的，优选地在氮气的覆盖下完成。总固化时间为约300至约500秒。一旦固化完成，则将所形成的镜片从该模具中取出。取决于镜片的材料，在使用前可以对该镜片进行进一步的加工。在现有技术公开了诸如水化、检查、和包装之类的另外的处理步骤。
在用于制备眼科产品后，该包含SMP或SMA的模具可以重新使用。将该SMP或SMA刚好加热至高于其玻璃化转变温度的温度并且优选地使回复至其预成型品的形状，将其压成一种片并进行冷却或在一种压缩夹具中进行压缩以回复至未变形的模具形状并使之进行冷却。可以用制备这里所述模具的任何方法来再次使用该SMP或SMA预成型品片。或者可以不将其恢复至预成型品的形状而是将该SMP和SMA模具重新成型。虽然该SMP和SMA模具优选地仅使用一次并然后回复预成型的形状，但是仔细操作时可以用它来形成许多镜片。
可以用该调节装置来使得该灵活工具回复至其最初的形状或呈现出用于制备另一种规定模具的另一种形状。另一种供替代的选择是在该灵活工具的模塑表面是SMP或SMA的情况中，该模塑表面的所有部分或一部分首先用该调节装置变形，被加热至高于该模塑表面材料的Tg温度之上的温度，随后被冷却，然后可被重新使用以形成另一种模具。
在本发明的一个实施方案中，可以用本发明的模具来制备适于矫正视力缺陷的任何镜片。但是，发现本发明的模具特别是可用来制备能用灵活工具来进行制备的镜片，其可以被定制来矫正具体眼镜佩戴者的低位和高位像差。图15是用本发明的模具制备该类眼镜片的方法的流程图。
在该方法的步骤401中，测定了眼镜佩戴者的特定信息。“特定信息”指的是矫正该眼镜佩戴者的低位像差所必需的信息。该信息非限制性地包括球、圆柱、轴、add power等等以及其组合。通过使用常规的眼睛测量装置或优选地通过使用波前传感器就可以获得该信息。任选地并优选地在步骤402中测定该眼镜佩戴者的光学数据。“光学数据”指的是高位视觉像差的测定。该类数据是用波前传感器获得的。最后，任选地并优选地在步骤403中测定患者的佩戴数据。对于隐形眼镜而言，该类数据非限制性地包括该眼镜佩戴者角膜的局部解剖学的测定。对于眼镜镜片而言，该类信息非限制性地包括佩戴高度、距离空间、瞳孔间距离等等或其组合。
然后用常规的定货手段将特定信息、光学数据、和患者佩戴数据(合起来被称为“定制信息”)送到眼镜制造商那里(404)，其中所述的常规定货手段非限制性地包括电话、传真发送、国际互联网网站等等及其组合。在一个优选的实施方案中，定货是由消费者用可与眼镜制造商的服务系统(网络服务器或网站)进行联系的任何方法通过眼镜制造商的国际互联网网站来进行的。用于与网站进行联系的适宜方法非限制性地包括个人电脑和调制解调器。因此，还是在一个实施方案中，本发明提供了一种制造定制眼镜的方法，该方法包含、基本由以下步骤组成、和由以下步骤组成：a.)由消费者用计算机系统将定制信息传递到眼镜制造商的服务系统上；b.)由眼镜制造商用包含使模塑表面(405)变形的调节装置的灵活工具制造至少一种模具部件；和c.)用所述的模具部件(406)制造镜片。
在制造眼镜时，眼镜制造商用全部或部分的定制信息驱动该灵活工具的调节装置来制造模具部件并优选地用该模具部件和另一种模具部件组合来制造佩带者的眼镜。“消费者”指的是眼镜镜片、隐形眼镜、眼内透镜或类似物质的定货人。眼镜定货人的实例非限制性地包括眼科医师、验光师、眼镜商、眼镜零售商、眼镜佩带者等等。本发明的方法优选地以一种商业-对-商业的体系来实行。
用来制备镜片的一个或多个模具部件可以包含形状记忆聚合物或形状记忆合金。另一种供替代的选择是可以将用本发明的形状记忆聚合物或形状记忆合金所制备的一种模具部件与用常规方法和材料所制备的第二种模具部件配对，其中所述的用常规方法和材料所制备的第二种模具部件是用例如在1999年5月5日所提交的序列号为09/305,886的美国专利申请和US 5,545,366中所公开和描述的热塑性材料的注塑法来进行制备的，这些专利文献在这都被引入作为参考，或者是用石英或玻璃所制成的可重复使用的模具来进行制备的。在一个实施方案中，该包含形状记忆聚合物或形状记忆合金的模具部件—一第二模具部件优选地可以用可根据眼镜佩带者的角膜表面信息来调节其模塑表面的灵活工具制造。第一模具部件(可以与该包含SMP或SMA的第二模具部件配对)可以提供普通的放大率矫正(powercorrection)即矫正散焦误差，其可以用可重复使用的模具部件或易于用注塑法进行制备的模具部件来制备。因此，本发明的模具可以包含一种包含SMP或SMA的模具部件和另一种不包含SMP或SMA的模具部件。该不包含SMP或SMA的模具部件可以是可重复使用的模具部件或可以是一次性的模具部件。
