專(zhuān)利名稱(chēng)：模壓透鏡的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模壓透鏡的方法和裝置，特別是一種模壓具有光滑邊緣并可直接戴在眼睛上的隱形眼鏡的方法和裝置。
目前一般采用模壓法來(lái)制作透鏡，特別是隱形眼鏡，而不采用車(chē)削或其它方法。模制的透鏡較好的原因有以下幾個(gè)，例如可以以高度的重復(fù)性制作某種透鏡，即制作大量的具有相同形狀和光學(xué)特性的透鏡;此外，模制的透鏡可任意成形，而僅受模具制作方面的限制。
一般地，模制透鏡的制作過(guò)程是將可固化的液體如聚合單體注入模具腔內(nèi)，將液體固化為固體，再打開(kāi)模具腔取出透鏡。還可采用水合等其他步驟。在各種情況下，當(dāng)透鏡材料從液體或半液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變到固體時(shí)，材料會(huì)產(chǎn)生收縮，例如，若透鏡材料是羥乙基丙烯酸甲酯(HEMA)一類(lèi)聚合單體，當(dāng)材料聚合時(shí)會(huì)產(chǎn)生15%～25%的體積收縮。
應(yīng)該重視材料收縮并在模壓過(guò)程中予以調(diào)節(jié)。如果收縮未被適當(dāng)調(diào)節(jié)，固化中的透鏡材料就可能從模具表面脫離。這種脫離導(dǎo)致劣質(zhì)的光學(xué)表面，產(chǎn)生不能用的鏡片。即便沒(méi)有產(chǎn)生脫離，內(nèi)應(yīng)力也會(huì)造成不應(yīng)有的鏡片變形。
由于在固化過(guò)程中存在鏡片材料收縮的問(wèn)題，迄今還難以制作出無(wú)需附加拋光工序的良好的模制鏡片。傳統(tǒng)的模壓技術(shù)，象Larsen在美國(guó)專(zhuān)利US 4565348中所公開(kāi)的技術(shù)，采用在固化時(shí)可彎曲的半模具來(lái)調(diào)節(jié)收縮。由于在固化時(shí)模具形狀產(chǎn)生不能預(yù)料的形變，這種技術(shù)的重復(fù)性不佳。尤其是在固化時(shí)彎曲的半模具限制了透鏡的外型，所以決定透鏡聚焦能力的半徑會(huì)無(wú)規(guī)則地變化，造成難以重復(fù)地制作鏡片。
隱形眼鏡的幾何形狀使得與收縮有關(guān)的問(wèn)題更加突出。

圖1是隱形眼鏡11的截面圖。如圖所示，它包括中心光學(xué)區(qū)12和邊緣承載區(qū)14。光學(xué)區(qū)12的直徑一般為7～11毫米，而透鏡總直徑為13～15毫米。如圖1所示，在鏡片的背面15和前面16鏡片都存在不同的半徑區(qū)。這樣，從中心光學(xué)區(qū)12向外，前表面16首先具有依透鏡放大率而定的半徑R1，漸變?yōu)橥哥R承載區(qū)14的半徑R2，再漸變?yōu)橛脕?lái)過(guò)渡到邊緣錐形的半徑R3。在背面15，中心區(qū)12具有也依透鏡放大率而定的半徑R4，漸變?yōu)橥哥R承載區(qū)14的半徑R5。
采用這種結(jié)構(gòu)，鏡片11在邊緣承載區(qū)14的材料體積遠(yuǎn)大于中心光學(xué)區(qū)12的體積。就是說(shuō)，無(wú)論光學(xué)區(qū)12具有正的還是負(fù)的放大率，由于承載區(qū)14以較大直徑環(huán)繞中心區(qū)12，則有較多的材料位于承載區(qū)。這樣，在透鏡邊緣區(qū)比中心區(qū)存在更多的需調(diào)節(jié)的收縮，使得透鏡材料不均勻地收縮。
上述Larsen美國(guó)專(zhuān)利4565348所公開(kāi)的這類(lèi)模壓技術(shù)未能有效地補(bǔ)償這種不均勻收縮。可彎曲的模具在其模具腔的中部產(chǎn)生最大原補(bǔ)償，在邊緣不產(chǎn)生補(bǔ)償。而如上所述在模具邊緣可產(chǎn)生最大的收縮。
有人曾考慮通過(guò)在模具腔周?chē)O(shè)置一個(gè)聚合單體的儲(chǔ)料室來(lái)調(diào)節(jié)收縮。見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US4113224和US4197266。原則上，在聚合過(guò)程中收縮的單體會(huì)從儲(chǔ)料室中吸入一些單體。但實(shí)際上這種結(jié)構(gòu)并不令人滿意。同時(shí)難以模壓出光滑的透鏡邊緣，那么這種透鏡就必須進(jìn)行隨后的機(jī)械加工和車(chē)削加工。此外，由于大多數(shù)收縮發(fā)生在透鏡材料變成膠狀以后，采用儲(chǔ)料室的方法效果有限。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)一種模具組件及其使用方法，可以消除已有技術(shù)中存在的缺陷。該組件包括第一和第二模構(gòu)件，它們分別具有第一和第二模腔表面，第一模腔表面以一個(gè)環(huán)形輪緣為界，第二模腔表面以一個(gè)可變形的嚙合表面為界，該嚙合表面置于該輪緣相應(yīng)的直徑外，該組件還包括一個(gè)使第一和第二模構(gòu)件共心的中心定位裝置。模腔的結(jié)構(gòu)可包括一個(gè)中心光學(xué)區(qū)和一個(gè)其體積遠(yuǎn)大于中心區(qū)的邊緣承載區(qū)。嚙合表面為環(huán)形，該嚙合表面與第二模腔表面反向成一角度。這里所指“反向成一角度”系指嚙合表面從第二模腔表面轉(zhuǎn)向第一模腔表面向外成一角度。該圓環(huán)可為平面的，或可為弧形的，象一個(gè)圓凸構(gòu)件。
