JP4004558B2 - コンタクトレンズ製造用金型部品およびその金型部品の成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的に前金型部品と第二の相補的な基金型部品（後金型部品）とを用いてコンタクトレンズを成形する装置および方法に関する。それらの金型部品は共に、金型と金型キャビティを定める。金型キャビティ内ではヒドロゲルソフトコンタクトレンズのようなコンタクトレンズや、適当な水性媒質（例えば、塩分を含む溶液）内で膨潤だけさせて着用できるコンタクトレンズにした製品を形成するために重合性成分を重合することができる。この明細書中では、用語”コンタクトレンズ”および”レンズ”は、十分に膨らみ目に入れても良いコンタクトレンズと共に、その他特定の状況が必要である以外、まだ膨らんでいないあるいは部分的に膨らんだ状態のコンタクトレンズを含むものである。
さらに詳しくは、本発明は一様に許容しうる光学的特性金型部品と、前金型部品、基金型部品（後金型部品）および上記金型部品間のキャビティを備えた金型集成体（アセンブリ）とに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
Larsenによる米国特許第４、５６５、３４８号公報は、本発明と同様の金型部品を製造するための代表的な従来技術を開示している。この従来技術によれば、金型部品が２×４配置のフレ−ム上に保持された８個の金型部品を１セットとして成形される。Larsen特許の図３は、凹状の前金型、すなわち雌金型の２×４配置を保持した成形フレ−ムを示し、図５は、凸状の後金型、すなわち雄金型の２×４配置を保持した成形フレ−ムを示す。そのフレ−ムと金型のクラスタ−集成体は、フレ−ムと金型の間に伸びた小さな支柱で矩形の外フレ−ム内に固定された金型を用いて一成形品に射出成形することにより作られる。そのフレ−ムの高さは、金型の表面がその取り扱い中に掻き疵や機械的損傷を防ぎ、そしてフレ−ムが一般に段積みや取り扱いを容易にする形状を持つようになっている。上述したポリスチレン金型部品をクラスタ−集成体に成形する従来技術は、典型的には約２４秒かかるが、この時間はポリスチレン金型部品を能率的に製造するにはあまりにも長すぎると思われる。これに対して、本発明によれば、ポリスチレン金型部品の成形は、肉厚にもよるが約３ないし６秒かかる。
ヒドロゲルコンタクトレンズの直接成形は、Larsenによる米国特許第４，４９５，３１３号公報、Larsenらによる米国特許第４，６８０，３３６号公報、Larsenによる米国特許第４，５６５，３４８号公報、Larsenらによる米国特許第４，６４０，４８９号公報に開示されており、その全開示を本特許出願では参考とした。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
一面では本発明は、一つの金型部品の凸面と他の金型部品の凹面との間にキャビティを定めるために配置された金型部品からなる金型集成体（アセンブリ）内で重合性成分を重合させることによってコンタクトレンズ（すなわち、既製寸法のレンズや仕上げ既製寸法に膨潤（水和）を要するレンズ）を製造する場合に有用な金型部品を備える。 各金型部品は、紫外線を透過する熱可塑性ポリマ−の一体製品であって、該製品が凹面、凸面そして円形の円周方向端部を有し、上記凹面と凸面の少なくとも一つの少なくとも中央部が上記金型集成体で製造されるそれぞれ所定の膨らみとへこみを持ったコンタクトレンズの前カ−ブあるいは後カ−ブの縮小した寸法（例えば、膨潤されたれたレンズの直径が１４．０ないし１４．４ｍｍであるのに対し、膨潤されていないレンズの直径が１２．７ｍｍ）を持ち、そして十分に滑らかであり、上記重合性成分を上記面と接触させて重合することにより形成した上記コンタクトレンズの表面が光学的に許容できる形状であり、上記製品はまた上記円周方向端部と一体で且つその端部を取り囲み上記凹面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジを有し、上記製品はまた上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びるおおむね三角形のタブを有し、上記製品は素早く熱を通し上記金型集成体から上記金型部品を取り外す力に耐えるために効果的な薄さと剛性を有する熱可塑性ポリマ−の一体製品を備える。
【０００４】
本発明の他の面では、金型集成体内で重合性成分を重合することによりコンタクトレンズを製造するために有用な金型集成体であって、上記金型集成体が前金型部品とその前金型部品に接触する後金型部品とその両方の金型部品に接触するキャビティ内とを備えたコンタクトレンズ製造用金型集成体において、
上記前金型部品が紫外線を透過する熱可塑性ポリマ−からなる第一製品からなり、上記製品が凹面、凸面そして円形の円周方向端部を持った中央曲面部を有し、上記重合性成分と接触する上記凹面部が、上記金型集成体で製造されるコンタクトレンズの前カ−ブの曲率を有し、そして上記面と接触する上記重合性成分の重合によって形成されたコンタクトレンズの表面が光学的に許容できる程十分に滑らかであり、
