DE60210798T2

DE60210798T2 - Giessformhälfte und giessform zur herstellung von kontaktlinsen

Info

Publication number: DE60210798T2
Application number: DE60210798T
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Hörner; Peter Hagmann
Original assignee: Novartis AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2022-10-19
Also published as: US20030077350A1; EP1439947A1; US6997693B2; DE60210798D1; ATE323592T1; EP1439947B1; WO2003035376A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießformhälfte und eine Gießform zur Herstellung von Kontaktlinsen.
In automatischen Verfahren zur Herstellung von Kontaktlinsen, insbesondere zur Herstellung von Kontaktlinsen, die kostengünstig in großen Mengen hergestellt werden sollen, werden die Kontaktlinsen vorzugsweise durch das sogenannte Form- oder Vollformverfahren hergestellt. In diesen Verfahren werden die Linsen zwischen zwei Gießformhälften in ihre endgültige Form gebracht, so daß weder eine anschließende Behandlung der Linsenoberflächen noch eine Nachbearbeitung des Randes notwendig ist. Formverfahren werden zum Beispiel in WO-A-87/04390 oder in EP-A 0 367 513 beschrieben.
In diesen bekannten Formverfahren wird die Geometrie der herzustellenden Kontaktlinse durch die Formhöhlung, die zwischen den Gießformhälften definiert ist, bestimmt. Der Rand der Kontaktlinse wird ebenso durch die Gießform gebildet, die normalerweise zwei Gießformhälften umfaßt. Die Geometrie des Randes wird durch die Kontur der beiden Gießformhälften in dem Bereich, in dem sie in Kontakt miteinander gelangen, bestimmt.
Zur Herstellung einer Kontaktlinse wird zuerst eine bestimmte Menge des fließfähigen Ausgangsmaterials in die Gießmatrizenhälfte eingebracht. Danach wird die Form geschlossen, indem die Gießpatrizenhälfte darauf aufgebracht wird. Normalerweise wird etwas mehr an Ausgangsmaterial eingebracht, so daß, wenn die Gießform geschlossen wird, der Überschuß in einen Überlaufbereich austritt, der außen an die Formhöhlung angrenzt. Die anschließende Polymerisation oder Vernetzung des Ausgangsmaterials findet durch Bestrahlung mit UV-Licht oder durch Wärmeeinwirkung oder durch ein anderes nicht thermisches Verfahren statt. In diesem Fall werden sowohl das Ausgangsmaterial in der Formhöhlung als auch das Überschußmaterial in dem Überlaufbereich gehärtet. Zur Erhaltung einer einwandfreien Trennung der Kontaktlinse von dem Überschußmaterial muß eine gute Verschließung und eine Verdrängung des Überschußmaterials in dem Kontaktbereich der beiden Gießformhälften erreicht werden. Nur in dieser Weise können fehlerfreie Kontaktlinsenränder erhalten werden.
Die Kontaktlinsen, die auf diese Weise hergestellt werden, sind biegsame, weiche Formteile mit einem Wassergehalt von mehr als 60 Gew.-%. Nach der Herstellung wird die Linse meßtechnisch überprüft, dann verpackt und einer Wärmesterilisation (z. B. bei 121 °C) in einem Autoklaven unterzogen.
Vorzugsweise werden Kunststoffe, wie beispielsweise Polypropylen, als Materialien für diese Gießformen oder Gießformhälften verwendet. Die Formen werden durch Spritzgießen hergestellt und nur einmal verwendet. Ein Grund dafür ist, daß die Gießformen oder Gießformhälften manchmal durch das Überschußmaterial verschmutzt, beim Ablösen der Kontaktlinsen zerstört oder beim Verschließen der Gießform in Teilbereichen irreversibel verformt werden. Die Gießformen werden insbesondere aufgrund der Anforderungen an die Qualität des Kontaktlinsenrandes nur einmal verwendet, da eine gewisse Verformung der Gießformen in deren Randbereich nicht mit Gewißheit auszuschließen ist.
US-A-5,508,317 beschreibt ein neuartiges Kontaktlinsenmaterial, welches eine bedeutende Verbesserung der polymerisierbaren Ausgangsmaterialien zur Herstellung von Kontaktlinsen darstellt. Das Patent offenbart eine wasserlösliche Präpolymer-Zusammensetzung, welche in die Formhöhlung gefüllt wird und anschließend photochemisch vernetzt wird. Das Präpolymer ist Träger von zahlreichen vernetzbaren Gruppen, und das Vernetzungsverfahren zeichnet sich durch seine hohe Geschwindigkeit aus, so daß eine fertige Kontaktlinse mit optischer Qualität innerhalb weniger Sekunden hergestellt werden kann, ohne daß ein anschließender Extraktions- oder Fertigbearbeitungsschritt erforderlich sind. Kontaktlinsen können durch das in dem Patent vorgestellte verbesserte Ausgangsmaterial mit wesentlich geringeren Kosten hergestellt werden, wodurch die Herstellung von Einwegkontaktlinsen ermöglicht wird.
EP-A-0 637 490 beschreibt ein Verfahren, durch welches eine weitere Verbesserung des Herstellungsverfahrens für Kontaktlinsen mit dem Präpolymer, das in US-A-5,508,317 beschrieben wird, erreicht werden kann. In diesem Fall wird das Ausgangsmaterial (Präpolymer) in eine Gießform, welche zwei Gießformhälften umfaßt, gefüllt, wobei die beiden Gießformhälften nicht in Kontakt miteinander stehen, sondern ein dünner Ringspalt zwischen ihnen angeordnet ist. Der Spalt ist mit der Formhöhlung verbunden, so daß das überschüssige Ausgangsmaterial (Präpolymer) in den Ringspalt ausfließen kann. Die Vernetzung des Ausgangsmaterials erfolgt durch Bestrahlung, insbesondere mit UV-Licht, wobei eine Begren zung der Bestrahlung der Formhöhlung beispielsweise durch eine Chrommaske erreicht wird. Folglich wird nur das Material, das sich in der Formhöhlung befindet, vernetzt, so daß ein hoher Reproduzierbarkeitsgrad der Randformen der Kontaktlinsen ohne vollständiges Verschließen der beiden Gießformhälften erreicht werden kann.