第一和第二模構(gòu)件可由不同的材料構(gòu)成，它們對(duì)固化的透鏡材料具有不同的親合力。這樣做的好處是模制的鏡片可在模件分離后留在一個(gè)模構(gòu)件中。模構(gòu)件材料的選擇對(duì)固化鏡片的表面特性也有影響。
另外，本發(fā)明提供了一種背面模具及其使用方法，該模具最好具有一個(gè)大致為球狀的模腔表面，在其邊緣具有一個(gè)反向成一角度的可變形嚙合表面，它適合于與正面模具上限定鏡片邊緣的輪緣相嚙合。背面模具上嚙合表面的形狀可為環(huán)形，它與模腔表面反向成一角度。該環(huán)可是弧形，象一個(gè)圓凸構(gòu)件，背面模具可帶有從嚙合表面垂下的中心定位裝置，以使其與正面模具對(duì)準(zhǔn)，它還帶有一個(gè)承載表面以承受鏡片材料固化過(guò)程中的夾持壓力。
此外，本發(fā)明提供了一種正面模具及其使用方法，該模具具有一個(gè)大致為球形的模腔表面，在該表面邊緣具有一個(gè)輪緣。在輪緣的周?chē)詈糜幸粋€(gè)突緣，以將多余的透鏡材料容納其中，由該突緣向下可有一個(gè)用來(lái)與背面模具對(duì)準(zhǔn)的中心定位裝置。該輪緣為模腔表面中園柱形邊壁的角以及一個(gè)在突緣與模腔表面之間沿徑向延伸的凸緣。
上面提供的有關(guān)本發(fā)明的簡(jiǎn)介可使公眾盡快理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。本發(fā)明書(shū)中以下部分將參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是隱形眼鏡的截面圖;
圖2是包括隱形眼鏡在內(nèi)的模具組件立體圖;
圖3是隱形眼鏡邊緣的放大圖;
圖4是背面模構(gòu)件的截面圖;
圖5是正面模構(gòu)件的截面圖;
圖6是背面模構(gòu)件與正面模構(gòu)件組合在一起的截面圖;
圖7是介紹本發(fā)明模壓方法的流程圖;
圖8是解釋模具材料尺寸穩(wěn)定性的圖表;
圖9是組合后的模構(gòu)件的放大截面圖，用來(lái)顯示鏡片材料的位置;
圖10是組合后的模構(gòu)件的放大截面圖，用來(lái)顯示多余鏡片材料的收集;
圖11是用于組合的模構(gòu)件的夾持裝置的截面示意圖;
圖12是在夾持壓力下組合模構(gòu)件邊緣細(xì)部的放大示意圖;
圖13是在固化后組合模構(gòu)件的放大截面圖;
圖14是在固化后組合模構(gòu)件邊緣細(xì)部的放大截面圖;
圖15-17是模具分離和取出鏡片的示意圖;
圖18，19是介紹背面模構(gòu)件另一種實(shí)施例的示意圖，它可帶走多余的聚合單體;
圖20是本發(fā)明的第二種實(shí)施例;
圖21～24是本發(fā)明的第三種實(shí)施例，其中在固化中不用夾持模具。
圖2表示了正面模構(gòu)件20與背面模構(gòu)件21的總體結(jié)構(gòu)。如圖所示，正面模具20包括一個(gè)柱形基座22，它與一個(gè)錐形頭24合為一體。該錐形頭在背面模具21的一個(gè)互補(bǔ)錐形頭中起著一個(gè)中心定位裝置的作用。正面模具還包括一個(gè)正面模腔表面25，用以形成圖1所示的半徑R1～R3。在這種結(jié)構(gòu)中作為中心定位裝置的錐形頭與模腔表面最好相互靠近，以產(chǎn)生最好的定位效果，而無(wú)需其它的結(jié)構(gòu)。
背面模具21包括一個(gè)柱形殼體26，它的大小可使正面模具20與殼中的互補(bǔ)形狀中心定位裝置相適應(yīng)。頂部平面27用來(lái)承受夾持壓力，并將該壓力均勻地分布到組合模具上。背面模具21包括一個(gè)背面模腔表面(它的反面由標(biāo)號(hào)29表示)，它確定了圖1中的半徑R4和R5。和前面所述相同，背面模具20的中心定位裝置與模腔表面相互靠近，以產(chǎn)生最好的定位效果。背面和正面模腔表面的形狀可形成所需的隱形眼鏡11的邊緣結(jié)構(gòu)。如圖3所示，鏡片11的邊緣結(jié)構(gòu)包括一個(gè)錐形邊緣30，它保證沒(méi)有尖利或無(wú)規(guī)則表面與眼球或眼臉內(nèi)表面接觸。特別是，錐形邊緣30包括一個(gè)反向成一角度的唇邊32，它從眼睛離開(kāi)，眼睛由標(biāo)號(hào)31標(biāo)出。唇邊32可為弧形的，如圖3中虛線R7所示，它也可為平面的。在所有情況下，唇邊32與鏡片11的背面的交點(diǎn)為使佩戴者舒適如標(biāo)號(hào)34所示為園形。
前面的錐形邊30包括角部35，為了使眼瞼內(nèi)部舒適起見(jiàn)，它也是園形的，該角部逐漸變?yōu)樨Q直壁36，它在頂端37與唇邊32相接。采用這種結(jié)構(gòu)，頂端37不與眼睛或眼瞼內(nèi)表面相接觸，使佩戴者很舒服。
