专利名称：微波能量在拆装、分离以及水合隐形眼镜中的应用的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及利用微波能量拆装、分离以及水合隐形眼镜的装置和方法，尤其涉及将微波能量应用于一个或多个加热和处理位置处以进行拆装、分离以及水合隐形眼镜(contact lens)。
背景技术：
生产水凝胶软隐形眼镜的技术状况已经发展为自动化模塑成型系统和装配线，其中每个水凝胶软隐形眼镜通过将单体夹在前部模具部件和后部模具部件之间而形成。单体聚合形成透镜，然后将透镜从两个模具部件间取出，做进一步处理，随后进行包装供消费者使用。
在典型现有技术的软隐形眼镜生产过程中，金属嵌件用于注模机的注射成型过程中，以生产许多热塑性注塑成型的前部曲线(FC)模具和后部曲线或基本曲线(BC)模具，随后每个FC和BC模具被用于模塑单个软水凝胶隐形眼镜，并且每个模具都只使用一次。在此过程中，将隐形眼镜成型单体投入FC模具，BC模具小心地定位在FC模具之上，并将两模具部件压在一起，过量的单体挤入两模具部件光学表面之外的空间。之后单体聚合形成透镜，然后将透镜从模具中取出，做进一步处理以产生最终的软水凝胶透镜产品。
图1是典型现有技术的模具组件8的侧视剖面图，该模具组件包括前部曲线模具部件10和后部曲线模具部件12，它们确定了一个空间，软隐形眼镜14在该空间中模塑成型。
前部模具部件10确定了一个带有光学凹面性能的中心弯曲部分，该部分具有一个沿壁的周围延伸的圆形环绕壁确定的尖锐边缘16。对于随后进行模塑的软隐形眼镜，希望尖锐边缘16形成一壁指定的且塑性均匀的半径分界线(边缘)。同样，后部曲线模具部件12确定了一个带有光学性能凸面的中心弯曲部分。
FC和BC模具可以由任何热塑性材料制成，这些材料可以被注塑成型，并且能提供具有所需光学性能的最终的模塑透镜，目前用于模型架的优选材料是聚苯乙烯和聚丙烯。为了注塑成型FC和BC模具，所需构形的注射金属工具嵌入件典型地在注塑成型机中进行机械加工和装配。注塑成型的FC和BC模具是非常精密，并且可由注射金属模型嵌入件反转复制得到，最终得到的模塑成型隐形眼镜也非常精密，并且其可由金属模型嵌入件复制得到。
隐形眼镜在FC和BC模具部件之间进行模塑成型后，FC和BC模具部件必须分开。典型地，在FC和BC模具部件分开的过程中，过量的HEMA环，即型腔周围过量的模塑原料，粘附在FC模具上，用于提高粘附力，而模塑成型的隐形眼镜粘附在BC模具上。
关于将附着HEMA环的FC模具与附着模塑成型的隐形眼镜的BC模具分开，现有技术使用IR灯作为热源，IR灯产生的能量中约有低于20％的能量用于分开产品。由于能量浪费这是不利的，此外，所有这些能量必须随后由昂贵的水冷处理及系统除去，并且必须对其进行操作，监控，以及维护从而除去所有多余的IR热量。IR方法不精确，而且许多透镜在拆装和开启模具的过程中损坏。
关于将粘附的隐形眼镜从BC模具中脱模，现有技术采用分离池，并典型地浸泡4分钟以上，这与依照本发明中需要少于1分钟的方法相比是不利的，因为4分钟的浸泡时间内包含了超过300％的正在进行的工作(WIP)。
关于已分离隐形眼镜的水合，现有技术采用最少20分钟的浸泡时间，这与依照本发明中需要大约6分钟的方法相比是不利的，因为20分钟的浸泡时间内包含了超过200％的WIP。
