CN101903150A - 铸塑成型隐形眼镜的方法 - Google Patents

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Abstract

一种铸塑成型隐形眼镜的改进方法，其中镜片形成混合物在阳和阴模具部分的成型表面之间形成的镜片状空腔中固化，其中所述改进包括由控制流变聚丙烯注射成型至少一个模具部分。

Description

铸塑成型隐形眼镜的方法
本发明涉及铸塑成型隐形眼镜的改进。具体而言，本发明涉及包括由控制流变聚丙烯注射成型铸塑成型隐形眼镜的至少一部分的改进方法。
背景技术
经济上以大规模单位数量生产的隐形眼镜，优选通过所谓的模塑或实型铸造(full mold)法生产。用于制备隐形眼镜的镜片模具对本领域技术人员是众所周知的，并且例如采用铸塑成型或旋转浇铸法。例如，模具(对于实型铸塑成型(full cast molding)))通常包含至少两个模具部分或半模，即第一和第二半模。第一半模限定第一成型(或光学)表面而第二半模限定第二成型(或光学)表面。将第一和第二半模进行配置，使得两者相互接纳，从而在第一成型表面和第二成型表面之间形成镜片形成空腔。半模的成型表面为模具的形成腔并直接与流体可聚合组合物接触的表面。
用于铸塑成型隐形眼镜的最通常的模具材料为聚丙烯或聚苯乙烯。然而，许多问题与这种材料的注射成型有关。例如，许多种类的聚丙烯显示出差加工性；而其它聚丙烯虽然具有优异的加工性，但由于表面扭曲等而导致不令人满意的成型。一些专利或专利申请出版物记载了识别或改进聚丙烯性能以改进成型质量的方法。US 5843346公开了隐形眼镜的静态铸塑成型中的改进。改进包括由熔体流动速率为至少约21g/10min的热塑性聚烯烃树脂注射成型至少一个模具部分。US 2006/0051454A1还公开了隐形眼镜的静态铸塑成型中的改进。改进包括由熔体流动速率为小于21g/10min的齐格勒-纳塔催化剂基聚烯烃注射成型至少一个模具部分。US6582631公开了由金属茂催化的热塑性聚烯烃树脂注射成型至少一个阳和阴模具部分。
然而，本领域仍然存在用模具铸塑成型隐形眼镜的改进方法的需要，该模具由具有改进的流变性能的聚丙烯形成且同时在模制透镜中提供一致优良的质量。
发明概述
本发明提供铸塑成型隐形眼镜的改进方法，其中镜片形成材料在阳和阴模具部分的成型表面之间形成的镜片状空腔中固化，其中改进包括由控制流变聚丙烯注射成型至少一个模具部分，其中控制流变聚丙烯的增加的熔体流动速率为至少约10g/10min，其中控制流变聚丙烯的熔体流动速率为12g/10min-80g/10min。
发明详述
现在将详细说明本发明的实施方案。对本领域技术人员显而易见的是可以在不脱离本发明的范围或精神下对本发明进行各种各样的改进和变化。例如，作为一个实施方案的一部分阐明或描述的特征可被用在另一个实施方案上以获得另外一个实施方案。因此，希望本发明覆盖归入所附的权利要求及其等价方式的范围内的此类改进和变化。本发明的其它目的、特征和方面公开在下面或从下面的详细说明中显而易见。本领域技术人员应该明白存在的论述仅是示例性实现方案的说明，而不是意图要限制本发明的更宽方面。
除非另外定义，本文所用的所有的技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。通常，本文使用的术语和实验程序为大家所熟知并且是本领域中通常采用的。传统方法用于这些程序，例如本领域和各种一般参考文献中提供的那些。当以单数提供术语时，发明人还考虑那些术语的复数。本文使用的术语和下述实验程序为本领域众所周知和通常采用的那些。除非另有说明，本发明通篇采用的以下术语应该理解为具有以下含义。
本文采用的术语“隐形眼镜”是指包括任何用在眼睛上或眼睛附近的硬性或软性镜片，其用于视力矫正、诊断、试样收集、施药、伤口愈合、化妆用的外观(如眼睛颜色改善)或其它眼科应用。
“水凝胶材料”是指当它完全水合时可吸收至少10重量％水的聚合物材料。通常，水凝胶材料是通过至少一种亲水性单体在存在或不存在另外的单体和/或大单体下聚合或共聚合而得到的。示例性的水凝胶包括，但不限于聚(乙烯醇)(PVA)、改性聚乙烯醇(例如nelfilcon A)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、具有多羧酸的PVA(例如carbopol)、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、含硅酮水凝胶、聚氨酯类、聚脲类等。可根据本领域技术人员公知的任何方法制备水凝胶。