上記第一製品が、上記円周方向端部と一体で且つその端部を取り囲み上記凹面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジと、上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びるおおむね三角形のタブを有し、
上記後金型部品が紫外線を透過する熱可塑性ポリマ−からなる第二製品をからなり、上記製品は凹面、凸面そして円形の円周方向端部を持った中央曲面部を有し、上記重合性成分と接触する上記凸面部が、上記金型集成体で製造されるコンタクトレンズの後カ−ブの曲率を有し、そして上記面と接触する上記重合性成分の重合によって形成されたコンタクトレンズの表面が光学的に許容できる程十分に滑らかであり、
上記第二製品が、上記円周方向端部と一体で且つその端部を取り囲み上記凸面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジと、上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びるおおむね三角形のタブを有し、
上記後金型部品の凸面が上記前金型部品の円周方向端部と接触し、
上記前金型部品と上記後金型部品は、素早く熱を通し上記キャビティでの上記重合性成分の重合の後、金型集成体から上記金型部品を取り外す力に耐えるために効果的な薄さと剛性を有する、コンタクトレンズ製造用金型集成体を備える。
【０００５】
本発明の他の面では、続いてコンタクトレンズを成形する際に有用な金型部品を成形する金型部品の製造方法を有するものであり、その方法は、
溶融熱可塑性樹脂を、金型内に所定方向に加圧して射出場所で射出し、
射出時に上記溶融熱可塑性樹脂の最初の射出部分を固定し、
上記圧力を用いて上記溶融熱可塑性樹脂を流して、与えられた厚さと、上記所定方向に対しおおむね斜めの面で上記射出場所から広がる幅を有する上記金型内の平坦化ゾ−ンに充填し、上記溶融熱可塑性樹脂が与えられた幅を持った薄い滑らかに流れる層として上記平坦化ゾ−ンから出るように上記平坦化ゾ−ンの形状と長さおよび上記溶融熱可塑性樹脂の温度と流量を選択し、
上記圧力を用いて上記平坦化ゾ−ンから、上記与えられた厚さを有し且つ上記与えられた幅より大きな直径を有し上記平坦化ゾ−ンの面に実質的に平行な面にある円形フランジを定める上記金型のフランジ領域内、および上記与えられた厚さを有し丸い上記フランジにより制限され該フランジと交差している上記金型の凹凸領域内に上記流れの層を流出させると共に、上記溶融熱可塑性樹脂の温度と流量および除熱速度を維持して上記領域を充填し、上記凹凸領域内に少なくとも一つの面が光学的特性がある熱可塑性樹脂の均一層を効果的に形成し、
上記平坦化ゾ−ン、上記フランジ領域および上記凹凸領域内の熱可塑性樹脂が単一の固体製品を形成する上記溶融熱可塑性樹脂から十分に除熱し、
上記固体製品を上記金型から取り出す工程を有する。
【０００６】
前金型部品の凹状内面は、コンタクトレンズの外面を定め、一方、基金型部品（後金型部品）の凸状外面は、目に入れるコンタクトレンズの内面を定める。従って、雌金型部品（前金型部品）の凹状内面の形状と雄金型部品（後金型部品）の凸状外面の形状は、適正な光学的特性面を持たなければならない。しかしながら、前金型部品の凸状外面と基金型部品（後金型部品）の凹状内面は、光学的特性面を持つ必要がなく、実際、それらの面を持つ各金型部品の側面がロボット装置によって金型部品を扱うために使用される。
【０００７】
一対の相補的な前金型部品と基金型部品（後金型部品）は、非水で、水置換性溶媒に溶けるモノマ−混合物を直接成形することによってヒドロゲルコンタクトレンズを製造する際に用いられる。モノマ−混合物は、最終的な所定のヒドロゲル（すなわち、水膨潤）レンズの形状を決める前金型部品と基金型部品（後金型部品）からなる二つの部品内に初めに配される。凹状の前金型部品に重合反応混合物を実質的に充填する注入工程の後、その凹状の前金型部品は、基金型部品で覆い気泡が後金型部品の下に閉じ込められないようにする。その基金型部品（後金型部品）は、適当に並べられた凹状の前金型部品上に、変形もなく載せられている。この気泡の閉じ込めは、凹状の前金型部品内に保持された重合反応混合物のプ−ルに載せられる個々の部品としての基金型部品（後金型部品）を用いて好ましく行なわれる。従って、この金型被覆工程の前に、複数の基金型部品（後金型部品）が機械的装置により保持されるのが好ましく、その後、その装置は、後金型部品を下方に案内すると同時に、重合反応混合物を収容している各凹状の前金型部品上に載せるために用いられる。次に、モノマ−／溶媒混合物は、モノマ−が重合する、可視化学線や紫外線照射のような条件にかけられ、それにより所定のヒドロゲルレンズの最終縮小サイズ形状にしたポリマ−／溶媒混合物を製造する。
【０００８】
この重合反応工程を終えた後、二つの金型部品を分離し（成形品の取り出しと呼ばれる）、典型的には前金型部品内のコンタクトレンズを離し、続いてそのレンズが部品から移される。前金型部品と基金型部品（後金型部品）は、一回の成形にのみ用いられ、その後、処分される。重合反応の後、溶媒を水で処分し、最終的なサイズと形状が成形された原ポリマ−／溶媒部品のサイズと形状と全く同一の水和レンズを製造する。