关于隐形眼镜的分离和水合，现有技术采用加热的给水箱和绝热管道来传递加热溶剂，这与依照本发明中传递室温溶剂并可使溶剂在使用点快速加热的方法相比是不利的。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种利用微波能量拆装，分离以及水合隐形眼镜的装置和方法，尤其涉及将微波能量应用于一个或多个微波加热和处理位置处以进行拆装，分离以及水合隐形眼镜。微波加热能在每个处理阶段有利地控制微波照射的强度和持续时间。
本发明利用微波能量有助于使附着HEMA环的FC模具(或BC模具)与附着隐形眼镜的BC模具(或FC模具)分开，并利用微波能量促进隐形眼镜从BC模具(或FC模具)中脱模，以及进一步利用微波能量推动隐形眼镜的水合作用。
本发明提供拆装的三个优点1)优良的能量容纳和引导，使能量需求降低，2)简化拆装设备，以及3)提高产量；分离的两个优点1)减少透镜从后部曲线模具脱模所需的时间，以及2)投入室温分离溶剂；水合的三个优点1)减少萃取时间，特别适用于Darocur1173生产线，2)简化水合设备，以及3)微波系统允许隐形眼镜的水合在主要部件中进行。
本发明使拆装，分离以及水合设备明显简化，这是一个非常重要的方面。微波设备包括电源，微波发生器，微波波导，或者还包括波阀。波导可由金属板制成，因此它们成本低(费用包括在设计中)，并且波导实际上在容纳及引导微波方面100％有效，也不会遭受加速腐蚀。
微波能量的传输取决于加热材料中极性组的电磁场的耦合，极性基中的羟基进行这种加热。溶剂和溶质的加热明显增强材料从透镜向四周扩散。微波能量向羟基(带有标准微波)的传输非常有效，并且有利于在使用点释放。因此，包含羟基的分子，像Darocur1173应能通过微波作用更快地萃取。
在传统的微波炉内利用NI C固化组件可在大约1分钟内完成分离(与70℃150ppm在80/DI(蒸馏水)之间需要3至5分钟相比较)，其将所需的分离时间至少减少75％。
水合作用时间减少大约67％。
在分离和水合过程中，利用微波加热不需要存储和传输加热溶剂，因为微波可在使用点释放热量。1毫升室温密封溶液能在大约3秒内沸腾。
本发明使用微波能量进行拆装，分离，以及水合隐形眼镜的上述目的及优点可结合附图并参考下面几个实施方案的详细说明，更易被本领域的技术人员理解，所有附图中相同的部件用相同的标号表示。
图1是典型现有技术的模具组件的侧视剖面图，该模具组件包括前部曲线模具部件和后部曲线模具部件，两模具部件确定了软隐形眼镜在其中模塑成型的空间。
图2示出一种隐形眼镜/包括前部曲线模具和基本曲线模具的模具组件，此时水凝胶软隐形眼镜在模具组件中模塑成型，其由真空控制的传送设备支撑，该设备将透镜/模具组件置于微波加热和处理脱模的位置。
图3示出一个加工步骤和位置，在该位置处固化的透镜/后部曲线模具从前部曲线模具脱模或分开，过量的HEMA环固定在前部曲线模具上。
图4示出一个加工步骤，其中将室温分离剂送入到主要的隐形眼镜部件，并将该部件置于微波波导之上，使得分离剂由微波加热。
图5示出一个加工步骤和位置，其中传送装置将透镜/后部曲线模具组件放低，使得透镜与模具紧密接触并浸入主要部件内的分离剂中，该溶剂正由微波加热。