圖4、5畫(huà)出了產(chǎn)生這種邊緣結(jié)構(gòu)的正面和背面模具的放大截面。如前所述，在圖4中，背面模具21包括柱形外殼26，頂部平面27及背面模腔表面的反面29。背面模具的厚度應(yīng)足夠大，以使模腔表面保持剛性，并在固化或聚合壓力下不變形。柱形外殼26與頂部平面27在肩部40處相接。背面模具21還包括一個(gè)基部41，它比模具的其它部分要薄，其內(nèi)徑大于模具其它部分的內(nèi)徑，以形成至正面模具20的入口?；?1包括一個(gè)階躍的直徑42，它連接一個(gè)錐形44。該錐形44用作使正面模具20和背面模具21對(duì)準(zhǔn)和共心的中心定位裝置。
錐形44在45處轉(zhuǎn)向，連接在大致為球形的背面模腔的表面46上。“大致為球形”是指不嚴(yán)格的球體，例如非球體形狀。如圖4所示，表面46形狀分別為中心光學(xué)區(qū)和邊緣承載區(qū)的半徑R4和R5(圖1)。在模腔表面46的邊緣有一個(gè)嚙合表面，它由相應(yīng)于圖3中唇邊32的園環(huán)47構(gòu)成。該表面可為平面或如上所述為弧形。該園環(huán)47模腔表面46反向成一角度，以形成唇邊32，從而它總是離開(kāi)眼球，且在與模腔表面46的接點(diǎn)處是平滑的。
圖5畫(huà)出正面模具20，如前所述，它包括一個(gè)園柱形基座22、錐形頭24及“大致為球形”的(其含義如前所述)正面模腔表面25。表面25形狀分別為中心光學(xué)區(qū)和邊緣承載區(qū)的半徑R1、R2和R3(見(jiàn)圖1)。錐體24的直徑被定為略小于背面模具21上錐體44的直徑。這保證了模具之間無(wú)困難地密閉，且可以正確地對(duì)準(zhǔn)。最好在模具閉合時(shí)在錐體24和44之間有0～20微米的間隙，10毫米間隙更佳。
錐體24連在突緣50上，該突緣形成一個(gè)向內(nèi)傾斜的區(qū)域49及一個(gè)貯存區(qū)51。向內(nèi)傾斜區(qū)49與背面模具21的階梯直徑相配合以進(jìn)行組合。一個(gè)尖銳的輪緣52環(huán)繞在模腔表面25的邊緣，該輪緣52由豎直園柱壁54(相應(yīng)于圖3中豎直壁36)與徑向沿伸連在突緣50上的凸緣53之間的連接角構(gòu)成。正面模具的背面56基本上與上述表面的輪廓一致。正面模具20的厚度應(yīng)足夠大，以使模腔表面在聚合或固化壓力下不彎曲。
圖6示出了在組合狀態(tài)下的背面模具21和正面模具20。如圖6所示，背面模具21緊貼在正面模具20上使輪緣52與園環(huán)47相貼。錐體44和24以上述間隙配合，以使正面和背面模具共心，從而避免了由偏心造成的棱鏡效果及其它缺陷。在組合后，兩個(gè)模構(gòu)件形成了模腔57，在固化過(guò)程中可固化的透鏡材料例如可聚合的HEMA被置于其中。
組合后的模具還在突緣50后的區(qū)域形成了貯存區(qū)59。貯存區(qū)59被用來(lái)容納當(dāng)模具閉合時(shí)從模腔擠出的多余透鏡材料。所有的多余材料都被存在貯存區(qū)59，以防止它們進(jìn)入錐體24和44的連接處。如果多余透鏡材料進(jìn)入連接處，由于毛細(xì)作用，這些多余材料就會(huì)被從貯存區(qū)59吸出。在模腔57以下述方式密閉之前，透鏡材料也有可能被從模腔57中吸出。突緣50可防止這種情況發(fā)生。
背面模具21和正面模具20的材料的選擇應(yīng)考慮到它們的相對(duì)可屈性及對(duì)固化透鏡材料的親合力。特別是，在固化過(guò)程中，園環(huán)47和輪緣52應(yīng)彼此變形，因此應(yīng)相應(yīng)地確定這兩個(gè)表面的相對(duì)可屈性。已發(fā)現(xiàn)把聚丙烯(如phillips 66的MAPLEX)用作背面模具21，而把剛性(非塑性)聚氯乙烯(如B.F.Goodrich的GEON)用作正面模具是較好的材料組合，這樣在固化時(shí)園環(huán)47和輪緣52可相對(duì)變形。也可使用其它材料，例如離聚物、聚芳基砜、聚醚酰亞胺、聚酯、聚苯乙烯，橡膠改性共聚物，或硬聚氨基甲酸乙酯。雖然正面和背面模具最好使用不同的材料，但也可以使用相同的材料。就硬度而言，背面模具材料應(yīng)在肖氏硬度D50至洛氏硬度M110的范圍內(nèi)，最好在肖氏D65至洛氏M65的范圍內(nèi)(聚丙烯約為肖氏D75)。正面模具材料應(yīng)在肖氏D70至洛氏M120的范圍內(nèi)，最好在肖氏D80至洛氏M110的范圍(PVC約為肖氏D87)。
選擇聚丙烯和PVC分別作為背面和正面模具還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是，它們提供了剛性的模腔表面，它可消除固化過(guò)程中光學(xué)區(qū)形變的逆效應(yīng)。這使得用這種模具生產(chǎn)的鏡片具有所需的特性及重復(fù)性。
已經(jīng)得知在使用HEMA作為鏡片材料時(shí)，固化的鏡片對(duì)PVC的正面模具20的親合力大于對(duì)聚丙烯的背面模具21的親合力。這樣，采用PVC和聚丙烯的組合的好處在于，它可確保固化的鏡片比留在正面模具中，采用水合作用等措施可將其方便地取出。
最后，應(yīng)注意到聚丙烯可透過(guò)紫外線，它是常用的引發(fā)固化或聚合的媒質(zhì)。
由于模具被設(shè)計(jì)成輪緣52和園環(huán)47之間可相對(duì)變形，模具最好是一次性使用的。可采用本領(lǐng)域常用的普通注模法來(lái)制備模具。
圖7是介紹本發(fā)明模制透鏡方法的流程圖。