In der Praxis dieses Verfahrens werden wiederverwendbare Quarzglasformen verwendet, da sie aufgrund des wasserlöslichen Ausgangsmaterials schnell und effektiv von dem unvernetzten Präpolymer und anderen Rückständen gereinigt und nach der Herstellung einer Kontaktlinse getrocknet werden können. Außerdem zeichnet sich Quarzglas durch seine sehr gute UV-Durchlässigkeit sowie hohe Festigkeit und Beständigkeit aus. Ferner ist Quarz eine Substanz, die als Trägermaterial für Chrommasken in der UV-Lithographie etabliert ist.
In EP-A-0 941 829 werden die obigen Prinzipien für eine effiziente Herstellung von Kontaktlinsen erläutert. Zu diesem Zweck wird in EP-A-0 941 829 ein Formwerkzeug mit zwei Werkzeughälften vorgeschlagen, das dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht. Jede Werkzeughälfte weist mehrere Aufnahmen auf, in welche die entsprechenden Komplementärgießformhälften eingeführt werden, genauer gesagt beispielsweise Matrizengießformhälften in eine Werkzeughälfte und die zugehörigen Patrizengießformhälften in die andere Werkzeughälfte. Die Gießformhälften werden mit hoher Genauigkeit in die Aufnahmen geklemmt, und beim Schließen der Werkzeughälften werden die beiden Werkzeughälften und dementsprechend die Gießformhälften genau in Beziehung zueinander positioniert.
Eine solche Gießformhälfte, die in eine Aufnahme geklemmt ist, umfaßt in jedem Fall einen Halter, beispielsweise einen aus Messing hergestellten Halter, der einen Kanal und eine Wand, die den Kanal umgibt, aufweist. An einem Ende des Halters wird ein Einschub bereitgestellt, der von dem Halter aufgenommen wird und der eine Formgebungsfläche zur Bildung der Vorder- und Rückfläche der herzustellenden Kontaktlinsen aufweist. Der Einschub wird beispielsweise aus obigem Quarzglas hergestellt, wobei die oben bereits erwähnte Chrommaske beispielsweise auf den Einschub der Patrizengießformhälfte aufgebracht wird.
Die Schicht der auf das Quarzglas aufgebrachten Chrommaske weist eine Dicke von etwa 0,3 μm auf und wird vorzugsweise durch Verfahren, die in der Photolithographie oder UV-Lithographie bekannt sind, hergestellt. Jedoch ist herausgefunden worden, daß die in dieser Weise hergestellten Chrommasken häufig nicht die Nutzungsdauer aufweisen, die für ein automatisches Herstellungsverfahren erforderlich ist, und daß sich nach kurzer Zeit Schäden aufgrund der Ablösung der Chromschicht zeigen. Da die Herstellung von aus Quarz hergestellten Einschüben, auf die eine Chromschicht aufgebracht ist, jedoch sehr teuer ist, sollte die Nutzungsdauer der Gießformen sehr lang sein, damit ein kostengünstiges Verfahren gewährleistet werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Verbesserung einer allgemein verwendeten Gießform oder Gießformhälfte, derart, daß dieselbe Randqualität der Kontaktlinsen wie bei den vorherigen Gießformen oder Gießformhälften erreicht werden kann. Gleichzeitig sollten jedoch die technischen Herstellungskosten für die Gießformen oder Gießformhälften gesenkt werden, und folglich sollten weitere Kostensenkungen für die Herstellung von Kontaktlinsen ermöglicht werden.
Dieser Gegenstand wird durch die erfindungsgemäße Gießformhälfte oder die erfindungsgemäße Gießform, wie sie durch die Merkmale des entsprechenden unabhängigen Patentanspruchs definiert sind, erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Gießformhälfte oder der Gießform gehen aus den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche hervor.
Der Gegenstand wird insbesondere durch eine Gießformhälfte mit einem Halter und einem Einschub (ein darauf plaziertes Anbauteil wäre ebenso möglich), welcher an einem Ende des Halters angeordnet ist und mit dem Halter verbunden werden kann und welcher eine Formgebungsfläche zur Bildung der Vorder- und Rückfläche der herzustellenden Kontaktlinse aufweist, erreicht. Der Einschub besteht in dem Bereich der Formgebungsfläche aus einem Material, das für die Energie durchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial der Kontaktlinse vernetzt. Schließlich umfaßt die Gießformhälfte eine Maske, welche aus einem Material hergestellt ist, das für die Energie undurchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial vernetzt, zur räumlichen Begrenzung dieser Energie. Die Maske selbst umfaßt eine separate Einfassung, welche aus einem Material hergestellt ist, das für die Energie undurchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial der Kontaktlinse vernetzt, wobei die Einfassung den Randbereich der Formgebungsfläche des Einschubs einfaßt.
Sollten die Maskierungseigenschaften der Einfassung aus irgendeinem Grund, beispielsweise aufgrund eines Materialfehlers, nicht länger vollständig beibehalten werden, muß nur die Einfassung, welche schließlich ein abtrennbarer Teil ist, ausgetauscht werden und nicht, wie früher, beispielsweise die gesamte Quarzglasform mit der darauf aufgebrachten Chrommaske ausgetauscht werden, was kostspielig ist, da das Aufbringen der Chrommaske auf das Quarzglas ein ziemlich komplexes technisches Verfahren darstellt.
Eine separate Einfassung kann hinsichtlich ihrer Größe ebenso an den Teil des Einschubs mit der Formgebungsfläche (beispielsweise durch Drehen des Innendurchmessers der Einfassung auf einer Drehbank) angepaßt werden, falls die Größe der Einfassung und die des Teils des Einschubs mit der Formgebungsfläche nicht ganz optimal aufeinander abgestimmt sind. In einer vorteilhaften beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießformhälfte wird die Einfassung daher aus einem Material hergestellt, das bearbeitet werden kann.