图6示出一个加工步骤和位置，其中已经传输了足够的微波能量从而完成透镜从后部曲线模具中脱模，传送装置将后部曲线模具提升并离开主要部件，将透镜留在主要部件内，且浸在正由微波加热的分离剂中。
图7示出微波加热过程的继续，由此通过对主要部件内的透镜和分离剂进行持续的微波加热而推动连续的透镜水合。
图8示出一个加工步骤，其中脏的分离剂和萃取剂从透镜/主要部件排出，干净的萃取剂添加到透镜/主要部件中。
图9示出一个加工步骤，其中通过持续的微波加热促进透镜的水合处理。
图10示出进一步的加工步骤，其中DI排除喷嘴置于主要部件/隐形眼镜之上，压缩空气通过DI排除喷嘴内的中心通道进入，并将萃取剂通过DI排除喷嘴内的排出通道移出。
图11示出进一步的加工步骤，其中投料管将测定数量的DI冲洗剂输送到主要部件/隐形眼镜。
图12示出进一步的加工步骤，与图10的加工步骤类似，其中最终的冲洗剂由压缩空气移出并排空。
图13示出进一步的加工步骤，与图11的加工步骤类似，其中测定数量的冲洗剂送入主要部件/隐形眼镜，并准备在其上使用封装盖/密封装置。
具体实施例方式
图2示出一种隐形眼镜/包括前部曲线模具和基本曲线模具的模具组件8，此时水凝胶软隐形眼镜在模具组件中模塑成型，按照如图1给出的某些说明的方式。隐形眼镜/模具组件8由真空20控制的传送设备22支撑，该传送设备利用真空将后部曲线模具12固定。
透镜/模具组件8置于微波加热和处理脱模位置，该位置处有微波发生器24，微波波导26，或者还包括微波阀。微波波导26可由低成本的金属板制成，其成本已经包含在设计中。波导实际上在容纳及引导微波方面100％有效，另外，波导在本发明的应用过程中不会因为各种分离，冲洗以及所用的DI溶液而受到加速腐蚀。透镜/模具组件根据微波波导和加热装置定位，使隐形眼镜及其与透镜/模具组件中前部曲线模具表面的界面优先被微波加热。
脱模过程可由隐形眼镜材料与脱模材料之间热膨胀差产生和实现。这可由隐形眼镜与模具之间的导热性差异和热传导差异而获得，或通过隐形眼镜与模具之间对微波能量的吸收差异而获得。以后者为例，脱模部件可以是具有较大偶极矩的尼龙，进行微波照射时很快发热。隐形眼镜材料或其中包含的稀释液也可以调整为所需的极性。
模具组件8包括前部曲线模具10和基本曲线模具12，隐形眼镜14在两模具间模塑成型，通过在隐形眼镜与前部曲线模具之间或与基本曲线模具之间产生热梯度而促进隐形眼镜从模具组件8中脱模，其中前部曲线模具或基本曲线模具从隐形眼镜脱模或分开。模具组件可设计为首先使前部曲线模具从粘附在一起的基本曲线模具和隐形眼镜分开或脱模，正如此处示出的步骤，或者将模具组件设计为首先使基本曲线模具从粘附在一起的前部曲线模具和隐形眼镜分开。
在本专利中请中，在脱模/分开步骤之后仍然使隐形眼镜粘附于其上的曲线模具称为粘附曲线模具，从粘附曲线模具和隐形眼镜脱模和分开的另一个曲线模具称为脱模曲线模具。微波加热能在隐形眼镜和脱模曲线模具之间产生热膨胀差，热膨胀差导致隐形眼镜与脱模曲线模具之间的粘附力降低。
典型地，将分开的脱模曲线模具设计为粘附和保留过量的HEMA环，该环随后被除去，而使隐形眼镜粘附到另外的粘附曲线模具上。