在步驟S1，由上述的注模法制出正面和背面模具。所形成的模具，尤其是上述聚丙烯材料的模具極易變形，這對(duì)本發(fā)明實(shí)施過(guò)程中所必須保持的光學(xué)容限是十分重要的。例如，如圖8所示，在注模后到時(shí)間T1這一初始階段，模具受到熱形變或其它尺寸變化的影響，其尺寸顯著地變化，在這一階段模具無(wú)法使用。在T1時(shí)刻以后的階段，模具繼續(xù)產(chǎn)生尺寸變化，但速度較慢。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)在一定時(shí)間范圍內(nèi)使用模具，它由尺寸的容限決定，在圖8中這段時(shí)間表示為T(mén)1～T2的階段。對(duì)聚丙烯來(lái)說(shuō)，T1約為1小時(shí)，T2約為4小時(shí)。
這樣，圖7中步驟S2表示一段時(shí)間延遲，直到T1至T2的窗口時(shí)間才能使用模具。隨后，在步驟S3預(yù)先確定的或量出的一定數(shù)量的透鏡材料(例如HEMA)被放入正面模具中。放在模具中在透鏡材料的數(shù)量應(yīng)能容納在模具制作過(guò)程中產(chǎn)生的尺寸變化及計(jì)量泵計(jì)量準(zhǔn)確度的變化等影響。此外，將比按上述要求計(jì)算出的數(shù)量略多的透鏡材料放入模具。多余數(shù)量的透鏡材料可保證有一小部分透鏡材料處于閉合模腔的周?chē)?。多余?shù)量的透鏡材料保證了在透鏡腔57閉合時(shí)在鏡片邊緣不產(chǎn)生氣泡和其它邊緣缺陷。
在步驟S4，將背面模具組裝上，并使其與正面模具密合。如圖9和圖10所示。在圖9中，首先可將模構(gòu)件較快地彼此接近，以在背面模具21的階躍直徑與正面模具20的傾斜表面49之間產(chǎn)生接觸。當(dāng)背面模腔表面移近已被放入正面模具中的透鏡材料60時(shí)，模具應(yīng)當(dāng)移動(dòng)得很慢，以保證透鏡材料60浸潤(rùn)整個(gè)正面和背面模腔表面，以避免產(chǎn)生或引入氣泡或其它缺陷。持續(xù)進(jìn)行兩個(gè)模具的移動(dòng)，直至輪緣52與園環(huán)47密閉接觸，如圖10所示，錐體24和44起到使兩個(gè)模構(gòu)件彼此共心的作用。多余的透鏡材料61處于貯存區(qū)59，其中突緣50防止多余材料進(jìn)入表面24和44之間。
在步驟S5，模具組件被夾持。在圖11中示意性地畫(huà)出了一個(gè)夾持機(jī)構(gòu)。如圖所示，該類(lèi)夾持機(jī)構(gòu)包括一個(gè)基座64，一個(gè)活塞65，和一個(gè)上平板67。上平板包括一個(gè)通孔69，紫外輻射可通過(guò)它射入以固化透鏡材料60。通孔69的直徑可使得在模腔57中的透鏡材料及在貯存區(qū)59的多余透鏡材料61均可被照射。
組裝好的正面和背面模具被放在活塞65上，然后一個(gè)未畫(huà)出的氣柱使活塞向上滑動(dòng)，以使平面27靠緊在上平板67上，從而使組合模具受到預(yù)定夾持壓力的作用。最好采用氣柱來(lái)進(jìn)行夾持，這樣不論在固化過(guò)程中正面和背面模具移動(dòng)了多少，夾持壓力都能基本保持不變。
將模具組件夾在一起的力應(yīng)使輪緣52與園環(huán)47在繞模腔邊緣的連續(xù)線上密閉接觸，以構(gòu)成對(duì)液體的密封。夾持壓力應(yīng)定為大到確保形成這種不帶縫隙的密封，但小到園環(huán)47和輪緣52在壓力下不產(chǎn)生過(guò)度形變。在固化前的階段產(chǎn)生過(guò)度形變會(huì)減少隨后的有效變形，使其低于在固化中調(diào)節(jié)收縮所需的數(shù)值。采用上述聚丙烯/PVC組合時(shí)，夾持壓力為20-40磅最好。
圖12示出在用圖11機(jī)構(gòu)夾持后的正面模具、背面模具、模腔57中的透鏡材料及貯存區(qū)59中的透鏡材料的狀況。如圖所示，輪緣52靠在園環(huán)47上，但兩者都沒(méi)有顯著形變。模腔57被有效地與貯存區(qū)59密封，在貯存區(qū)59中的單體61通過(guò)突緣50的作用被存入其中。
參見(jiàn)圖7，在步驟S6中，透鏡材料從液態(tài)或半液態(tài)被固化成固態(tài)或半固態(tài)。在這里介紹的實(shí)施例中，這種固化是在透過(guò)夾持組件中通孔69的紫外線照射的幫助下由氮?dú)庵械目删酆螲EMA單體的聚合作用而實(shí)現(xiàn)的。其它固化技術(shù)，例如熱固化，也可被采用。
如上所述，背面模具21所用的聚丙烯塑料可透過(guò)紫外輻射，則可有效地使處于貯存區(qū)59的和模腔59中的透鏡材料都能固化。為了確?？删酆螲EMA有足夠的聚合程度，在夾持壓力下紫外線持續(xù)照射5分鐘左右，將模具松開(kāi)(步驟S7)，再照射紫外線5分鐘(步驟S8)以進(jìn)行進(jìn)一步的聚合反應(yīng)，消除殘余的未反應(yīng)組分。根據(jù)所用的單體混合成分，固化時(shí)間可相應(yīng)變化，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是常識(shí)。