“HEMA-基水凝胶”是指通过共聚合包含甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)的可聚合组合物而获得的水凝胶。
“硅酮水凝胶”是指通过可聚合组合物的共聚合而获得的水凝胶，所述组合物包含至少一种含硅酮单体，至少一种含硅酮大单体、或至少一种含硅酮预聚物。
“镜片形成材料”是指可光化或热聚合和/或交联形成隐形眼镜的材料。
“模具”是指可用来从未固化配方形成镜片的刚性物体。优选的模具为如上所述的两部分模具，其中模具的正面曲线或背面曲线由控制流变聚丙烯制成。聚丙烯的实例包括但不限于齐格勒-纳塔催化剂基聚烯烃、成核和净化(clarify)的金属茂催化的聚丙烯，例如但不限于得自Exxon和ATOFINA EOD 00-11的Achieve 1615。制备本发明模具的优选方法为通过使用公知技术注射成型，而模具可通过其它技术覆以板条、金刚石车削或激光切割制备。
术语“丙烯聚合物”和“聚丙烯”可交换使用，并且通常指包括齐格勒-纳塔催化基聚丙烯和金属茂催化的聚丙烯两者的丙烯均聚物以及材料的所有几何构型。这些构型包括，但不限于全同、间同和无规对称性。
术语“控制流变聚丙烯”是指由原始聚丙烯通过控制流变方法生产并且具有不同于原始聚丙烯的性能的聚丙烯。可使用例如美国专利号3,940,379；4,951,589；5,530,073和6,599,985中公开的任何公知或合适的控制流变方法。
作为说明性的实例，控制流变方法(或称为过氧化物化学改性方法)可如下进行。将聚丙烯树脂、无机或有机过氧化物装入混合区域。通过将惰性气体供入所述区域，在混合区域内保持惰性气体如氮气、氩气等的覆盖。通过搅拌器、搅拌桨、浆叶等将过氧化物与聚丙烯树脂在混合区域内均匀混合。尽管不认为必须将混合区域保持在惰性覆盖层下，出于安全原因优选考虑使用惰性气体。如果期望，在挤出操作中，可以在组分的掺合时聚丙烯和过氧化物的混合实现。
任何无机或有机过氧化物可用于本发明的方法。可适当采用的示例性过氧化物为过氧化氢、过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化碳酸异丙酯，二叔丁基过氧化物、对氯苯甲酰基过氧化物、二苯甲酰基二过氧化物、叔丁基异丙苯基过氧化物、叔丁基羟乙基过氧化物、二叔戊基过氧化物、2，5-二甲基己烯-2，5-二过异壬酸酯(2，5-dimethylhexene-2，5-diperisononanoate)等。过氧化物可以基于丙烯树脂的约0.005-0.1重量％的量与丙烯树脂混合。
然后可将得到的过氧化物/聚丙烯混合物装入例如由挤出机提供的高剪切区域的料斗中。通过用与挤出机有关的加热手段将树脂混合物加热至熔融状态在挤出机内保持高剪切条件并且在挤出机螺杆和挤出机筒体的内壁之间的环形区内处理熔体，如熔体通过挤出机进入成型设备或在挤出机一端的口模。挤出机的热机械作用在约150℃-300℃的温度下进行。
控制流变聚丙烯比原始聚丙烯显示出更窄的分子量分布、更高的熔体流动速率、更低的粘度、更小的弹性特性。
本文中所用的术语“熔体流动速率”(MFR)是热塑性聚合物的熔体流动容易性的度量。它定义为聚合物由于通过针对指定温度的指定重量施加的压力在10分钟内流动通过特定直径和长度的毛细管的以克为单位的重量。该方法在ASTM D1238中给出。熔体流动速率为分子量、对应于低分子量的高熔体流动速率的间接测量。同时，熔体流动速率是熔化材料在压力下流动能力的度量。
术语“原始聚丙烯”是指在进行控制流变方法前的起始聚丙烯。
术语“增加的熔体流动速率”是指在控制流变聚丙烯和相应的原始聚丙烯之间的熔体流动速率的差值。
本文中所用的术语“δ正切”是指无量纲参数，δ正切(tanδ或损耗角正切值)由从动态流变学测试中测量的储存模量(G’)和损耗模量(G”)计算得出。Tanδ是周期性变形中损失能量对储存能量的比率(G’/G”)的度量(即tanδ＝(G’)/(G”))，其包括弹性和粘性两者的影响。动态流变学测试在ASTM D 4440中给出。扫频在200℃用锥板式流变仪完成。优选tanδ在尽可能低的频率下测量以提高材料间的分辩率。在本发明中，以1.0rad/sec的tanδ用于比较翘曲值。