隐形眼镜与脱模或分开式曲线模具之间的热梯度可利用微波通过设计隐形眼镜或脱模曲线模具中的一个比另一个吸收更多微波而获得。在其他各种因素中，材料吸收微波的能力取决于具有偶极分子的材料，例如水，它们利用微波发生振动并加热。曲线模具典型地由聚苯乙烯构成，它不是偶极材料，因此实际上对微波是不可见的，也不能由微波加热。相应地，模塑成型的隐形眼镜由具有偶极分子的材料模制而成，使得隐形眼镜可由微波加热，而聚苯乙烯曲线模具不能由微波加热，因此在隐形眼镜与脱模曲线模具之间产生理想的热梯度。在另一实施例中，曲线模具能由具有偶极分子的材料制成，如尼龙，丙烯酸，或聚酯材料，它们均可由微波加热。
图2示出传送装置22将固化的透镜/模具组件定位在微波波导24之上某一位置处的视图，在该位置处，前部曲线模具由前部曲线模具和HEMA环压紧装置28保持和固定在原处，使隐形眼镜，特别是隐形眼镜与前曲线透镜表面之间的界面优先被微波加热，从而去除前部曲线模具和模塑成型的隐形眼镜的粘附力。然后，组件传送装置22和后部曲线模具12被收缩并被垂直提起，但此时前部曲线模具10受压紧装置28的限制。这导致后部曲线模具和粘附其上的隐形眼镜脱模前部曲线模具，过量的HEMA环仍然粘附在前部曲线模具上，该环用于增大这种粘附力。
图3示出一个加工步骤和位置，其中固化的透镜/后部曲线模具从前部曲线模具脱模并与其分开，过量的HEMA环仍然固定在前部曲线模具上。然后如利用前部曲线真空传送装置地使前部曲线模具从脱模或拆装处理位置移开。
本发明的各加工步骤可在不同的处理位置进行和完成，即脱模步骤在脱模位置进行，分离步骤将隐形眼镜从其所粘附的保留的曲线模具上脱模或分开，该步骤在单独的分离位置进行，水合步骤对已分离的隐形眼镜进行水合，它也在单独的水合位置进行。也可以将上述一个或多个步骤在同一位置进行。看起来优选在不同的处理位置完成不同的加工步骤，这是因为不同的加工步骤通常需要的微波加热时间不同，并且利用的微波能量的波长也不同。此外，不同的处理位置能够控制在每一个处理阶段微波照射的强度和持续时间。
在每个微波加热位置，优选持续不断地对微波发生器进行维护以使微波发生器的使用寿命达到最长，因此可利用微波阀，或者当微波处理位置不需要微波加热时使微波改变方向而执行其他的加热工作，不需要微波加热的情况例如在模具组件或者模具部件或主要部件的传输过程中，或者剂量改变时期或流体改变时期。
此外，本发明的各步骤可在连续或半连续的生产线上完成，并可以在单一模具组件或隐形眼镜上完成，或者在定位于支架上的许多模具组件或隐形眼镜上完成，该支架用于支撑一批组件或隐形眼镜，或者在小批量的，如几百个模具组件或隐形眼镜上完成。
图4示出一个加工步骤，其中主要部件基座32如利用主要部件真空传送装置而置于分离处理位置。通过投料管34向主要部件32送入测定数量的分离剂36，优选在环境温度或室温状态进行。主要部件和分离剂置于微波波导38之上，从而使分离剂可由微波40加热。微波系统的另一优势在于其允许水合作用在主要部件内完成。
图5示出一个加工步骤和位置，其中传送装置42被放低并定位一透镜/后部曲线模具14，12，分离剂，使得透镜14与模具紧密接触，并完全浸泡和没入主要部件内的加热分离剂3636中，分离剂，并且也可能包括由微波加热的隐形眼镜。如果隐形眼镜由微波加热，而基本曲线模具没有加热，则在其间产生热梯度，从而促使隐形眼镜从基本曲线模具中脱模，然后基线曲线模具离开该位置，如图6所示。