各金型部品は光学的特性面（すなわち、前金型部品の凹面と基金型部品（後金型部品）の凸面）を定める。また、各金型部品はその凸面と凹面周囲の円周方向フランジを定める。一般に、金型部品は、金型部品の光学的特性面とは反対側の面にあるフランジの裏面を取り扱うロボット方式（真空把持によるような）によって加工され、そして処理される。
【０００９】
上記金型部品を製造し、使用する方法を以下より詳細に説明する。一般に金型部品の製造には溶融した型材料を、ホットランナ−装置を通して少なくとも一つ（好ましくは多くの）金型キャビティに導入する熱金型（流量が低下しないように、そして剪断応力を増大させるため）を使用する。その型材料は、ポリスチレン，ポリ塩化ビニル，ポリエチレン，ポリプロピレン，アクリロニトリルやブタジエンとスチレンのコポリマ−，ポリメチルメタクリレ−トのようなアクリレ−ト，ポリアクリロニトリル，ポリカ−ボネ−ト，ポリアミド，ポリエステルポリ〔４−メチル−ペンテン １〕，等のような熱可塑性ポリマ−である。その中でポリチレンが好ましい。各金型キャビティは、金型部品用の光学的特性曲面と第二の重要ではない方の曲面を定める。
【００１０】
本発明によれば、金型キャビティの光学的特性面は、金型キャビティの第二面（非光学的特性面）より金型の熱ホットランナ−側から好ましく離して配置されており、金型キャビティを冷却する冷却装置が設けられている。光学的特性曲面を熱ホットランナ−側からより離すことにより金型キャビティの光学的特性面をより早く冷却することができる。これにより金型部品の光学的特性面に熱残留応力が素早く硬化されそして固定され、しかも成形サイクル時間が短縮される。このことは金型部品の第二（非光学的特性）面より変形が小さく、しかもわずかではあるがより冷却された金型部品の光学的特性面を得ることになる。 金型部品が前金型部品すなわち、雌金型部品の場合、その雌金型部品の凹状面が光学的特性面を定め、そしてその凹状面は、その第二面より熱ホットランナ−装置から離して配置される。金型部品が基金型部品（後金型部品）すなわち、雄金型部品の場合、その雄金型部品の凸状面が光学的特性面を定め、そしてその凸状面は、その第二面より熱ホットランナ−装置から離して配置される。
【００１１】
好ましい態様として、金型部品に成形される材料は、ポリスチレンであるが、上述した熱可塑性樹脂であればどれでも適用される。更に、金型キャビティは、その光学的特性面に第一のインサ−トを備え、金型キャビティの第二面には第二のインサ−トを備えている。各インサ−トは一体物として作ることができるが、下記のように二体設計でもできる。金型キャビティが前金型部品製造用である場合、金型部品の光学的特性面上の第一のインサ−トには、内部にパワ−インサ−トを配置するかあるいは一体設計のブッシュを備えることができる。そのパワ−インサ−トは、光学的特性面を定める凸状端面を持ち、且つ前金型部品により製造されるコンタクトレンズの光学倍率を定める。従って、その名称がパワ−（倍率）インサ−トである。更に、異なった光学倍率（ジオプタ−）のレンズは、異なる凸状曲面のパワ−インサ−トに代えるだけで製造できる。金型キャビティの第二面側の第二インサ−トは、高光学的特性面を定めず、そのため一体物として容易に製造できる。
【００１２】
更にまた、第一および第二の各インサ−トにはその回りに円周方向の冷却路があり、冷却路には冷却装置により乱流状態で冷却水が循環する。なお冷却路は、インサ−ト内か、インサ−トを保持するスチ−ル金型ブロック内に配される。第一および第二の各インサ−トは、その内部に噴水装置を備え、冷却装置により噴水装置を介して乱流状態でインサ−トの内面に向けて冷却水が循環する。好ましい態様では、成形装置はホットランナ−装置の一端およびその回りに離して配された複数（４個あるいは８個）の金型キャビティを備えている。
【００１３】
本発明の金型部品の製造の他の面によれば、成形装置と成形方法がソフトコンタクトレンズの成形に第二の相補的な金型部品と共に用いて使用される金型部品の成形に供される。その金型部品は凸状曲面とその面から離れた凹状曲面を定め、その凸面と凹面のうちの一つがソフトコンタクトレンズの光学的特性曲面を決める。その装置と方法では、熱成形機が溶融金型材料をホットランナー装置を介して少なくとも一つの金型キャビティに供給する。各金型キャビティは、光学的特性曲面と金型部品用の第二曲面を定める。本発明によれば、金型キャビティは金型キャビティの光学的特性側面に第一インサ−トを備え、金型キャビティの第二側面に第二インサ−トを備えている。この第一および第二の各インサ−トは、その回りあるいはその近くに円周方向の冷却路を持ち、それを通して冷却装置により冷却水を循環させ、金型キャビティをより早く冷却する。これにより金型部品内に最少の熱残留応力を素早く硬化し、固定することができると共に成形とサイクル時間を短縮することができる。同様に、直接のポリマ−流路は冷却時間を短縮し（最少の残留応力とし）サイクル時間を短縮する。
【００１４】