本文中所用的术语“模具翘曲或圆筒”是指模具的变形。FC(正面曲线)镜片模具和BC(基础曲线)镜片模具的曲率半径一起限定隐形眼镜的校正力。单个模具的翘曲这样地测量，即通过测量与浇注口(用于注射成型镜片模具的聚丙烯的来源)对齐方向的曲率半径和垂直于浇注口的曲率半径。规定以对浇注口90°取向的曲率半径减去以0°取向的曲率半径定义翘曲(或卷筒)。以浇注口为12点钟，在12和6点钟之间间测量与浇注口对齐的曲率半径，在3和9点钟之间测量垂直于浇注口的曲率半径。两种常规技术包括干涉测量法和光学检测/目测。使用激光反射，光学检测更有助于自动测量。用于自动化目测的激光反射被用来测量聚丙烯镜片模具中的曲率半径，特别是Nikon VMR-3020。
本发明部分基于以下发现：当控制流变聚丙烯用作模具材料时，与相应的原始聚丙烯相比，其模具翘曲可降低。已经发现控制流变聚丙烯的增加的熔体流动速率为至少约10g/10min，其中控制流变聚丙烯的熔体流动速率为12g/10min-80g/10min。
本发明还部分基于以下发现：在上述段落设定的限制内，与控制流变聚丙烯的相同熔体流动速率相比，具有更高tanδ的控制流变聚丙烯可产生更小的模具翘曲。
尽管发明人不希望被任何特殊理论约束，相信通过在控制流变方法中通过过氧化物生成基团的化学作用进行聚合后，聚丙烯的分子结构改性使分子量分布变窄，熔体流动速率增加，粘度降低和弹性特性增强。因此，与相应的原始聚丙烯相比，控制流变聚丙烯更易于加工，具有更低的剪切敏感度并且产生更低的模具翘曲。还相信以相同的熔体流动速率比较，具有更高的tanδ的控制流变聚丙烯更易于加工，具有更低的剪切敏感度并且产生更低的模具翘曲。
本发明提供铸塑成型隐形眼镜的改进方法，其中镜片形成材料在阳和阴模具部分的成型表面之间形成的镜片状空腔中固化，其中改进包括由控制流变聚丙烯注射成型至少一个模具部分，其中控制流变聚丙烯的增加的熔体流动速率为至少约10g/10min，其中控制流变处理的聚丙烯的熔体流动速率为12g/10min-80g/10min。
镜片形成材料的溶液可通过将镜片形成材料溶于本领域技术人员公知的任何合适的溶剂中来制备。合适溶剂的实例为水、醇如低级烷醇(例如乙醇、甲醇或异丙醇)、羧酸酰胺(例如二甲基甲酰胺)、偶极无质子溶剂如二甲基亚砜或甲基乙基酮、酮(例如丙酮或环己酮)、烃类(例如甲苯、醚、THF、二甲氧基乙烷或二噁烷)、和卤代烃类(例如三氯乙烷)、以及合适溶剂的混合物(例如水与醇的混合物、水/乙醇或水/甲醇混合物)。
镜片形成材料的优选种类为水溶性和/或可熔化的预聚物。有利的是镜片形成材料主要包含一种或多种优选基本纯态的预聚物(例如通过超滤法纯化)。因此，在通过光化辐射交联/聚合后，隐形眼镜实际上可能不再需要后续纯化，例如未聚合成分的复杂提取。此外，交联/聚合可无溶剂或在水溶液中进行，以便不需要后续的溶剂交换或水合步骤。
根据本发明，原始聚丙烯树脂的起始熔体流动速率优选为0.1g/10min-20g/10min，更优选为1g/10min-10g/10min，还更优选为3g/10min-12g/10min。控制流变聚丙烯的增加的熔体流动速率为至少约6g/10min，更优选为至少约10g/10min，还更优选为至少18g/10min，并且控制流变聚丙烯的熔体流动速率为12g/10min-80g/10min。
根据本发明，以相同的熔体流动速率比较，具有较低tanδ(损耗角正切)的控制流变聚丙烯在降低模具翘曲中更有效。在一个实施方案中，控制流变聚丙烯的tanδ(1.0rad/sec)优选为至少5，更优选为至少10，还更优选为至少13。
根据本发明，在一个实施方案中，由包含合适成核剂的控制流变聚丙烯制备的模具，与不含此类成核剂的相同控制流变聚丙烯相比，在降低模具翘曲中更有效。
存在用于聚丙烯的多种类型的成核剂，其适合于包含在本发明的控制流变聚丙烯配方中。合适的成核剂例如H.N.Beck在HeterogeneousNucleating Agents for Polypropylene Crystallization，11J.APPLIED POLY.SCI.673-685页(1967)和Heterogeneous Nucleation Studies onPolypropylene，21J.POLY.SCI.：POLY.LETTERS 347-351页(1983)中公开的。示例性成核剂包括，但不限于微滑石粉、山梨醇衍生物、磷酸盐、苯甲酸钠、2，2’-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)磷酸钠、2，2’-亚甲基双(4，6-二叔丁基苯基)磷酸铝、二次苄基山梨糖醇、二(对次甲苯基)山梨糖醇、二(对乙基次苄基)山梨糖醇、双(3，4-二甲基次苄基)山梨糖醇和N’，N’-二环己基-2，6-萘二甲酰胺、以及歧化松香酯类的盐。优选，成核剂浓度范围为基于聚丙烯树脂重量的500-3000ppm。