图6示出一个加工步骤和位置，此时已经传输了足够的微波能量，使隐形眼镜得以从后部曲线模具中脱模。图6也示出一个位置，其中传送装置42提升后部曲线模具12离开主要部件，留下透镜14浸在主要部件32的分离剂中。
图7示出微波加热步骤的继续，由此通过对主要部件内的透镜和分离剂进行持续的微波加热而推动持续的透镜水合作用，此时透镜置于主要部件内且正浸在脏的分离剂中。
图8示出一个加工步骤，其中专用蒸馏水排除且汽化器喷嘴44置于主要部件之上。液态冲洗萃取剂46通过止回阀48流入汽化室50，并在汽化室利用施加的微波40进行汽化，产生的压力迫使汽化溶剂从底部排出进入主要部件32。真空52也作用于萃取通道54，使得脏的分离剂和萃取剂在高压和高速冲洗萃取剂蒸汽的作用下从透镜/主要部件处移出并排空，干净的冲洗萃取剂添加到透镜/主要部件中，同时利用微波进行持续的补充加热，进一步促进水合作用。
图9示出最终的系统，其中透镜14完全浸在浓缩的冲洗萃取剂46中，之后为不需要的材料和分子从透镜向四周被动扩散留出足够的时间。通过持续的微波40加热促进透镜水合的过程。微波加热系统能够提高冲洗萃取剂的温度并超过冲洗萃取剂的标准沸点，从而通过持续的微波加热进一步加强透镜的水合作用。
图10示出进一步的加工步骤，其中DI排除喷嘴56置于主要部件/隐形眼镜32，14之上，压缩空气58通过DI排除喷嘴内的中心通道60进入，并将目前脏的冲洗萃取剂46通过DI排除喷嘴内的排出通道62移出，排出通道作用于其上的真空64。
图11示出进一步的加工步骤，其中投料管66将测定数量的新鲜DI冲洗萃取剂62输送到主要部件/隐形眼镜32，14。
图12示出进一步的加工步骤，与图10的加工步骤类似，其中在水合作用时期之后，目前脏的DI冲洗萃取剂68由压缩空气58移出并排空。DI排除喷嘴56置于主要部件/隐形眼镜32，14之上，压缩空气58通过DI排除喷嘴内的中心通道60进入，并通过DI排除喷嘴内的排出通道62移出脏的冲洗萃取剂68，该通道具有作用于其上的真空64。
图13示出进一步的加工步骤，与图11的加工步骤类似，其中测定数量的新鲜DI冲洗萃取剂70通过管66送入主要部件/隐形眼镜32，14，目前准备在其上使用组件盖/密封装置。具有透镜和溶剂的主要部件可从微波加热和处理位置移开以进一步完成产品的包装和加工。
尽管这里详细介绍了本发明关于利用微波能量拆装，分离，以及水合隐形眼镜的几个实施方案和变化，但是应当清楚，对本领域的技术人员来说，本发明的公开和教导暗示了许多可选择的设计。
权利要求
1.一种用于使隐形眼镜从透镜/模具组件中脱模的方法，其中该透镜/模具组件包括前部曲线模具和基本曲线模具，且隐形眼镜模制在两模具之间，该方法包括相对微波发生器产生的微波辐射，定位透镜/模具组件，使隐形眼镜及其与透镜/模具组件中的脱模曲线模具表面的界面由微波加热，其中隐形眼镜与脱模曲线模具中的一个比另一个吸收更多微波，使得利用微波在隐形眼镜和脱模曲线模具之间产生热梯度，从而在隐形眼镜和脱模曲线模具之间产生热膨胀差，热膨胀差导致隐形眼镜与脱模曲线模具之间的粘附力降低，从而有助于脱模步骤的进行；将脱模曲线模具定位在压紧装置中，使脱模曲线模具从其上已附着了隐形眼镜的粘附曲线模具上分开和脱模。
2.根据权利要求1的方法，其中脱模曲线模具是前部曲线模具，热梯度在隐形眼镜和前部曲线模具之间产生，前部曲线模具从粘附的基本曲线模具和隐形眼镜上脱模和分开。