金型インサ−ト設計を備えた成形装置に係る本発明の上記目的と利点は、添付図面に関連させて詳細に説明されたいくつかの好ましい実施態様を参照すれば当業者に容易に理解される。なお図面では同様の部品は同一の参照符号で示す。
【００１５】
【実施例】
図面を詳細に参照する。図１と図２は二つの相補的な前金型部品と基金型部品（後金型部品）とからなる金型集成体（アセンブリ）内で重合可能な成分の重合反応によってコンタクトレンズを製造する場合に有効な前金型部品１０の一実施態様のそれぞれ平面図、側面図を示す。上述したように金型部品は、コンタクトレンズの製造ですぐに着用できるレンズが作られ、そして着用できるように膨潤（水和）を要する未膨潤レンズが作られるため有用である。
【００１６】
前金型部品１０は、ポリスチレンからなるのが好ましいが、可視光線、紫外線に十分に透明でソフトコンタクトレンズの重合を促進する光照射を可能にする上述したどの熱可塑性ポリマ−でも適用できる。ポリスチレンのような適当な熱可塑性樹脂は、比較的低い温度で光学的特性を持つ表面に成形可能で、成形中は流れ特性に優れ、結晶化せず、非晶質のままであり、また冷却中の収縮が最少であるような他の好ましい特性を持つ。
【００１７】
前金型部品１０は、光学的特性の凹面１２を持った中央湾曲部を定め、その凹面１２には周りに伸びる丸い円周端部１４を有する。図２Ａに詳細に示した端部１４は、続いて成形されたソフトコンタクトレンズ用の均一樹脂の丸い分割線（端部）を形成するために好ましい。端部１４は３ないし４５μｍの範囲、好ましくは５ないし３０μｍの非常に小さな曲率と、７５°ないし９０°の範囲の角度を形成する端部を定める面を実際に有する。凸面１６は、凹面１２に平行な状態で凹面１２から離れており、環状で、実質的に一平面上にあるフランジ１８は、凹面１２の（回転）軸に垂直な（直角な）面で表面１２と１６から外側に伸びた状態で形成される。凹面１２は前金型部品で製造される未膨潤コンタクトレンズの表曲線（倍率曲線）の大きさを持ち、その面と接触した重合可能な成分の重合反応によって形成されたコンタクトレンズの表面が光学的に許容し得る特性があるように非常に滑らかである。前金型部品は熱を素早く通す薄さで（代表的には０．４ないし１．２ｍｍ、好ましくは０．５ないし１．０ｍｍ、そしてより好ましくは０．６ないし０．８ｍｍ、有効的には０．８ｍｍ）、しかも成形品の取り出しの際、金型部品を金型装置から外すための力に耐えるだけの剛性をもって設計されている。
前金型部品の厚さを先の設計では１．５ｍｍから０．８ｍｍに薄くした。これはサイクル時間短縮に直接影響した。一次熱流を用いた冷却微分式：
【数１】

熱拡散率は比熱、熱導電率、密度に比例する。冷却速度は、材料の熱拡散率によって決められる。熱拡散率が高ければ高い程、冷却速度は早い。
【００１８】
前金型部品１０は、更にフランジ１８と一体で、そのフランジの一方から突き出たタブ２０を定める。タブ２０は実質的に一平面上にあり、凹面１２の軸に垂直な面にある。タブ２０は溶融した熱可塑性樹脂を金型に供給する射出ホットチップ（ゲ−トで表示）まで及ぶ。そのゲ−ト直径は、代表的には０．４ないし１．４ｍｍ，であり、好ましくは０．６ないし１．２ｍｍ、より好ましくは０．８ないし１．０ｍｍであり、射出される溶融した熱可塑性樹脂の剪断応力を最少にするように選択される。ゲ−トの大きさの調整は、溶融した熱可塑性樹脂の流量の調整に寄与し、溶融部の仕上げ寸法特性の調整を（温度と除熱速度の関連させて）助け、そして溶融部の加工を効果的にする。ゲ−トの最適サイズは、熱可塑性ポリマ−の材料のフロ−インデックス、肉厚、部品体積を考慮すると共に、ホットランナ−チップ温度と金型温度を考慮することにより計算される。
【００１９】
射出地点は、いくつかの重要な機能を果たす平坦化ゾ−ンに注ぐ。平坦化ゾ−ンは一般に薄く、平らであり、金型キャビティの他の部分と同じ厚さであることが好ましい。平坦化ゾ−ンは、一般に三角形で、頂点を有することが好ましく、その頂点の近くで射出ゲ−ト位置から溶融した熱可塑性樹脂がその平坦化ゾ−ンに注入される。平坦化ゾ−ンの幅は、その頂点部位から金型キャビティの他の部分の方に徐々に広がる。平坦化ゾ−ンが金型のフランジ部と交差する場合、その幅がゾ−ンの両端から均等に広がることが好ましい。従って、平坦化ゾ−ンは射出位置と金型の凹面軸でできる平面に対し対称的であることが好ましい。
【００２０】
平坦化ゾ−ンの一つの機能は、射出された溶融熱可塑性樹脂の流れを、滑らかに安定に進むゾ−ン充填材料流にし、そしてフランジと金型の凹凸領域に直接注入することにある。平坦化ゾ−ンの大きさによって与えられた流れ特性を、送り圧、流量、および溶融熱可塑性樹脂温度、抜熱率と関連させて調整することにより仕上げ金型部品の所定の特性を得ることができる。
平坦化ゾ−ンは仕上げ金型部品の他の部分と一体でその製品の実質的な部品であるタブ２０を形成するのにも使える。
【００２１】