用如下的实施例来对本发明的范围进行举例说明。因为这些实施例仅是为了进行说明，所以不应当认为本发明会受到其限制。前两个实施例描述了制备优选的形状记忆聚合物的方法。
                          实施例1
通过将新癸酸乙烯酯(7％)、二乙烯基苯(1％)、以及苯乙烯(90％)以任意次序进行混合产生一种澄清的溶液来制备一种聚合反应混合物。然后向所得的溶液中加入过氧化苯甲酰(2％)(所有组分％都是重量百分比)。在使用前将所得的溶液放在冰箱中冷藏。为了制备该形状记忆聚合物(SMP)，用注射器将上面所制备的反应混合物注入到用两个通过用Viton垫片分离开的14″×14″的玻璃板制备的模具中。然后用夹子将两个玻璃板沿着边缘夹紧。该Viton垫片在该模具中也作为密封片。然后将该样品在维持大气压和温度为75℃的烘箱中加热24小时。在将样品固化特定的时间后，将其从烘箱中取出并立即将其转移到一个温水浴中。所用水的温度为约60℃。通过在该模具的边缘施加轻微的撬起的压力而在该温水中将所形成的SMP片脱模。然后将所释放出来的SMP片进行干燥并使之冷却至室温。
在这种聚合反应结束时获得一种透明的被固化形状记忆聚合物的预成型品片。
                          实施例2
通过将新癸酸乙烯酯(7％)、二乙烯基苯(1％)、以及苯乙烯(60％)以任意次序进行混合得到一种无色溶液来制备一种聚合反应混合物。然后向所得溶液中加入聚苯乙烯颗粒(30％)。然后将所得的混合物在室温下放置，偶尔进行搅拌直至所有的聚苯乙烯颗粒都被溶解而得到一种澄清的粘性溶液。然后向所得的溶液中加入过氧化苯甲酰(2％)(所有的组分％都是重量百分比)。将所得的混合物在室温下超声15分钟，得到一种澄清的溶液。在使用前将所得的溶液在冰箱中冷藏。为了制备该形状记忆聚合物(SMP)，用注射器将上面所制备的反应混合物注入到用两个通过用Viton垫片分离开的14″×14″的玻璃板制备的模具中。然后用夹子将两个玻璃板沿着边缘夹紧。该Viton垫片在该模具中也作为密封片。然后将该样品在维持大气压和温度为75℃的烘箱中加热24小时。在将样品固化特定的时间后，将其从烘箱中取出并立即将其转移到一个温水浴中。所用水的温度为约60℃。通过在该模具的边缘施加轻微的撬起的压力而在该温水中将所形成的SMP片脱模。然后将所释放出来的SMP片进行干燥并使之冷却至室温。
在这种聚合反应结束时获得一种透明的被固化形状记忆聚合物的预成型品片。
下面的实施例——实施例3和4描述了一种用压力机制备包含SMP的模具的方法。
                          实施例3
将一片厚度在0.65mm至0.85mm之间变化的聚降冰片烯SMP切割成与附图中所举例说明的夹持装置类型相适应的圆片。将该放置在夹持装置中的SMP圆片放置在图中所绘制样式的对准夹具中并将其放置在如图所示类型的基础曲线部件和核心部件之间。
将由此所形成的组件放置在一种加热板上并向核心部件顶部施加25磅的重量。将该SMP样品加热至略微高于其玻璃化转变温度的温度，然后向其施压。需要强调的是该温度高于SMP聚降冰片烯的固化温度。
使在核心部件和基础曲线部件之间进行压缩的该SMP圆片成为该基础曲线部件的形状。立即除去该25磅的重量和加热板，将装置冷却至环境温度并且将由此所形成的前弧线镜模取出。
将上述隐形眼镜片模具部件成形方法重复四次从而制备出五个模具部件。对用此方法所形成的隐形眼镜片模具部件进行分析以测定其曲率特性及其表面粗糙度。这是通过测量曲率，即以毫米为单位的半径以及测定结果以“PV”表示的其与形态的偏差来完成的。当乘以633纳米时，该值是以纳米为单位的模具部件的偏差度。这种测量是用一种Mark IV GPI XP干涉仪来进行的。以微米为单位，测量值表示为均方根粗糙度的表面粗糙度虽然是使用不同类型的干涉仪进行测定的，但也是用干涉仪进行测定的，使用的是New View 3D Surface干涉仪。