Bei einer Entwicklung dieser Variante wird der Einschub ebenso in dem Bereich der Formgebungsfläche aus einem Material hergestellt, das bearbeitet werden kann, und das Material der Einfassung wird hinsichtlich seiner Bearbeitungseigenschaften derart gebildet, daß es mit demselben Schneidewerkzeug bearbeitet werden kann. Folglich ist es möglich, sowohl den Formgebungsteil als auch die Einfassung (beispielsweise zur Entfernung einer bestimmten Menge durch Drehen auf einer Drehbank) von Zeit zu Zeit nachzubearbeiten, beispielsweise immer dann, wenn Abweichungen der Größengenauigkeit (Geometrie) der Kontaktlinsen auftreten. In diesem Fall kann die nachbearbeitete Gießformhälfte (beispielsweise die nachbearbeitete Patrizengießformhälfte) zusammen mit der anderen Gießformhälfte (beispielsweise der nicht nachbearbeiteten Matrizengießformhälfte) ohne weitere Maßnahmen wiederverwendet werden, wie unten ausführlicher beschrieben wird. Der Einstellvorgang bei der Einstellung des Formwerkzeugs bleibt in diesem Fall derselbe wie im Fall einer nicht nachbearbeiteten Gießformhälfte, wie weiter unten erläutert wird.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießformhälfte wird eine separate Membran innerhalb des Halters nahe des Einschubs mit der Formgebungsfläche so angeordnet, daß sie sich genau stromaufwärts von dem Einschub in der Richtung des Energielaufs befindet. Die Membran besteht aus einem Material, das für die Energie undurchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial vernetzt. Die Membran weist den Effekt auf, die Energie, bereits kurz bevor sie den Formgebungsteil des Einschubs erreicht, zu begrenzen und, beispielsweise im Fall von UV-Licht als Vernetzungsenergie, höchstens einen leicht divergierenden UV-Lichtstrahl durch die Membran fallen zu lassen. Sollte der UV-Lichtstrahl dennoch leicht divergieren, wird das UV-Licht durch die Einfassung, welche den Teil des Einschubs mit der Formgebungsfläche einfaßt, endgültig an der erwünschten Stelle auf den erwünschten Umfang, d. h. insbesondere auf den Durchmesser der Kontaktlinse, begrenzt.
In einer Entwicklung dieser beispielhaften Ausführungsform wird die Membran aus einem Kunststoff, insbesondere einem spritzgießbaren Kunststoff, wie beispielsweise Polyphenylensulfon (PPSU, schwarz) hergestellt. Ein solches Material läßt sich gut verarbeiten, beispielsweise unter Verwendung einer Spritzgußtechnik oder der Ihating-Technik, und weist, wenn beispielsweise UV-Licht als die Energie verwendet wird, die das Ausgangsmaterial für die Kontaktlinsen vernetzt, die erforderliche UV-Lichtundurchlässigkeit auf.
Die Membran ist vorzugsweise ein Einschubteil, das, wenn in der Richtung des Energielaufs betrachtet, direkt an den Einschub angrenzend angeordnet wird, so daß der Einschub auf der Membran aufliegt. Das Einschubteil – die Membran – kann in diesem Fall anfänglich in den Halter gepreßt werden. Anschließend kann die Oberfläche der Membran (die des Einschubteils), auf welcher der Einschub oder das darauf plazierte Anbauteil zum Liegen kommt, auf der Drehbank bearbeitet oder flachgewalzt werden, beispielsweise um insbesondere genau auf einem Niveau zu sein, das dem Niveau der Auflagefläche des Halters, der die Membranoberfläche (des Einschubteils) einfaßt, entspricht. Der Einschub liegt dann sowohl auf der Auflagefläche der Membran (des Einschubteils) als auch auf der Auflagefläche des Halters, die dann selbstverständlich auf demselben Niveau liegen.
In einer Entwicklung der beispielhaften Ausführungsform der Gießformhälfte mit der Membran ist der Innendurchmesser der Membran kleiner als der Innendurchmesser der Einfassung, welche den Randbereich der Formgebungsfläche einfaßt. Stromabwärts von der Membran, wenn in der Richtung des UV-Lichtlaufs betrachtet, kann der UV-Lichtstrahl immer noch eine gewisse Divergenz aufweisen, bis er durch den Bereich mit der Formgebungsfläche in dem Einschub auf das Ausgangsmaterial für die Kontaktlinsen auftrifft. Der Innendurchmesser der Membran wird daher so gewählt, daß er kleiner ist als der Innendurchmesser der Einfassung, damit, selbst unter Berücksichtigung einer gewissen Divergenz des Lichtstrahls, soweit wie möglich kein UV-Licht auf das Ausgangsmaterial außerhalb des erwünschten Bereichs auftrifft. Die Einfassung selbst, welche selbstverständlich, wie auch das Ringeinschubteil, aus einem Material, das für UV-Licht (für die Vernetzungsenergie) undurchlässig ist, hergestellt ist, begrenzt den Lichtstrahl noch einmal, genauer gesagt, direkt an der Stelle, wo das UV-Licht auf das Ausgangsmaterial für die Kontaktlinsen auftrifft.
In einer weiteren vorteilhaften beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießformhälfte wird der Teil des Einshubs, auf dem der Bereich mit der Formgebungsfläche bereitgestellt ist, ebenfalls aus Kunststoff hergestellt. Dadurch können Teile mit einer Formgebungsfläche, die kostengünstig hergestellt werden können, verwendet werden.