タブ２０の好ましい実施態様を図に示す。タブ２０は角度を付けた（例えば、４５°）ウェブ部２２を定める。そのウェブ部２２は成形工程で溶融熱可塑性樹脂の流れを金型の光学的特性部に入る前に弱めるように設計されている。そのタブではポリマ−流を弱め、そして前進する溶融流を平らにする工程がなされ、ひけ、寸法ばらつき、成形金型部品の許容し得ない表面むらを招く溶融熱可塑性樹脂の流れの蛇行を減らし、好ましくは取り除く。この工程により溶融物の運動量が初めの状態に戻される。これが次にポリマ−に前進力を与えキャビティを滑らかに満たすことになる。これがまた金型内の空気をベントラインへ移動させ、脆いラインのない光学部品が得られ、寸法的に優れた部品が製造される。
【００２２】
金型における重要なベントラインの配置は、以下に説明するように空気を除去し、起こり得る溶融物流の淀みを防止する。もしもこの考えが正しく実行されなければ、ホットランナ−側に対向するフランジは、先細溶融物流にウェルドラインを発生させるかもしれない。平らで均一なポリマ−流を考慮し、表面欠陥の発生源、機械的応力、弱点となるウェルドラインを、そのポリマ−流が発生させないようにホットランナ−ゲ−トが配置され、タブが設計される。
【００２３】
更にまた、前金型部品１０は、溶融熱可塑性ポリスチレンを金型に供給する射出ホットチップの真ん前にある小さな丸い突起２４（ウェル）を定める。その突起２４は成形サイクル間で射出ホットチップにできる熱可塑性樹脂の小さなコ−ルドスラグを固定するトラップとして機能する。そのプラスチックウェル２４はホットランナ−ゲ−トチップから初期溶融物流を捉えることにより非常に重要な目的を果たす。このようにウェル２４は溶融熱可塑性樹脂を金型に射出する位置に近接配置される。ウェル２４がその射出される位置の真ん前にあることが最初の射出熱可塑性樹脂をより捉えるために好ましい。初期の射出中にコ−ルドポリマ−の塊をコ−ルドウェル２４に捉え融物流内に入れないことが重要である。そうしなければ溶融物温度による製品寸法変化と、起こりうる収縮変化、蛇行、溶融物流の硬化を引き起こす。タブ長さがコ−ルドウェル（ウェル２４）の大きさに関連して変化する。例えば、タブ長さが長くなればなる程、コ−ルドスラグウェル（ウェル２４）は小さくなる。
【００２４】
タブ上のホットランナ−ゲ−トの位置は、光学面に対して最少の熱変形と安定した製品寸法を確保する。そのゲ−トとタブの位置はポリマ−の蛇行（疵と寸法変化起こす）を防止するように設計されている。溶融物流がコ−ルドスラグ面にそして次に段差２２に当たると、溶融物流を滑らかにする衝突が起きる。この段差での突然の変化によりコ−ルド層が金型のその他の部分に流れることが防止される。その変化を与える段差の半径とタブの開角度は、流量と射出成形圧と関連して溶融物流を光学的キャビティ内へ層流として流し、蛇行現象を防止する。ゲ−トに対向するウェルは、ポリマ−流の先端部を捉え、光学的特性に関係するより均一な溶融物前端を可能にする。
【００２５】
フランジ１８は成形品の取り出しと製品の取り扱いを助け、前述したように光学的表面と端部を保護する。タブ２０の配置は、取り出し前に、組み立てられたフロントカ−ブ（ 前金型部品）／ベ−スカ−ブ（後金型部品）を伸ばし整合させる機能もある。前金型部品あるいはフロントカ−ブが基金型部品（後金型部品）あるいはベ−スカ−ブと組み立てられると、成形品の取り出しに重要な間隙が二つの突出タブの間に形成される。タブ間の間隙は０．５ないし３．０ｍｍの範囲が代表的であり、好ましくは１．０ないし２．５ｍｍ、より好ましくは２．０ないし２．２５ｍｍ（有効的には２．１２ｍｍ）であり、成形品取り出し作業を開始するために必要である。
【００２６】
ポリマ−の流れ長さは従来の設計よりかなり短縮し、光学的特性を非常に増大させる。金型温度を更に下げてサイクル時間を改良するときに、流路の硬化の可能性が減少する。従って、高い熱可塑性樹脂温度で作業が実施されても、短いサイクル時間で製造に成功することが本発明の一つの思いがけない利点である。
【００２７】
図３と図４は、基（ベ−ス）あるいは後金型部品３０の一実施態様のそれぞれ平面図および側面図を示す。その基金型部品（後金型部品）３０は前金型部品１０に関して上述したと同様の考慮をして設計されている。
基金型部品（後金型部品）３０もポリスチレンから形成されることが好ましいが、紫外線を透過する上述したような熱可塑性樹脂のどれでも適用できる。基金型部品（後金型部品）３０は、凸状の光学特性面３２を備えた中央湾曲部、その凸面３２から離れた一般に平行の凹面３４、および両面３２、３４からその凹面の（回転）軸に垂直な面内に外側に放射状に伸びた実質的に一平面上の環状フランジを定める。凸面３２は基金型部品（後金型部品）により製造される未膨潤コンタクトレンズの裏側カ−ブ（目の角膜に載る）の縮小寸法を備え、且つその面と接触する重合可能な成分の重合反応により形成されたコンタクトレンズの面が光学的に許容できる性質を有するように十分滑らかである。基金型部品（後金型部品）は、熱を素早く通す薄さ（０．４ないし１．２ｍｍの範囲が代表的であり、好ましくは０．５ないし０．８ｍｍ、より好ましくは０．６ないし０．８ｍｍであり、有効的には０．６ｍｍ）と、成形中に金型アセンブリから金型を取り外す力に耐える剛性を持つように設計されている。
【００２８】