除了这些试验外，也测定了插入到所设置的SMP模具中的黄铜的半径和PV值。因为该SMP模具是由为特定的金属内插物所设计的单一基础曲线部件所形成的，所以这些值显然对所有五个模具都相同。
将这些试验和测量的结果概括地列于表1中。
                                   表1
            形成的金属内插物                    SMP模具
  模具序号    半径，mm     PV   半径，mm     PV   RMS，微米
    1     7.430     0.246          不能测定     0.379
    2     7.430     0.246     7.407     .0322     0.034
    3     7.430     0.246     7.403     5.678     0.062
    4     7.430     0.246     7.388     5.580     0.106
    5     7.430     0.246     7.396     2.628     0.144
实施例4
根据实施例3的描述，进行了另一个实施例，在该实施例中用与实施例1中所用的聚降冰片烯相同的片制成了四个阴性SMP隐形眼镜片半模具。但是，用四种不同的基础曲线部件对该四个模具进行制造。因此各模具是用不同的压力机进行成形的。
在本实施例中所报告的测量结果与在实施例3中所报告的结果相同，只是本实施例还用与实施例3中相同的仪器对该金属内插物的表面粗糙度进行了报告。但是本实施例还包括两种附加对比试验。第一种附加的对比试验是对用SMP模具所形成的SMP片的表面粗糙度的测定。这种测定是根据测定该SMP模具和金属内插物的表面粗糙度的方法来进行的。第二种附加的对比试验是另一种表面粗糙度的测定。但是，这种测定是与用现有技术的方法所制备的隐形眼镜片半模具的表面粗糙度进行比较的，其中所述的用现有技术的方法所制备的镜片模具是用非-SMP例如聚苯乙烯作为制备隐形眼镜片模具的材料来进行制备的。
本实施例的结果被概括地列于表2中。
                                   表2
                形成的金属内插物         所形成的塑料模具或片
  样品 半径，mm     PV      RMS，微米   半径，mm     PV   RMS，微米
扁平的SMP片     .544
  第一个SMP模具     7.429     .263     .025     7.424     2.207     .077
  第二个SMP模具     7.429     .261     .021 不能测定     .438
  第三个SMP模具     7.431     .137     .024     7.412     3.371     .056
  第四个SMP模具     7.429     .186     .028     7.427     1.672     .035
  聚苯乙烯模具     .031
上述实施方案和实施例对本发明的范围和主旨进行了举例说明。由这些实施方案和实施例得到其它的实施方案和实施例对于现有技术中的技术人员而言是显而易见的。这些其它的实施方案和实施例也在本发明考虑的范围之内。因此，本发明仅受所附的权利要求的限制。

Claims (26)

1.一种包含形状记忆聚合物或形状记忆合金的眼科模具。
2.如权利要求1所述的模具，其中所述的形状记忆聚合物选自降冰片烯均聚物、降冰片烯和烷基化酰亚胺的共聚物、降冰片烯和氰基酰亚胺的共聚物、降冰片烯和烷氧基化酰亚胺的共聚物、降冰片烯和单-或二酯化的酰亚胺的共聚物、降冰片烯和羧酸衍生物的共聚物、降冰片烯和二甲烷八氢萘的共聚物以及苯乙烯和乙烯基化合物的共聚物。
3.如权利要求2所述的模具，其中所述形状记忆聚合物是一种热固性树脂。
4.如权利要求3所述的模具，其中所述SMP是一种辐射固化的树脂。
5.如权利要求3所述的模具，其中所述热固性的形状记忆聚合物是苯乙烯和乙烯基化合物的共聚物。
6.如权利要求1所述的模具，其包含一种第一部件和一种第二部件。