Beispielsweise kann Polymethylmethacrylat (PMMA), das eine angemessene Durchlässigkeit für UV-Licht als Vernetzungsenergie aufweist, als Material für den Teil des Einschubs mit der Formgebungsfläche verwendet werden. Die Einfassung besteht beispielsweise aus Messing. Diese Materialien sind in diesem Grad vorteilhaft, weil sie bereits für ihre Eignung bei der Herstellung von Kontaktlinsen bekannt sind und weil sie ebenfalls in einem gewissen Grad ähnliche Eigenschaften in bezug auf ihre Bearbeitbarkeit aufweisen, so daß dasselbe Werkzeug zur Bearbeitung sowohl von dem Teil mit der Formgebungsfläche als auch der Einfassung verwendet werden kann.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein Verschluß, der für die Energie durchlässig ist, welche das Aufgangsmaterial vernetzt, an dem Ende des Halters bereitgestellt, der von dem Einschub abgewendet ist. Ein Zweck eines solchen Verschlusses ist das Verhindern von Verschmutzungen im Inneren des Halters, die Brechungseffekte auf das Auftreffen von UV-Licht auf das Ausgangsmaterial haben können. Wenn der Verschluß auch für sichtbares Licht angemessen durchlässig ist, ist eine anfängliche Prüfung der Kontaktlinse auf Einschlüsse (beispielsweise Blasen) hin ebenso möglich, während sie noch in der Form liegt, was noch erläutert wird.
Die erfindungsgemäße Gießform zur Herstellung von Kontaktlinsen umfaßt eine Patrizengießformhälfte und eine Matrizengießformhälfte, die eine Formgebungsfläche aufweisen, welche die Rück- bzw. die Vorderfläche der Kontaktlinse formt, und die in geschlossenem Zustand eine Formhöhlung zwischen ihnen definieren, welche im wesentlichen die Form der Kontaktlinse definiert. Mindestens eine Gießformhälfte, vorzugsweise die Patrizengießformhälfte, wird gemäß eines der im obigen beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen gebildet.
Weitere vorteilhafte Verbesserungen gehen aus den beispielhaften Ausführungsformen hervor, die mit Hilfe der Zeichnung unten beschrieben werden, worin:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Gießform nach dem Stand der Technik zeigt;
2 eine stark vergrößerte Darstellung des Details, das in 1 durch II gekennzeichnet ist, zeigt;
3 ein Detail eines Formwerkzeugs zur effizienten Herstellung von Kontaktlinsen nach dem Stand der Technik, mit einer beispielhaften Ausführungsform einer Matrizengießformhälfte, zeigt;
4 eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Patrizengießformhälfte im Schnitt darstellt;
5 eine Draufsicht auf die Gießformhälfte gemäß 4 zeigt;
6 eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießform im Schnitt, mit einer Patrizengießformhälfte und einer Matrizengießformhälfte, darstellt; und
7 ein Formwerkzeug mit zwei Werkzeughälften zeigt, wobei in jeder Werkzeughälfte mehrere Patrizen- bzw. Matrizengießformhälften angeordnet sind.
Die in 1 dargestellte Gießform nach dem Stand der Technik ist für die Herstellung von Kontaktlinsen aus einem flüssigen Ausgangsmaterial bestimmt, welches durch UV-Strahlung polymerisiert oder vernetzt werden kann. Sie umfaßt die Gießform 1 und die Energiequelle 2a, hier eine UV-Lichtquelle, und ebenso das Mittel 2b, welches die Energie, die durch die Energiequelle 2a bereitgestellt wird, auf die Form in Form des im wesentlichen Parallelstrahls 3 richtet. Die Energiequelle 2a und das Mittel 2b können selbstverständlich auch kombiniert werden, um ein einziges Bauteil zu bilden.
Die Gießform 1 umfaßt die zwei Gießformhälften 11 und 12, die beide eine gekrümmte Formgebungsfläche 13 bzw. 14 aufweisen, die zusammen die Formhöhlung 15 definieren, welche ihrerseits die Form der herzustellenden Kontaktlinse bestimmt. Die Formgebungsfläche 13 der Gießformhälfte 11, die durch den oberen Teil der Zeichnung dargestellt ist und die als „Patrizen"-Gießformhälfte bekannt ist, ist konvex und bestimmt die Rückfläche der Kontaktlinse, deren Randbereich an der Formgebungsfläche 13 angrenzt. Umgekehrt weist die Formgebungsfläche 14 der anderen Gießformhälfte 12, die entsprechend als „Matrizen"-Gießformhälfte bezeichnet ist, eine konkave Form auf und bestimmt die Vorderfläche der herzustellenden Kontaktlinse, deren Randbereich wiederum an der Formgebungsfläche 14 angrenzt.
Die Formhöhlung 15 ist nicht vollständig abgesperrt oder verschlossen, aber in der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist sie in dem Bereich ihres peripheren Randes ringsum offen und definiert den Rand der herzustellenden Kontaktlinse, und sie ist in Verbindung mit dem relativ engen Ringspalt 16. Der Ringspalt 16 wird durch die planare Formwand 17 auf der Patrizengießformhälfte 11 und die planare Formwand 18 auf der Matrizengießformhälfte 12 begrenzt oder gebildet. Um zu verhindern, daß sich die Form vollständig schließt, sind Abstandsmittel auf der Matrizengießformhälfte 12 bereitgestellt, beispielsweise in Form von mehreren Abstandsschrauben 19a und 19b, die zusammen mit dem Hals oder Flansch 20 der Patrizengießformhälfte 11 wirken und die beiden Gießformhälften in so einem Abstand halten, daß der Ringspalt 16 gebildet wird. Die Gießform kann auf gewohnte Weise geöffnet und geschlossen werden, beispielsweise mittels einer Schließeinheit, die hier nur durch das Pfeilsymbol 1a angegeben ist. Die Einstellung des Abstands der beiden Gießformhälften 11 und 12 zur Kompensierung der Schrumpfung kann beispielsweise auch mittels dieser äußeren Schließeinheit stattfinden.
Die Maske 21, die für UV-Licht undurchlässig ist (oder zumindest nur sehr schwach durchlässig ist im Vergleich zur Durchlässigkeit des Materials für die Gießform oder Geißformhälfte), wird auf der Formwand 17 in dem Bereich des Ringspalts 16 bereitgestellt, erstreckt sich bis zur Formhöhlung 15 und schirmt, mit Ausnahme derselben, alle restlichen Teile, Hohlräume oder Oberflächen der Gießform 1, die mit dem Ausgangsmaterial, das hier flüssig und unvernetzt ist und möglicherweise Überschußmaterial darstellt, in Kontakt kommen oder kommen könnten, gegen die Strahlungsenergie ab.