圖13示出固化后的模具組件。如圖所示，輪緣52和園環(huán)47彼此有較大的形變。特別是，輪緣52在71處使園環(huán)47的表面產(chǎn)生形變，而園環(huán)47在71處使輪緣52的邊部變圓。如圖14所示，輪緣52嵌入園環(huán)47中，使得在固化后豎直壁54的原始高度大約減半。在本實(shí)施例中，壁54的原始高度約為50微米，而在固化后未變形的高度約為25微米。在園環(huán)47中的嵌入約為5微米。計(jì)算表明這種程度的變形足以調(diào)節(jié)在模腔57中透鏡材料會(huì)產(chǎn)生的所有收縮。
在步驟S9，背面和正面模具表面被分離。如圖15所示，這最好在嚴(yán)格的垂直運(yùn)動(dòng)下進(jìn)行，而沒(méi)有傾斜和橫向運(yùn)動(dòng)，以免損壞固化的鏡片72。如圖15所示，由于固化的鏡片材料對(duì)正面模具20有更強(qiáng)的親合力，則固化的鏡片72連同多余的透鏡材料61一起留在正面模具中。
如圖15所示，由于園環(huán)47的形變是固定形變，則在園環(huán)的中線產(chǎn)生一個(gè)永久的刻痕73。同樣，輪緣52保持為園的。正是這些原因，模具最好是一次性使用的。
在步驟S10，鏡片接受檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，可確定在模壓過(guò)程中是否有異物或氣泡附在模腔27中，以及鏡片是否被污損或具有其它不良的特性。
在步驟11，鏡片被水合以進(jìn)行脫模。在水合過(guò)程中，如圖17所示，鏡片吸收水分之后從圖16所示的萎縮狀態(tài)膨脹。由于這種膨脹，固化鏡片的邊緣74與固化的多余部份61的邊緣75相碰。為了確保材料不從邊緣碰掉并使制成的鏡片污損，一般應(yīng)在水合液中加入表面活化劑。聚氧乙烯山梨糖醇-20的含油酸基化合物(TWEEN-80)是一種合適的表面活化劑，以0.5%的重量加入由蒸餾水或提純水構(gòu)成的水合液中。水合最好在較高溫度下進(jìn)行，例如在30℃至100℃之間。
在步驟S12，制好的鏡片被包裝起來(lái)。包裝時(shí)還可進(jìn)行其它步驟，例如進(jìn)一步的光學(xué)檢測(cè)，消毒、分級(jí)、染色等等。
當(dāng)然，可以調(diào)換一些上述的步驟。例如，步驟S10的檢測(cè)可以稍后進(jìn)行或取消。此外，可以用一種“干脫離”法而在水合之前使鏡片脫模。在這個(gè)步驟中，應(yīng)注意使固化的多余部分61不會(huì)擾脫模過(guò)程，并確保在脫模時(shí)鏡片不被損壞。
圖18和19畫(huà)出了背面模具21的另一種構(gòu)造，它特別適用于鏡片72的干脫模。如圖19所示，背面模具21包括一個(gè)保留機(jī)構(gòu)以保留固化的多余部分61，該保留機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是在鄰近園環(huán)47和貯存區(qū)59的一點(diǎn)上的一個(gè)凹槽75。如圖18和19所示，當(dāng)透鏡材料為液態(tài)或半液態(tài)時(shí)，多余透鏡材料被填在凹槽75中，在透鏡材料被固化后，凹槽75保留固化的多余材料以確保在脫離步驟(步驟S9)時(shí)多余部分留在背面模具21中。這樣安排的好處是無(wú)論脫模工序是水合或干脫模，固化的多余材料都不會(huì)干擾脫模過(guò)程。
盡管圖18和19以凹槽作為保留機(jī)構(gòu)，但也可采用其它機(jī)構(gòu)。這樣，保留機(jī)構(gòu)可為背面模具21上的一組孔，或者為從背面模具21伸向貯存區(qū)59的爪，或者為背面模具的粗表面紋理。同樣，若希望固化的鏡片留在背面模具中而不是正面模具中，則保留機(jī)構(gòu)應(yīng)置于正面模具上。
圖20示出本發(fā)明的第二種實(shí)施例，其中中心定位裝置是垂直延伸的柱面24′和44′。在其它所有方面圖20的實(shí)施例與上述詳細(xì)討論的一致，為簡(jiǎn)便起見(jiàn)予以省略。
圖21～24示出本發(fā)明第三實(shí)施例，其中使用了一種錐形鎖定夾持機(jī)構(gòu)，從而在固化時(shí)無(wú)需從外面夾持組合模具。表面上圖20～23的實(shí)施例與圖1-19相似，并采用了相似的標(biāo)號(hào)。這樣，在圖21中，背面模具121包括豎直的柱狀外殼126，頂部平面127，背面模腔表面146的反面129，肩部140，錐體144，背面145，背面模腔表面146，以及園環(huán)147。正面模具120包括柱狀基座122，錐形頭124，正面模腔表面125，向內(nèi)傾斜區(qū)149，突緣150，貯存區(qū)151，輪緣152，以及豎直柱狀邊壁154。
在本實(shí)施例中，背面模具121及正面模具120分別帶有凸緣156和157。這種凸緣可增加模構(gòu)件的剛性，能進(jìn)行機(jī)械操作，相應(yīng)地它可被用于上述其它實(shí)施例中。