7.如权利要求6所述的模具，其中所述模具是在一种压力机中制备的并且所述模具的所述第二部件是按照基础曲线部件的形状来形成的并且所述第一部件是按照前弧线部件的形状来形成的。
8.如权利要求7所述的模具，其中所述压力机包括与所述基础曲线部件或所述前弧线部件相互作用的核心部件。
9.如权利要求8所述的模具，其中所述基础曲线部件和所述前弧线部件是用金属形成的并且其中所述基础曲线和所述前弧线部件具有其均方根表面粗糙度不大于约20纳米的光学成形表面。
10.如权利要求7所述的模具，其中所述的核心部件是由气压所提供的。
11.如权利要求1所述的模具，其中所述形状记忆聚合物模具的一半模具是在所述的压力机中用如下的步骤来进行制备的，包括：
a)将形状记忆聚合物的预成型品放置在前弧线部件或基础曲线部件和核心部件之间；
b)将所述的预成型品加热至其玻璃化转变温度或高于其玻璃化转变温度但低于所述形状记忆聚合物的分解温度的温度；
c)提供一种足够引起所述形状记忆聚合物片呈现出所述的前弧线或基础曲线部件形状的压力；
d)将成形的所述形状记忆聚合物的温度降低到低于所述的玻璃化转变温度的温度；
e)将成形的所述形状记忆聚合物从所述的压力机中取出来。
12.如权利要求11所述的模具，其中在步骤d)中将所述的温度降至环境温度。
13.如权利要求11所述的模具，其中所述预成型品是在所述步骤(a)之前放置在夹持器中的所述形状记忆聚合物片并且随后到所述步骤e)时成形的所述形状记忆聚合物被从所述夹持器中取出来。
14.如权利要求1所述的模具，其进一步包含一个或多个模具部件，其中至少一个模具部件是用一种灵活工具来进行制备的，该灵活工具包含用来使所述模具部件成形的调节装置。
15.如权利要求14所述的模具，其中所述的调节装置是许多或一排同心管，并且所述的灵活工具进一步包含一个可变形的模塑表面。
16.如权利要求14所述的模具，其中所述的调节装置是许多或一排销子。
17.如权利要求14所述的模具，其中所述的调节装置是一排加热器。
18.如权利要求14所述的模具，其中所述形状记忆聚合物的一半是在所述灵活工具中用如下的步骤来进行制备的，包含：
a)将形状记忆聚合物的片放在其形状可由调节装置所决定的可变形的模塑表面和核心部件之间，在等于或高于所述形状记忆聚合物的玻璃化转变温度但低于其分解温度的温度下，在足够引起所述形状记忆聚合物片呈现出所述前弧线或基础曲线被调节表面的形状的压力下使其进行接触；
b)将所述成形的形状记忆聚合物的温度降低至低于所述玻璃化转变温度的温度；
c)移开与所述形状记忆聚合物片相接触的所述核心部件；和
d)将成形的形状记忆聚合物从所述灵活工具中取出来。
19.如权利要求18所述的模具，其中所述形状记忆聚合物片在所述步骤(a)之前被放置到夹持器中并且随后至所述步骤(d)时将所述成形的形状记忆聚合物从所述夹持器中取出。
20.如权利要求6所述的模具，其中至少一个模具部件的至少一个表面是由气压形成的，该气压将所述一个表面的相对面压到压力机或灵活工具的表面上。
21.如权利要求20所述的模具，其中所述灵活工具的所述表面是由许多同心管形成的。
22.如权利要求1所述的模具，其中所述模具是用以下步骤制备的，包含：
a)将形状记忆聚合物的片放置在调节装置上，进行设置来确定一种预先确定的形状，所述调节装置具有所需的形状；
b)将所述形状记忆聚合物片的温度升高到低于其分解温度但至少等于其玻璃化转变温度的温度；
c)以足够使所述形状记忆聚合物片形成所述调节装置的形状的压力向所述形状记忆聚合物片上喷射一种气流；
d)将所述成形的形状记忆聚合物的温度降低至低于所述玻璃化转变温度的温度；
e)将所述成形的形状记忆聚合物从所述调节装置中取出来。
23.如权利要求21所述的模具，其中在所述步骤(d)中将所述气流的温度降到环境温度。
24.如权利要求22所述的模具，其包括在步骤(c)中同时创造真空的步骤。
25.如权利要求1所述的模具，其还进一步包含内部的调节器。
26.如权利要求25所述的模具，其中所述模具是用如下的步骤制备的，包含：
a)对带有凸起的预成型品在所述预成型品的一个表面上进行压缩；
b)通过将各内部调节器加热到高于所述内部调节器Tg的温度来调节所选择的内部调节器，和
c)将所述内部调节器冷却。
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