In der Praxis wird die Patrizengießformhälfte 11 beispielsweise aus Quarzglas hergestellt und ist wiederverwendbar. Die Maske 21 ist eine dünne Chromschicht, welche auf das Quarzglas durch Verfahren, die beispielsweise aus der Photolithographie oder UV-Lithographie bekannt sind, aufgebracht wird.
2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Aufbaus der Gießform 1 in dem Übergangsbereich zwischen der Formhöhlung 15 und dem Ringspalt 16. Die Formhöhlung 15 weist hier, im Sinne eines Beispiels, eine Form auf, die der typischen Randgeometrie der sogenannten weichen Kontaktlinse CL entspricht. Der Rand der Formhöhlung, und somit der Linse, wird hier durch die beiden Wandbereiche 22 und 23, die im rechten Winkel zueinander liegen, gebildet, welche auf der Patrizengießformhälfte bzw. der Matrizengießformhälfte ausgebildet sind. Die Breite und Höhe dieser zwei Wandbereiche und der Randbereiche der Kontaktlinse, welche durch diese definiert ist, sind als X bzw. Y bezeichnet. In der Praxis kann der Rand der Linse auch abgerundet sein. Wie aus der Zeichnung klar ersichtlich ist, reicht der zylindrische Wandbereich 23 der Matrizengießformhälfte 12 nicht ganz bis zu dem planaren Wandbereich 22 oder dem Wandbereich 17 der Patrizengießformhälfte 11, der nahtlos an diesen angrenzt, sondern ist um den Wert Δy niedriger, so daß der Ringspalt 16 zwischen dem Wandbereich 17 und dem Wandbereich 18 der beiden Formhälften gebildet wird oder frei bleibt.
Die Maske 21, die auf dem Wandbereich 17 der Patrizengießformhälfte 11 bereitgestellt wird, reicht horizontal bis zu der Erweiterung 23a des Wandbereichs der Matrizengießformhälfte 12. Wenn das UV-Licht, das die Vernetzung in Form des Parallelstrahls 3 bewirkt, vertikal zu dem Wandbereich 22 oder 17 oder parallel zu dem zylindrischen Wandbereich 23 einfällt, ist der Raum, der sich vertikal unterhalb der Maske 21 befindet, geschlossen, und es kann nur das Ausgangsmaterial, das sich in der Formhöhlung 15 befindet, die innerhalb der imaginären Erweiterung der Wand 23a liegt, vernetzt werden, und ein sauber bearbeiteter, gratfreier Linsenrand, der keine mechanische Nachbearbeitung erfordert, wird gebildet. Nachdem die auf diese Weise hergestellte Kontaktlinse aus der Form entfernt worden ist, wird das noch haftende unvernetzte Material mittels eines geeigneten Lösungsmittels, das in Abhängigkeit von dem Material einfach Wasser sein kann, weggespült.
Ein Detail der Werkzeughälfte eines Formwerkzeugs nach dem Stand der Technik, bei dem von den oben beschriebenen Prinzipien Gebrauch gemacht wird, ist aus 3 ersichtlich. Sie zeigt die Matrizengießformhälfte 4, die in einer Aufnahme der Werkzeughälfte liegt, und den Halter 40 umfaßt, worin der Einschub 41 bereitgestellt ist, welcher die Formgebungsfläche 410, hier zur Formung der Vorderfläche einer Kontaktlinse, aufweist. Der Halter 40 ist mit Hilfe von Klemmitteln mit hoher Genauigkeit in die Aufnahme geklemmt. Im Fall der entsprechenden Patrizengießformhälfte wird die im obigen beschriebene Chrommaske auf dem Einschub, der aus Quarzglas besteht, aufgebracht.
Eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gießformhälfte in Form der Patrizengießformhälfte 5 wird dann als Längsschnittdarstellung in 4 gezeigt. Sie zeigt den Halter 50, der beispielsweise aus Messing besteht und der den Kanal 500 sowie die Wand 501, die diesen Kanal einfaßt, aufweist. 4 zeigt ebenso den Einschub 51, der an einem Ende des Halters 50 angeordnet ist und mittels der Schrauben 502 an dem Halter 50 befestigt ist.
Der Einschub 51 umfaßt einen Bereich mit der Formgebungsfläche 510, welche hier auf einem separaten Teil 511 gebildet ist, das vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus Polymethylmethacrylat (PMMA), hergestellt ist. Es kann jedoch auch aus Glas, insbesondere aus Quarzglas, hergestellt sein. Das separate Teil 511 mit der Formgebungsfläche 510 ist in eine Ringeinfassung 512 eingeschlossen, die beispielsweise aus Messing besteht und sich um den Randbereich der Formgebungsfläche 510 erstreckt, d. h. um das separate Teil 511 herum.
Die Membran 52, die als ein separates Ringeinschubteil ausgebildet ist, ist innerhalb des Halters 50, direkt an den Einschub 51 angrenzend, angeordnet, und liegt genau stromaufwärts von dem Einschub 51, wenn in der Richtung des UV-Lichtlaufs betrachtet. Die Membran 52 wird aus einem Material, das für UV-Licht undurchlässig ist, insbesondere aus einem spritzgießbaren Kunststoff, wie beispielsweise Polyphenylensulfon (PPSU, schwarz), hergestellt. Bei der Herstellung dieser Gießformhälfte 5 wird die Membran 52, die als Einschubteil gebildet ist, in den Halter 50 gepreßt, und anschließend wird die Oberfläche 520 der Membran 52, die an den Einschub 51 angrenzt, auf dasselbe Niveau wie die Auflagefläche 503 des Halters 50 auf der Drehbank abgeflacht. Anschließend wird der Einschub 51 in den Halter 50 eingesetzt und mittels der drei Schrauben 502 (siehe Schraubenlöscher 502a in 5) mit dem Halter 50 verbunden. Der Einschub 51 liegt in diesem Fall sowohl auf der Auflagefläche 503 des Halters 50 als auch auf der Fläche 520 der Membran 52 auf. Die Membran 52 bewirkt folglich nicht nur die Begrenzung des UV-Lichts, sondern verbessert auch die mechanische Stabilität der Auflage für den Einschub 51.