ベ−スカ−ブ（後金型部品）のベ−スカ−ブは、１．５ないし６．５ｍｍの範囲が代表的であり、好ましくは２．５ないし６．０ｍｍ、最も好ましくは５．１ないし５．８ｍｍの範囲の基礎カ−ブ（寸法Ｙのたるみを示す図４参照）を持って設計されている。そのたるみと０．６ｍｍの厚さは以下の二つの目的にかなう。
１．ベ−スカ−ブ（後金型部品）のたるみは、組み立てたフロントカ−ブ（前金型部品）とベ−スカ−ブ（基金型部品または後金型部品）間に代表的には０．５ないし３．０ｍｍ、好ましくは１．０ないし２．５ｍｍ、最も好ましくは２．０ないし２．２５ｍｍの範囲（有効的に２．１２ｍｍ）の間隙を作り、重合の後、フロントカ−ブ（前金型部品）マトリックスからベ−スカ−ブ（後金型部品）を機械的に取り除きやすくする。
２．０．６ｍｍのオ−ダ−の厚さでは、ベ−スカ−ブ（後金型部品）は、フランジの末端側（二つの溶融物流が合流する）にベ−スカ−ブ（後金型部品）に有害な割れを引き起こすウェルドラインの発生を減少させる。
【００２９】
基金型部品（後金型部品）３０は、フランジと一体でそのフランジの一端から突き出たおおむね三角形のタブ２０を定める。タブ２０は溶融した熱可塑性樹脂を金型に供給する射出成形用ホットチップに達し、前金型部品１０と同じ理由により斜めの（例えば、４５°）ウェブ２２部分を定める。また基金型部品（後金型部品）３０は、前金型部品１０の突起２４と同じ理由により小さな丸い突起４０を定める。
【００３０】
図３のタブ設計長さＸは以下の理由により重要である；
部品の光学側面に対し熱変形を最少にする；
位置と距離が重要である；
光学倍率径のための丸み精度；
サイクル時間の短縮；
長さＸは代表的には１０ないし３０ｍｍの範囲、好ましくは１２ないし２６ｍｍ、より好ましくは１６ないし２４ｍｍの範囲で変えることができる。
成形時間を最少にするために、各金型部品の厚さをできるだけ薄くし、各金型部品の所定の剛性のような他の設計上の制限を考慮する。一般に、基金型部品（後金型部品）３０は、前金型部品１０よりフレキシブルである必要があり、そのため僅かに薄い。前金型部品１０の厚さは、１．４ｍｍオ−ダ−の厚さの従来の金型部品と比較して薄い。
【００３１】
一つの態様によれば、ベ−スカ−ブ（基金型部品または後金型部品）とフロントカ−ブ（前金型部品）の厚さをそれぞれ０．６ｍｍと０．８ｍｍ（上記範囲内）とし、溶融物流を硬化させずに十分なポリマ−流を確保し、成形中に適当な強度と剛性を維持し、ウェルドライン形成を最少にし、サイクル時間短縮を効果的にする。
【００３２】
前金型部品の内側凹面は、コンタクトレンズの外面を定め、一方、基金型部品（後金型部品）の外側凸面は、目に載るコンタクトレンズの内面を定める。従って、雌金型部品（
前金型部品）の内側凹面形状と雄金型部品（後金型部品）の外側凸面形状は、許容しうる光学的特性面を持たなければならない。前金型部品の外側凸面と基金型部品（後金型部品）の内側凹面光学的特性面を持つ必要がなく、実際、それらの面の一つを持つ各金型部品の側面が金型部品を処理するためにロボット装置により使用される。本発明は、この後者の特徴を利点とし、コンタクトレンズの重要な方の光学的特性面、すなわち、前金型部品の内側凹面と基金型部品（後金型部品）の外側凸面を成形し、急速に冷却するものである。
【００３３】
本発明によれば、ポリスチレン金型部品を成形するためのマスタ−（原形）金型は、優れた熱移動特性を達成し、従来技術の代表的な２４秒の成形サイクルと比較して、金型部品が約３秒で開けられる場合に、溶融熱可塑性樹脂が金型に入る射出チップ（ゲ−トで示す）部での約２００ないし３００℃から約８０ないし９０℃にポリスチレンの温度を急冷するように設計されている。
本発明によれば、図５を参照すれば、溶融熱可塑性材料はスクリュ−射出機５０によってその射出端の材料が先ず射出される。ポリスチレンが用いられる場合、その温度は約２００ないし３００℃である。次にその溶融熱可塑性材料は、中にヒ−タ５４を備えた熱マニホ−ルド５２内に入れられ、その温度が上げられる。ポリスチレンの場合約２７０ないし２８０℃に上げられる。溶融熱可塑性材料は次に２台の多チップ射出機５８（図５に１台のみ図示）に溶融熱可塑性樹脂をフィードするためのホットランナ−装置５６内に流れる。各多チップ射出機５８には４個のホットチップ射出口６０があり、そのうち２個を図５に図示した。熱電対のような１個以上の温度センサを成形装置内に効果的に配置し、溶融熱可塑性樹脂の温度をモニタ−し、ヒ−タ−や成形作業の他のコントロ−ルパラメ−タを調整しても良い。各ホットチップ射出口は、単一金型キャビティ６２（１個が図５に示されている）に溶融熱可塑性樹脂を送り込む。好ましい成形装置は、多チップ射出機５８の端部の回りに離れて配置される、図５と同タイプの８個の金型キャビティを備えている。
【００３４】
本発明の金型部品の一つの重要な特徴は、金型部品の光学的特性面が射出装置の熱源から離れて配されており、一方、金型部品の非光学的特性面が射出装置の熱源に向けて配されていることである。図５に示された装置は、金型部品のうち前金型部品１０を成形するためのものである。前金型部品の凹面１２は、光学的特性面を定めるため、図５の装置の左側に配置される。
【００３５】