在圖21中，錐體144和124的錐角，以及模具在錐體144和124處的直徑應(yīng)選定為使正面和背面模具在錐體的作用下互相鎖定。例如，錐體144可定為從豎直方向傾斜角度為2.5°，而錐體124從豎直方向傾斜3°。相應(yīng)地，如圖22所示，在輪緣152接觸到園環(huán)147之前，基座141最靠?jī)?nèi)的一點(diǎn)在158處開(kāi)始接觸錐體124的表面。背面模具121相對(duì)于正面模具120繼續(xù)向下移動(dòng)，可使輪緣152與園環(huán)147接觸，并使錐體124和互相鎖定，如圖23所示。在最佳實(shí)施例中，該鎖定是在模具向下移動(dòng)(或叫“錐體接觸”)75微米后實(shí)現(xiàn)的。由錐體鎖定產(chǎn)生的向下和向外的壓力使得柱狀外殼126繞肩部140向外偏移，從而產(chǎn)生向下的閉合壓力。用進(jìn)一步的數(shù)學(xué)分析，例如有限元法，可算出獲得等同于第一個(gè)實(shí)施例中的閉合壓力所需的錐體鎖定壓力。在圖21～24的實(shí)施例中，已發(fā)現(xiàn)15～25磅的鎖定壓力可獲得35磅的閉合或夾持壓力，并能保證模具互相鎖定。
以與第一實(shí)例相同的方式，帶有透鏡材料160的組合模具受到固化處理。由錐體鎖定產(chǎn)生的向下向外的壓力而獲得的密閉壓力與由收縮產(chǎn)生的真空壓力的合力足以使輪緣152與園環(huán)147產(chǎn)生相對(duì)形變，以調(diào)節(jié)固化過(guò)程中的材料收縮。相應(yīng)地，夾持機(jī)構(gòu)可以被取消，也可以仍舊采用。在固化后，表面140和凸緣156會(huì)繞肩部140向上偏轉(zhuǎn)，如圖24中的虛線所示，它是由輪緣152和園環(huán)147的相對(duì)形變而引起的。
在固化后，和本發(fā)明第一實(shí)施例一樣進(jìn)行圖7中的步驟S9～S12，這樣就得到了具有給定形狀的邊緣光滑的鏡片。
上述介紹可使本發(fā)明的實(shí)質(zhì)容易被理解。然而很顯然可對(duì)上述實(shí)施例加以改進(jìn)而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。例如，可在本發(fā)明的第一實(shí)施例中采用不同錐角的錐體24和44，因?yàn)檫@些錐體只是簡(jiǎn)單地起到中心定位的作用，而無(wú)需象第三實(shí)施例那樣提供錐體鎖定壓力。還可以在第三實(shí)施例中采用在第一實(shí)施例中所述的保留機(jī)構(gòu)。這樣，本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于上述實(shí)施例，相反應(yīng)由權(quán)利要求書(shū)劃定。
權(quán)利要求
1.一種模壓透鏡的方法，包括以下步驟將透鏡材料置于第一模構(gòu)件中；將第二模構(gòu)件密合于第一模構(gòu)件上，以形成一個(gè)邊緣密封的模腔，多余的透鏡材料容納在密封點(diǎn)附點(diǎn)；將透鏡材料從液態(tài)或半固態(tài)固化為固態(tài)或半固態(tài)；在固化步驟通過(guò)第一或第二模構(gòu)件上的輪緣與另一個(gè)模構(gòu)件上的嚙合表面之間的相對(duì)形變來(lái)調(diào)節(jié)透鏡材料的收縮；在輪緣與嚙合表面的形變處形成透鏡的邊緣。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在放入透鏡材料的步驟中透鏡材料的數(shù)量應(yīng)被量出，使多余的透鏡材料也被放在第一模構(gòu)件中。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，多余的透鏡材料由一個(gè)容納裝置限制在密封點(diǎn)附近。
4.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在固化步驟中還包括一個(gè)夾持第一和第二模構(gòu)件的步驟。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，夾持壓力應(yīng)大到使模腔密合，沒(méi)有過(guò)度形變。
6.如權(quán)利要求5的方法，其特征在于，其中所用的夾持力為20-40磅。
7.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，第一和第二模構(gòu)件由外部夾持裝置夾住。
8.如權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在整個(gè)透鏡固化過(guò)程中，夾持力保持不變。
9.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，第一和第二模構(gòu)件由錐體鎖定夾持機(jī)構(gòu)夾住。
10.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括一個(gè)使第一和第二模構(gòu)件脫開(kāi)的步驟，使固化的鏡片留在第一和第二模構(gòu)件之中的一個(gè)模構(gòu)件中。
11.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，模構(gòu)件使用不同的材料制成，在模構(gòu)件分離之后，固化的鏡片有選擇地留在一個(gè)模構(gòu)件中。
12.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，多余的鏡片材料留在另一個(gè)沒(méi)有鏡片的模構(gòu)件中。
13.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，還包括水合模制透鏡的步驟。