Die beispielhafte Ausführungsform der Membran 52, die hier zunächst dargestellt wird, weist einen zylindrischen Abschnitt 521 auf, an den in der Richtung des Einschubs 51 der leicht kegelige Teil 522 angrenzt. Dieser leicht kegelige Teil 522 weist insbesondere die Funktion auf, das UV-Licht, das möglicherweise an dem Abschnitt in den Bereich der Formgebungsfläche 510 reflektiert wird, zu reflektieren und nicht beispielsweise in einer Richtung außerhalb dieses Bereichs, was auch der Grund dafür ist, daß nur ein leichter Kegel bereitgestellt wird. Der Innendurchmesser D1 der Membran 52 am Ende des Kegels, der dem Einschub 51 zugewandt ist, ist etwas kleiner als der Innendurchmesser D2 der Einfassung 512. Die Einfassung 512 begrenzt das UV-Licht räumlich endgültig auf den Bereich der Formgebungsfläche 510, welche die geometrische Form der Rückfläche der Kontaktlinse bestimmt, genauer gesagt endgültig auf die Stelle, wo der UV-Lichtstrahl auf das Ausgangsmaterial der Kontaktlinsen auftrifft. Eine geringe Divergenz des UV-Lichtstrahls nach dem Passieren der Membran 52 wird folglich durch die Einfassung 512 noch einmal endgültig auf die Stelle begrenzt, auf der er auf das Ausgangsmaterial auftrifft, so daß UV-Licht nur in dem Bereich der Formgebungsfläche 510 auf das Ausgangsmaterial auftrifft.
Am anderen Ende des Halters 50, also an dem Ende, das von dem Einschub 51 wegzeigt, wird der Verschluß 53 für den Kanal 500 bereitgestellt. Der Verschluß 53 umfaßt hier die Scheibe 530, die beispielsweise aus Quarzglas hergestellt ist, das UV-lichtdurchlässig ist, den O-Dichtring 531 sowie den Niederhalter 532 mit einem Außengewinde, welches in ein entsprechendes Innengewinde in dem Halter 50 eingeschraubt werden kann, so daß der Kanal 500 dicht verschlossen ist und keine Verschmutzung eindringen kann. Das Quarzglas eignet sich aufgrund seiner UV-Durchlässigkeit nicht nur als Material für die Scheibe 530, sondern es ermöglicht (aufgrund seiner Durchlässigkeit für sichtbares Licht) insbesondere auch eine erste Prüfung der Kontaktlinse auf Einschlüsse hin (beispielsweise Blasen), während die Gießform noch geschlossen ist, d. h. durch die Scheibe 530.
6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießform 7, wie sie beim Aufbau, insbesondere beim Aufbau des Formwerkzeugs (siehe auch 7, die noch erklärt wird), dargestellt wird. Die Patrizengießformhälfte 5a in 6 wird auf ähnliche Weise wie die obenbeschriebene Patrizengießformhälfte 5 auf Basis der 4 gebildet.
Zusätzlich wird die Matrizengießformhälfte 6, die im Prinzip eine ähnliche Konstruktion wie die Patrizengießformhälfte hat, bereitgestellt. Insbesondere umfaßt die Matrizengießformhälfte 6 ebenso einen Halter 60, worin ein Einschub 61 liegt, der eine Formgebungsfläche 610 aufweist, welche die Form der Vorderfläche der herzustellenden Kontaktlinse bestimmt. Die Matrizengießformhälfte 6 weist ebenso einen Verschluß 63 für den Kanal 600 mit einer Scheibe 630, die beispielsweise aus Quarzglas hergestellt ist, auf, der den Kanal 600 mit Hilfe eines O-Dichtrings 631 und eines Niederhalters 632 verschließt. Im Fall dieser Gießform 7 ist eine anfängliche Prüfung der Kontaktlinsen auf Einschlüsse (beispielsweise Blasen) hin insbesondere, noch während die Gießform 7 geschlossen ist, möglich, was deutlich sichtbar ist, da der Lichtlauf durch die beiden Gießformhälften 5a und 6 sowie durch die hergestellte Kontaktlinse ungestört ist.
Die Membran 52a der Patrizengießformhälfte 5a der Gießform 7, die als Ringeinschubteil gebildet ist, ist in 6 etwas anders gebildet als in der beispielhaften Ausführungsform der Patrizengießformhälfte 5 in 4, hat aber dieselbe Funktion. Darüber hinaus ist der Einschub 51a der Gießformhälfte 5a auch dahingehend anders gebildet, daß die Innenfläche des Einschubs 51a nicht annähernd parallel in der gleichen Richtung wie die (äußere) Formgebungsfläche des Einschubs 51a verläuft, wie es in der beispielhaften Ausführungsform der Gießformhälfte 5 in 4 der Fall ist. In der beispielhaften Ausführungsform der Gießformhälfte 5a gemäß 6 liegt eher der Fall vor, daß die Innenfläche des Einschubs 51a eine flache Form aufweist. Im Prinzip sind beide beschriebenen Varianten möglich; welche Variante bevorzugt wird, hängt von den jeweiligen Materialien, die für die Einschübe 51 und 51a gewählt werden, von der UV-Durchlässigkeit und von den Anforderungen an die mechanische Stabilität des Einschubs usw. ab.
6 zeigt ebenso den Abstandhalter 8, der hier als Ring gebildet ist und zwischen den beiden Gießformhälften 5a und 6 beim Aufbau des Werkzeugs 9 angeordnet wird und der beim Aufbau eine wichtige Rolle spielt. Der Abstandhalter 8 ist ein Teil mit hoher Genauigkeit, das eine sehr niedrige Toleranz aufweist und sicherstellt, daß sich die beiden Gießformhälften 5a und 6 in einem genau definierten Abstand voneinander befinden. In diesem Zustand werden die entsprechende Patrizengießformhälfte 5 oder 5a und die entsprechende Matrizengießformhälfte 6 mit hoher Genauigkeit in die Aufnahme der entsprechenden Werkzeughälfte 90 und 91 des Werkzeugs 9 geklemmt (siehe 3 und 7).