3.根据权利要求1的方法，其中隐形眼镜由具有偶极分子的材料模制而成，使隐形眼镜由微波加热，而脱模曲线模具不具有偶极分子，使其不能由微波加热，由此在隐形眼镜和脱模曲线模具之间产生热梯度。
4.根据权利要求1的方法，进一步包括将隐形眼镜从粘附曲线模具上分离的步骤，包括使隐形眼镜和粘附曲线模具紧密接触地设置并浸入主要部件基座内的分离剂中；相对微波发生器产生的微波辐射，定位包含隐形眼镜和粘附曲线模具的主要部件与分离剂，使隐形眼镜和分离剂由微波加热，从而使隐形眼镜从粘附曲线模具上分离。
5.根据权利要求4的方法，进一步包括水合已分离的隐形眼镜的步骤，该方法包括将分离剂从主要部件基座排出；将一定量的冲洗萃取剂投入到其中包括隐形眼镜的主要部件基座；相对微波发生器产生的微波辐射，定位其中具有冲洗萃取剂和隐形眼镜的主要部件基座，使得隐形眼镜和冲洗萃取剂可由微波加热以促进水合作用；将脏的冲洗萃取剂从其中具有隐形眼镜的主要部件基座中排出；以及将干净的冲洗萃取剂添加到其中具有隐形眼镜的主要部件基座中。
6.根据权利要求5的方法，其中将排空脏的冲洗萃取剂和添加干净的冲洗萃取剂的步骤重复几次，并随着微波的持续补充加热而进一步促进水合。
7.一种将隐形眼镜从粘附曲线模具分离的方法，包括将隐形眼镜和粘附曲线模具紧密接触地设置并浸入主要部件基座内的分离剂中；相对微波发生器产生的微波辐射，定位包含隐形眼镜和粘附曲线模具的主要部件与分离剂，使隐形眼镜和分离剂由微波加热，从而使隐形眼镜从粘附曲线模具上分离。
8.根据权利要求7的方法，进一步包括将已分离的隐形眼镜水合的步骤，该方法包括将分离剂从主要部件基座排出；将一定量的冲洗萃取剂投入到其中包括隐形眼镜的主要部件基座；相对微波发生器产生的微波辐射，定位其中具有冲洗萃取剂和隐形眼镜的主要部件基座，使得隐形眼镜和冲洗萃取剂可由微波加热以促进水合作用；将脏的冲洗萃取剂从其中具有隐形眼镜的主要部件基座中排出；以及将干净的冲洗萃取剂添加到其中具有隐形眼镜的主要部件基座中。
9.一种水合隐形眼镜的方法，包括将隐形眼镜定位在主要部件基座中；将一定量的冲洗萃取剂投入到其中包括隐形眼镜的主要部件基座；相对微波发生器产生的微波辐射，定位其中具有冲洗萃取剂和隐形眼镜的主要部件基座，使得隐形眼镜和冲洗萃取剂可由微波加热以促进水合作用；将脏的冲洗萃取剂从其中具有隐形眼镜的主要部件基座中排出；以及将干净的冲洗萃取剂添加到其中具有隐形眼镜的主要部件基座中。
10.根据权利要求9的方法，其中将排空脏的冲洗萃取剂和添加干净的冲洗萃取剂的步骤重复几次，并随着微波的持续补充加热而进一步促进水合。
全文摘要
一种利用微波能量在一个或多个微波加热和处理位置拆装，分离，以及水合隐形眼镜的装置和方法。微波能量用于促进附着HEMA环的前部曲线模具与附着隐形眼镜的基本曲线模具分开，并且微波能量用于促进隐形眼镜从基本曲线模具中脱模，以及微波能量进一步用于促进已分离的隐形眼镜的水合。
文档编号B29C39/02GK1520983SQ0311078
公开日2004年8月18日 申请日期2003年3月4日 优先权日2002年3月4日
发明者O·卡尔文, D·波文, P·R·阿尔布雷克特森, O 卡尔文, 阿尔布雷克特森 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司