14.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在密封步驟中還包括第一構(gòu)件與第二構(gòu)件進(jìn)行中中心定位的步驟。
15.如權(quán)利要求14的方法，其特征在于，該中心定位步驟包括，將第一和第二模構(gòu)件中一個(gè)模構(gòu)件上的柱狀外殼插入相應(yīng)的另一個(gè)模構(gòu)件上的柱狀外殼中。
16.如權(quán)利要求15的方法，其特征在于，該柱狀外殼為錐形的，并且兩個(gè)錐體基本一致。
17.如權(quán)利要求15的方法，其特征在于，柱狀外殼為錐形的，并且兩個(gè)錐體不同。
18.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，該輪緣是由模腔內(nèi)堅(jiān)直柱狀表面的邊角確定的。
19.一種用權(quán)利要求1-18的方法制成的隱形眼鏡。
20.一種模制透鏡的模構(gòu)件，包括一個(gè)剛性的大致為球形的模腔表面，該表面包括一個(gè)中心光學(xué)區(qū)，該模構(gòu)件包括一個(gè)位于模腔表面邊緣的反向成一角度的嚙合表面，以及一個(gè)垂下的中心定位裝置。
21.如權(quán)利要求20的模構(gòu)件，其特征在于，還包括一個(gè)承壓表面，以承受夾持壓力，并將壓力均勻傳遞給模構(gòu)件。
22.如權(quán)利要求20的模構(gòu)件，其特征在于，該中心定位裝置包括一個(gè)從可變形的嚙合表面垂下的肩部和一個(gè)大致為柱狀的外殼。
23.如權(quán)利要求22的模構(gòu)件，其特征在于，該柱狀外殼為錐形的。
24.如權(quán)利要求20的模構(gòu)件，其特征在于，該可變形的嚙合表面為一圓環(huán)。
25.如權(quán)利要求24的模構(gòu)件，其特征在于，所述圓環(huán)為弧形的。
26.如權(quán)利要求20的模構(gòu)件，其特征在于，構(gòu)成模構(gòu)件的材料硬度約為肖氏硬度D50到洛氏硬度M110。
27.如權(quán)利要求26的模構(gòu)件，其特征在于，構(gòu)成模構(gòu)件的材料硬度約為肖氏D65-洛氏M65。
28.如權(quán)利要求27的模構(gòu)件，其特征在于，模構(gòu)件由聚丙烯制成。
29.一種模制透鏡的模構(gòu)件，包括一個(gè)剛性的大致為球形的模腔表面，該表面具有一個(gè)中心光學(xué)區(qū)，該模腔表面包括一個(gè)豎直的柱形邊壁，該邊壁的角部在模腔表面邊緣形成一輪緣，該模構(gòu)件還包括一個(gè)垂下的中心定位裝置。
30.如權(quán)利要求29的模構(gòu)件，其特征在于，環(huán)繞輪緣處還有一個(gè)突緣。
31.如權(quán)利要求29的模構(gòu)件，其特征在于，中心定位裝置包括一個(gè)大致為柱狀的基座和一個(gè)錐形頭。
32.如權(quán)利要求29的模構(gòu)件，其特征在于，構(gòu)成模構(gòu)件的材料硬度約為肖氏D70-洛氏M120。
33.如權(quán)利要求32的模構(gòu)件，其特征在于，構(gòu)成模構(gòu)件的材料硬度約為肖氏D80-洛氏M110。
34.如權(quán)利要求33的模構(gòu)件，其特征在于，模構(gòu)件由聚氯乙烯(PVC)構(gòu)成。
35.一種模具組件，包括第一和第二模構(gòu)件，它們分別具有第一和第二模腔表面，第一模腔表面以一個(gè)閉合環(huán)形輪緣為界，第二模腔表面以一個(gè)可變形的環(huán)形嚙合表面為界，該嚙合表面置于相應(yīng)輪緣的直徑處;以及設(shè)置在第一和第二模構(gòu)件上的相互配合的中心定位裝置。
36.如權(quán)利要求36的模具組件，其特征在于，該嚙合表面是一個(gè)圓環(huán)。
37.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，該圓環(huán)為弧形的。
38.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，構(gòu)成第一模構(gòu)件的材料不同于構(gòu)成第二模構(gòu)件的材料。
39.如權(quán)利要求38的模具組件，其特征在于，第二模構(gòu)件的硬度約為肖氏D50-洛氏M110，向第一模構(gòu)件的硬度約為肖氏D70-洛氏M120。
40.如權(quán)利要求39的模具組件，其特征在于，第二模構(gòu)件的硬度約為肖氏D65-洛氏M65，向第一模構(gòu)件的硬度約為肖氏D80-洛氏M110。
41.如權(quán)利要求40的模具組件，其特征在于，第二模構(gòu)件的硬度約為肖氏D75，而第一模構(gòu)件的硬度約為肖氏D87。
42.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，該中心定位裝置包括從輪緣垂下的第一柱狀外殼，以及從嚙合表面垂下，并且可與第一柱狀外殼配合的第二柱狀外殼。
43.如權(quán)利要求42的模具組件，其特征在于，第一和第二柱狀外殼為錐形的。
44.如權(quán)利要求43的模具組件，其特征在于，第一和第二柱狀外殼為相同的錐體。
45.如權(quán)利要求43的模具組件，其特征在于，兩個(gè)錐體使第一和第二模構(gòu)件鎮(zhèn)定。