Zu diesem Zweck muß das in 7 dargestellte Werkzeug geschlossen werden. Nachdem die verschiedenen Gießformhälften 5 oder 5a und 6 in die Aufnahmen der Werkzeughälften 90 bzw. 91 geklemmt worden sind, kann das Werkzeug 9 wieder geöffnet werden, und die Abstandhalter 8 können entfernt werden, weil die Gießformhälften 5 oder 5a und 6 dann in der entsprechenden Werkzeughälfte 90 bzw. 91 derart geklemmt sind, daß sie sich sehr genau in dem erwünschten Abstand voneinander befinden, wenn das Werkzeug 9 geschlossen ist, weil die Gießformhälften 5 oder 5a und 6 selbstverständlich vorher in die entsprechende Werkzeughälfte 90 bzw. 91 genau in diesem Abstand voneinander (Abstandhalter 8) mittels des Werkzeugs 9 geklemmt worden sind, das während des Aufbaus des Werkzeugs 9 geschlossen war. Wenn sich das Werkzeug 9 im geschlossenen Zustand befindet, ist die Formhöhlung, welche zwischen den beiden Formhälften 5 oder 5a und 6 liegt und welche die Form der Kontaktlinsen definiert, an dem Rand leicht geöffnet, d. h. es liegt ein Ringspalt vor (siehe Beschreibung weiter oben), durch den überschüssiges Ausgangsmaterial in die Formhöhlung fließen kann.
Sobald die Gießformhälften 5 oder 5a und 6 endgültig in die beiden Werkzeughälften 90 und 91 geklemmt sind und die Abstandhalter 8 entfernt worden sind, kann das Werkzeug 9 geschlossen werden, nachdem das Ausgangsmaterial in die Matrizengießformhälften 6 oder in den Einschub 61 mit dem geöffneten Werkzeug 9 verteilt worden ist. Da normalerweise ein Überschuß an Ausgangsmaterial eingebracht wird, tritt der Überschuß durch den Ringspalt aus, aber das überschüssige Material kann ebenso durch den Ringspalt wieder zurück in die Formhöhlung fließen. Wenn das Werkzeug 9 geschlossen wird, wird die Werkzeughälfte 91, in der die Patrizengießformhälften 5 und 5a geklemmt sind, durch die Werkzeughälfte 91 verschlossen, die über dem Gelenk 92 gedreht wird. Das Drehen findet mit Hilfe der als solches bekannten Bewegungsführung 93 statt, wobei die beiden Werkzeughälften 90 und 91 durch den Haltehebel 94 im geschlossenen Zustand zusammengehalten werden. Auf den einander zugewandten Oberseiten der Werkzeughälften 90 und 91 sind die Kontaktflächen 95 (hier vier auf jeder der Werkzeughälften 90 und 91, wobei in jedem Fall nur drei sichtbar sind) bereitgestellt, die zum Aufeinanderliegen kommen, wenn das Werkzeug 9 geschlossen wird. Eine genaue Ausrichtung der beiden Werkzeughälften 90 und 91 während des Schließens und folglich eine genaue Ausrichtung der Gießformhälften 5 oder 5a und 6 in bezug zueinander wird mit Hilfe der Positionierschrauben 96 und der entsprechenden Positionierbuchsen 97 erreicht, wobei die Positionierschrauben 96 auf der einen Werkzeughälfte 91 und die Positionierbuchsen 97 auf der anderen Werkzeughälfte 90 bereitgestellt sind und wobei die Positionierschrauben 96 in die Positionierbuchsen 97 eindringen, wenn das Werkzeug geschlossen wird.
Im Prinzip kann die genaue Ausrichtung der Gießformhälften in bezug zueinander auch auf eine andere Weise stattfinden; es sind viele Möglichkeiten dafür aus dem Stand der Technik bekannt. Die obige Beschreibung der genauen Ausrichtung von Werkzeughälften, in denen einzelne Gießformhälften mit hoher Genauigkeit geklemmt sind, stellt nur einen von zahlreichen möglichen Wegen dar, mit denen eine Ausrichtung von Komplementärgießformhälften in bezug zueinander erreicht werden kann.
Wenn beispielsweise die Patrizengießformhälfte 5a nachbearbeitet werden muß, weil beispielsweise die damit hergestellte Kontaktlinse eine Größenungenauigkeit der Kontaktlinsenrückfläche aufweist, kann die gesamte „End"-Fläche der Patrizengießformhälfte 5a, die auf die Matrizengießformhälfte 6 (Einschub zusammen mit der Einfassung und dem Außenhalter) zeigt, mittels einer Drehbank bearbeitet werden, bis sie wieder die erwünschte vorgegebene Geometrie mit einer Größengenauigkeit über die gesamte „End"-Fläche aufweist. Der Aufbauvorgang während des Aufbaus von dem Werkzeug 9 bleibt, wie oben beschrieben, unverändert, weil sowohl die „End"-Fläche der Einfassung um den Randbereich der Formgebungsfläche als auch die entsprechende „End"-Fläche der Einfassung, die um letztere angeordnet ist, selbstverständlich um den gleichen Wert auf das gleiche Niveau mittels der Drehbank bearbeitet worden sind und der Abstandhalter 8 während des Aufbaus auf diesen beiden „End"-Flächen aufliegt. Die restlichen „End"-Flächen werden ebenfalls mittels der Drehbank in ihre entsprechende vorgegebene Geometrie gebracht, so daß die Gießformhälfte 5a in so einem Nachbearbeitungsvorgang insgesamt hinsichtlich ihrer Gesamtlänge etwas gekürzt wird (genauer gesagt um den Wert des mittels einer Drehbank bearbeiteten Materials), aber die Gesamt-„End"-Fläche wird in ihre vorgegebene Geometrie zurückgeführt.