前述公开内容将能使本领域技术人员实施本发明。为了更好地能使读者理解具体实施方式及其优点，建议参照如下非限定性实施例。
实施例1
MFR为2dg/min的反应器制备的聚丙烯薄片与添加剂如下所示成比例混合。
Irganox 3114抗氧剂         1000ppm
Irgafos 168磷酸盐热稳定剂  1000pm
DHT4A水滑石                400ppm
Millad 3988成核剂          1900ppm
甘油单硬脂酸酯(GMS)        500ppm
Lupersol 101过氧化物       360ppm
通过在230-245℃挤出熔融混合添加剂和引发过氧化物化学改性。所得聚丙烯配方以在200℃的动态流变学(ASTM D 4440)和弯曲模量(ASTMD790，ISO 178)表征。
实施例2
MFR为11dg/min的反应器制备的聚丙烯薄片与添加剂如下所示成比例混合。
Irganox 3114抗氧剂          1000ppm
Irgafos 168磷酸盐热稳定剂   1000pm
DHT4A水滑石                 400ppm
HPN-68成核剂                500ppm
甘油单硬脂酸酯(GMS)         500ppm
Lupersol 101过氧化物        85ppm
通过在230-245℃挤出熔融混合添加剂和引发过氧化物化学改性。所得聚丙烯配方以在200℃的动态流变学(ASTM D 4440)和弯曲模量(ASTMD790，ISO 178)表征。
表1
  实施例1   实施例2   原始聚丙烯
  弯曲模量(MPa)   1450   1500   1590
  过氧化物化学改性前的MFR(dg/min)   2   11   20
  过氧化物化学改性后的MFR(dg/min)   20   20
  Tanδ，1rad/sec   10.38   5.13   4.16
  Tanδ，10rad/sec   2.82   2.04   1.82
  凹(阴)镜片模具的翘曲(mm)   -0.019   -0.018   0.045

Claims (11)

1.一种铸塑成型隐形眼镜的方法，其中镜片形成材料在阳和阴模具部分的成型表面之间形成的镜片状空腔中固化，其特征在于包括由控制流变聚丙烯注射成型至少一个模具部分，其中控制流变聚丙烯的增加的熔体流动速率为至少约6g/10min，其中控制流变聚丙烯的熔体流动速率为12g/10min-80g/10min。
2.根据权利要求1的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯的增加的熔体流动速率为至少约10g/10min。
3.根据权利要求1的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯的增加的熔体流动速率为至少约18g/10min。
4.根据权利要求1的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯的熔体流动速率为20g/10min-50g/10min。
5.根据权利要求2的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯的tanδ在1rad/sec为至少约5。
6.根据权利要求3的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯的tanδ在1rad/sec为至少约10。
7.根据权利要求1的改进方法，其中成核剂与所述控制流变聚丙烯接触。
8.根据权利要求1的改进方法，其中所述成核剂为山梨醇衍生物。
9.根据权利要求1的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯为齐格勒-纳塔催化剂基聚丙烯或金属茂催化聚丙烯。
10.根据权利要求1的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯为齐格勒-纳塔催化剂基聚丙烯。
11.根据权利要求1的改进方法，其中所述控制流变聚丙烯为金属茂催化聚丙烯。
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