46.如權(quán)利要求42的模具組件，其特征在于，第一和第二模構(gòu)件之中一個(gè)模構(gòu)件的柱狀外殼具有階躍的直徑，而另一個(gè)模構(gòu)件的柱狀外殼則具有適合于與該階躍直徑配合的向內(nèi)傾斜表面。
47.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，該嚙合表面與第二模腔表面反向成一角度。
48.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，其中第一和第二模腔表面確定了一個(gè)具有中心光學(xué)區(qū)的剛性模腔。
49.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，第一和第二模構(gòu)件之中一個(gè)模構(gòu)件對(duì)固化的透鏡材料的親合力比另一個(gè)模構(gòu)件大。
50.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，第一的第二模構(gòu)件之中一個(gè)模構(gòu)件具有貯存裝置。
51.如權(quán)利要求49的模具組件，其特征在于，第一和第二模構(gòu)件之中另一個(gè)模構(gòu)件具有保留裝置。
52.如權(quán)利要求49的模具組件，其特征在于，第一和第二模構(gòu)件之中對(duì)透鏡材料親合力較大的一個(gè)模構(gòu)件由PVC構(gòu)成，另一個(gè)模構(gòu)件由聚丙烯構(gòu)成。
53.如權(quán)利要求35的模具組件，其特征在于，第一模構(gòu)件圍繞輪緣處有一個(gè)突緣。
54.一種模具組件，包括一個(gè)正面模具，它具有一個(gè)剛性的正面模腔表面，該表面以一個(gè)由豎直柱狀表面的邊角及外伸的凸緣構(gòu)成的輪緣為界;一個(gè)背面模具，它具有一個(gè)剛性的背面模腔表面，該表面以一個(gè)反向成一個(gè)角度的可變形圓環(huán)為界，該圓環(huán)位于輪緣相應(yīng)的直徑處;正面和背面模腔表面確定了一個(gè)剛性的模腔，這個(gè)大致為球面的模腔包括一個(gè)中心光學(xué)區(qū);背面模具的硬度約為肖氏D50到洛氏M110，而正面模具的硬度約為肖氏D70到洛氏M120。
55.如權(quán)利要求54的模具組件，其特征在于，該圓環(huán)為弧形的。
56.如權(quán)利要求54的模具組件，其特征在于，背面模具比正面模具更易變形。
57.如權(quán)利要求56的模具組件，其特征在于，構(gòu)成背面模具的材料與構(gòu)成正面模具的材料不同。
58.如權(quán)利要求54的模具組件，其特征在于，背面模具硬度約為肖氏D75到洛氏M65，而正具模具硬度約為肖氏D80到洛氏M110。
59.如權(quán)利要求58的模具組件，其特征在于，背面模具的硬度約為肖氏D75，而正面模具的硬度約為肖氏D87。
60.如權(quán)利要求54的模具組件，其特征在于，還包括分別置于背面和正面模具上的互補(bǔ)的中心定位裝置。
61.如權(quán)利要求60的模具組件，其特征在于，該中心定位裝置包括一個(gè)從輪緣垂下的第一柱狀外殼，以及一個(gè)從圓環(huán)垂下，并可與第一柱狀外殼配合的第二柱狀外殼。
62.如權(quán)利要求61的模具組件，其特征在于，第一和第二柱狀外殼是錐形的。
63.如權(quán)利要求62和模具組件，其特征在于，第一和第二柱狀外殼為相同和錐體。
64.如權(quán)利要求62的模具組件，其特征在于，兩個(gè)錐體使背面和正面模具鎖定。
65.如權(quán)利要求61的模具組件，其特征在于，背面和正面模具之中一個(gè)模具的柱形外殼上具有階躍直徑，而另一個(gè)模具的柱狀外殼上具有可與階躍直徑配合的向內(nèi)傾斜表面。
66.如權(quán)利要求54的模具組件，其特征在于，該圓環(huán)與背面模腔表面反面成一角度。
67.如權(quán)利要求54的模具組件，其特征在于，正面和背面模具之中一個(gè)模具對(duì)固化的透鏡材料的親合力比另一個(gè)模具大。
68.如權(quán)利要求67的模具組件，其特征在于，正面和背面模具之中一個(gè)模具具有貯存裝置。
69.如權(quán)利要求67的模具組件，其特征在于，正面和背面模具中另一個(gè)模具具有保留裝置。
70.如權(quán)利要求69的模具組件，其特征在于，正面和背面模具中對(duì)透鏡材料具有較大親合力的模具由PVC構(gòu)成，另一個(gè)模具由聚丙烯構(gòu)成。
全文摘要
一種模具組件，包括分別具有第一和第二模腔表面的第一和第二模構(gòu)件，第一模腔表面以一個(gè)環(huán)形輪緣為界，第二模腔表面以一個(gè)置于輪緣相應(yīng)直徑處的可變形圓環(huán)為界，從第一和第二模構(gòu)件伸出的相互配合的錐體被用來(lái)使模構(gòu)件相互共心。
文檔編號(hào)B29C39/02GK1071877SQ92111390
公開(kāi)日1993年5月12日 申請(qǐng)日期1992年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月12日
發(fā)明者W·J·阿普爾頓, D·漢, W·E·穆查, D·V·魯肖, J·H·香農(nóng), S·D·西爾伯曼, 小E·W·韋弗 申請(qǐng)人:博士倫有限公司