Als Materialien für die Einschübe, die UV-lichtdurchlässig sind, welche für die Gießformhälften verwendet werden, kommen insbesondere die Materialien PMMA GS 2458 von Röhm GmbH Chemische Fabrik, Kirchenallee, D-64293 Darmstadt; Oroglas VS UVT glasklar von Polymerland Kunststoff GmbH, Industriestrasse 28a, D-68519 Viernheim; Lucryl G77 von BASF Aktiengesellschaft, D-67056 Ludwigshafen; Zeonex von Nippon Zeon Co., Ltd, Furakawa Sogo Building 2-6-1 Marunochi Chioda-ku, Tokyo 100, Japan; sowie Tobas von Ticona GmbH, Lyoner Str. 38, D-60528 Frankfurt/Main in Betracht.
Als Materialien für die Membran kommt insbesondere das bereits erwähnte Polyphenylensulfon PPSU, schwarz, von Ensinger GmbH & Co., Technische Kunststoffe, Rudolf-Diesel-Strasse 8, D-71154 Nurfingen, sowie POM (Polyoxymethylen) von derselben Firma, und in ähnlicher Weise beispielsweise poliertes Messing oder geschwärztes Aluminium in Betracht.
Abgesehen von dem bereits erwähnten Messing kommen für die Einfassung im Prinzip ebenso Aluminium, Stahl, PPSU schwarz, PEEK schwarz, POM schwarz sowie PMMA schwarz in Betracht, wobei in Abhängigkeit von der Richtung, in die das Licht geht, sichergestellt sein muß, daß die Einfassungen beim Übergang zu dem Randbereich der Formgebungsfläche so dünn wie erwünscht sind, so daß die Materialien, die für die Einfassung verwendet werden, ebenso eine ausreichende Undurchlässigkeit für das UV-Licht aufweisen müssen, damit die hohe Randqualität der Kontaktlinse nicht durch streuendes UV-Licht, das außerhalb des erwünschten Bereichs auf das Ausgangsmaterial auftrifft und von der Richtung des UV-Lichteinfalls abweicht, beeinträchtigt werden kann.
Schließlich kommen, abgesehen von dem bereits erwähnten Messingmaterial, für den Halter ebenso Aluminium, Stahl oder PEEK in Betracht.

Claims

Gießformhälfte (5, 5a) zur Herstellung von Kontaktlinsen, mit einem Halter (50) und einem Einschub (51, 51a), welcher an einem Ende des Halters (50) angeordnet ist und mit dem Halter (50) verbunden sein kann und welcher eine Formgebungsfläche (510) zum Formen der Vorder- oder Rückfläche der herzustellenden Kontaktlinse aufweist, wobei der Einschub (51, 51a) in dem Bereich der Formgebungsfläche (510) aus einem Material besteht, das für die Energie durchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial der Kontaktlinse vernetzt, und schließlich mit einer Maske, die aus einem Material hergestellt ist, das für die Energie undurchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial vernetzt, zur räumlichen Begrenzung dieser Energie, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske eine separate Einfassung (512) umfaßt, die aus einem Material hergestellt ist, das für die Energie undurchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial der Kontaktlinse vernetzt, die den Randbereich der Formgebungsfläche (510) des Einschubs (51, 51a) einfaßt.
Gießformhälfte gemäß Anspruch 1, wobei der Halter (512) aus einem Material hergestellt ist, das bearbeitet werden kann.
Gießformhälfte gemäß Anspruch 2, wobei der Einschub (51, 51a) ebenso in dem Bereich der Formgebungsfläche (510) aus einem Material hergestellt ist, das bearbeitet werden kann, und wobei das Material der Einfassung (512) in Bezug auf seine Bearbeitungseigenschaften derart gebildet ist, daß es durch dasselbe Schneidewerkzeug bearbeitet werden kann.
Gießformhälfte gemäß irgendeinem der obigen Ansprüche, wobei eine separate Membran (52, 52a) innerhalb des Halters (50) nahe des Einschubs (51, 51a) mit der Formgebungsfläche (510) angeordnet ist, um genau stromaufwärts von dem Einschub (51, 51a) in der Richtung des Energielaufs angeordnet zu sein, wobei die Membran (52, 52a), aus einem Material besteht, das für die Energie undurchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial vernetzt.
Gießformhälfte gemäß Anspruch 4, wobei die Membran (52, 52a) aus Kunststoff, insbesondere aus Polyphenylensulfon, hergestellt ist.
Gießformhälfte gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Membran (52, 52a) ein Einschubteil ist, welches, wenn in der Richtung des Energielauf betrachtet, direkt an dem Einschub (51, 51a) angrenzend angeordnet ist, derart daß der Einschub auf dem Einschubteil aufliegt.
Gießformhälfte gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Innendurchmesser (D1) der Membran (52, 52a) kleiner ist als der Innendurchmesser (D2) der Einfassung (512), welche den Bereich mit der Formgebungsfläche (510) einfaßt.
Gießformhälfte gemäß irgendeinem der obigen Ansprüche, wobei der Teil des Einschubs (51, 51a), auf welchem der Bereich mit der Formgebungsfläche (510) bereitgestellt ist, aus Kunststoff hergestellt ist.
Gießformhälfte gemäß irgendeinem der obigen Ansprüche, wobei der Einschub (51, 51a) in dem Bereich der Formgebungsfläche (510) aus Polymethylmethacrylat besteht und die Einfassung (512) aus Messing besteht.
Gießformhälfte gemäß irgendeinem der obigen Ansprüche, wobei ein Verschluß (53), welcher für die Energie durchlässig ist, welche das Ausgangsmaterial vernetzt, an jenem Ende des Halters, der von dem Einschub (51, 51a) wegzeigt, bereitgestellt ist.
Gießform zur Herstellung von Kontaktlinsen, mit einer Gießpatrizenhälfte (5, 5a) und einer Gießmatrizenhälfte (6), die eine Formgebungsfläche (510, 610) aufweisen, welche die Rück- bzw. Vorderfläche der Kontaktlinse formen, und welche in geschlossenem Zustand eine Formhöhlung (15) zwischen ihnen definieren, welche im wesentlichen die Form der Kontaktlinse definiert, wobei mindestens eine der Gießformhälften (5, 5a, 6), vorzugsweise die Gießpatrizenhälfte (5, 5a), gemäß einem der obigen Ansprüche geformt ist.