図５に示された成形用キャビティ６２は左側に成形用インサ−ト６４を備える。成形用インサ−ト６４は、成形機に対してＯリング７２でシ−ルされる外ブッシュ６６（図５ではキャビティ６２の左側に左下がりの斜線部で示されている）を有する。パワ−（倍率）インサ−ト７０（図５ではキャビティ６２の左側に右下がりの斜線部で示されている）は外ブッシュ６６中に位置し、そのブッシュに対しＯリング７２でシ−ルされる。パワ−インサ−ト７０は、その右端凸面７４が前金型部品と続いて金型部品で成形されるヒドロゲルソフトコンタクトレンズの光学的パワ−（倍率）を定める為にそのように呼ばれている。図５の左側の２枚のインサ−ト設計によりパワ−インサ−ト７０の光学的特性面７４が比較的単純なパワ−インサ−ト構造で加工でき、２枚のインサ−ト６４の機械工学と構造を単純化する。また、異なる光学的パワ−（ジオプタ−）レンズは、パワ−インサ−トを変えて異なる曲率の凸面のパワ−インサ−トにするだけで製造できる。
【００３６】
ブッシュ６６は冷却液が連続的に循環する外周冷却路を定める。その外周冷却路は、製造コストを下げるためにブッシュ６６内よりもブッシュ６６を保持する金型ブロック内に配される。
噴水装置７８はパワ−インサ−ト内に位置し、冷却液を連続的に循環し、パワ−インサ−ト内面に噴射し、そして冷却液は周囲環状路を通して逆向きに流出する。
【００３７】
図５の金型キャビティの右側は、前金型部品の非光学的特性面を定めており、単純で重要度のより少ない構造のため、成形装置に対してＯリング８２により一枚インサ−トブッシュ８０（図５ではキャビティ６２の右側に右下がりの斜線部で示されている）として設計される。ブッシュ８０は冷却液が連続的に循環する外周冷却路８４を備え、内部に噴水装置インサ−ト８６を設ける。なお噴水装置インサ−ト８６を通して冷却液が連続的に循環し、インサ−ト８０の内端面に噴射され、そして冷却液は周囲環状路を通して逆向きに流出する。
冷却液は、水とエチレングリコ−ルの５０／５０混合物のような水溶液および耐蝕性剤（インヒビタ−）でよい。最大の冷却効果を発揮するためにハイパワ−ポンプを備えた冷却装置によって冷却液が乱流状態（モ−ド）で連続的に循環される。乱流モ−ド冷却は、層流モ−ド冷却より約３倍以上効果があるため層流モ−ド冷却よりも好ましい。本例では二組の冷却回路が設けられている。第一の冷却回路は、８０ psi 圧力ヘッドのハイパワ−ポンプを備えている。そのハイパワ−ポンプは約４５ないし８５℃で、毎分３０±５ガロンのポンプ流量で冷却液を循環させ、各金型キャビティの円周方向冷却路を通して乱流モ−ドで連続的に冷却液を循環するようにしている。上記のように８個の個別金型キャビティは、一般的には第一冷却液回路に順次接続されており、冷却液が一つの金型キャビティから隣の金型キャビティに連続して流れる。第二の冷却回路も、８０ psi 圧力ヘッドのハイパワ−ポンプを備えている。そのハイパワ−ポンプは約４５ないし８５℃で、毎分３０±５ガロンのポンプ流量で冷却液を循環させ、各金型キャビティの噴水装置インサ−トを通して乱流モ−ドで連続的に冷却液を循環するようにしている。製品特性を改良するために種々の温度範囲が設定できる。
【００３８】
外円周冷却路７６，８４と内部噴水装置７８，８６を通して連続的に流れる冷却液により成形した金型部品を約８０ないし９０℃に急冷する。その温度では残留応力が成形品内、特に光学的特性面側にほぼ固定される。その後、金型部品が分割線（ＰＬ）に沿って開けられ、金型部品の光学的特性面を損傷せずに、成形した金型部品を取り除く。金型を開けた後、金型キャビティのまわりに円周方向に配置された複数（４個）の突出ピン９０と金型タブに配置された第五の突出ピン９０’が図５に示されたように右に移動して金型部品を各キャビティから押し出す。
【００３９】
上記の５個の突出ピンの系統的配置は有益な目的を果たす。その突出ピンは成形品の押し出しの際に製品内の応力蓄積を最少にする。これは製品の寸法精度を保証するために非常に重要である。一つの突出ピンは製品の末端に（ホットランナ−ゲ−トの反対側）に配され、仕上げ充填時の十分なガス抜きとウェルドラインの減少を保証する。このような突出ピンの配置により、製品が無理なく冷却された後、応力形成を最少にするための滑らかで信頼性がある押し出しが保証される。これはまた寸法精度を保証する。この概念はサイクル効率に十分役立ち、そして製品が金型の悪い面に当たらないようにしている。
【００４０】
図５は前金型部品の成形を示す。基金型部品（後金型部品）３０がその凹面より凸面に光学的特性面を持つようにパワ−インサ−ト９４が光学的特性凹面を持つ他は、同様の装置で同様の金型インサ−トを用いて基金型部品（後金型部品）３０が成形される。従って、金型キャビティのカ−ブは図５に示したカ−ブの反対方向に伸びる（すなわち、カ−ブは右側向きより左側に向く）。
【００４１】
実際上、選択される熱可塑性材料は、溶融形態で供される。次にその材料は、射出口６０を介してタブ２０を形成する平坦化ゾ−ンの面に斜めの軸に射出される。その軸はその面に直角であるのが好ましい。金型に入る熱可塑性樹脂の先端部はウェル２４で捕捉される。
【００４２】
溶融熱可塑性樹脂は上述したように金型内に流れ、金型に充填させるのに十分な圧力で射出される。熱可塑性樹脂に作用する他の力は用いない。仕上げ製品の所定の剛性と表面平滑性を達成するため、圧力を熱可塑性樹脂温度、除熱速度および平坦化ゾ−ンと金型の他の領域の形状に関連付ける。一般に約７００バ−ルないし約１２００バ−ルの範囲の特定の射出成形圧力が効果的である。
溶融熱可塑性樹脂の流れは、平坦化ゾ−ンで平坦化し、そのゾ−ンを充填しそしてそこから出る材料が滑らかに前進する層流となる。
【００４３】
上述したようにその流れが射出位置から遠ざかるにつれ、平坦化ゾ−ンの幅が広がる。このように射出成形圧力と熱可塑性樹脂の流量は、そのゾ−ンが充填されそして前進する材料の先端が滑らかに素早く移動するように調整される必要がある。同時に、この平坦化ゾ−ンの形状（溶融熱可塑性樹脂が流れる長さ、および斜めの部分２２のような不連続部を有する形を意味する）が射出成形圧力と流量に関連して所定の滑らかな層流を形成する。射出位置から凹凸領域の光学中心迄の距離は１０ないし３０ｍｍが好ましい。溶融熱可塑性樹脂が流れ、平坦化ゾ−ンを充填するにつれ、熱が、そのゾ−ンから、周囲温度以上ではあるが溶融熱可塑性樹脂の温度以下の温度である金型の壁中に流れるためその温度が低下している。溶融熱可塑性樹脂の温度と除熱速度は、その溶融熱可塑性樹脂が内部あるいは表面にむらを起こさずに流動性を残し、一方で全金型キャビティを充填している樹脂に素早く凝固を起こすことができるようにしなければならない。
【００４４】
平坦化ゾ−ンから出て前進する層は、円形のフランジ１８を定める金型領域とそのフランジに接した凹凸領域内に射出成形圧力の下で流れ込む。圧力、流量、射出時の温度、および除熱速度は、形成される製品が特定の寸法（例えば、直径と厚さ）に関連して所定の結合性、表面平滑性を持ち、無欠陥であるように全て相関させて調整される必要がある。金型部品の形状と、光学的特性を持つ所定の結合性と再現可能性、更に厚さ１ｍｍ未満のみの物が、この方法で用いた時間と同様の短い全サイクル時間で作られることが本発明の特に予期せぬ特徴である。
【００４５】
溶融熱可塑性樹脂の層が射出成形圧力の影響を受けてその成形位置に最も近いフランジ領域内に、次にその周りに、そして凹凸の金型部をわたって移動前進し、その後、成形位置から正に凹凸部にわたる位置に集まる。ガス抜き孔は、溶融熱可塑性樹脂が金型に充填するにつれ、金型からガスを出すことができるようにその直径に２０°ないし３０°の角度で配されるのが好ましい。
【００４６】
１０秒未満、好ましくは４秒未満のサイクル時間内で表面平滑性の基準、一体結合性（タブ２０を有する）および高精度の厚さを満足する凝固、成形金型部を再現性よく、しかも素早く形成可能にするのに効果的な射出成形温度と圧力、平坦化ゾ−ンの長さと形状、フランジ領域と凹凸領域の寸法、および熱可塑性樹脂からの除熱速度を含む全ての成形条件をいかに適当にバランスさせるかが可能であることがわかった。
【００４７】
成形サイクルを完了すると、金型が開けられ、金型部品がロボット手段を用いて好ましく取り出される。ロボット手段は、コンタクトレンズを形成するための重合性混合物に接触する面に対し反対側の面でのみ金型部品を扱う。溶融熱可塑性樹脂の射出から、金型から取り出しやすい固体状一体製品の形成までの時間は、１０秒未満でよいが、８秒以下が好ましく、３秒以下がより好ましい。
【００４８】
金型部品の凹面および凸面のいくつかを記載するために用いた用語 光学的特性”は、重合性材料のモノマ−混合物が重合されて、その面に接触しながら形状と寸法（必要なら水和）、屈折性および既製コンタクトレンズの水分を有する製品とされる場合、レンズ表面の欠陥による炎症や損傷を与えずにそのコンタクトレンズを目に着用できる程その面が十分に平滑であることを意味している。コンタクトレンズが一般に”光学的特性”があると言われる場合、そのレンズは表面平滑度と形状精度を有し、また歪みのない所定の屈折補正を行なえるに十分な程内部欠陥がない。干渉計使用法のような周知の分析技術が表面の平滑性と外形精度を確認するために用いられる。
【００４９】
上述したように、前金型部品と基金型部品（後金型部品）は成形コンタクトレンズの形成に共に有用である。本発明のこの態様を実施するため、前金型部品は、その凹面を上向きに開放して配される。最も好ましくはその金型部品の回転軸が垂直である。これらの目的は、平らな上面と一つの金型部品を各々保持できる一つ以上の孔部あるいは凹部を持つホルダ−やキャリアを設けることにより実現され、そしてそのホルダ−やキャリアは、金型部品の凹部を囲むフランジがそのホルダ−やキャリアの上面に載り、金型部品の湾曲中央部が孔部あるいは凹部内に達するような寸法となっている。金型部品の支持体は完全にフランジから設けられている。
【００５０】
次に、ある量の重合性成分が金型部品の凹部領域内に配置される。好ましくは流動しうる液体であるこの成分は、重合の際、光学的に透明で、一体で且つ形状維持のコンタクトレンズを生じるいかなる成分をも含有する。このような成分の例はこの分野に多く、標準的な文献を参照すれば容易に確認される。コポリマ−を含む例は、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト（ＨＥＭＡ”）および２−ヒドロキシエチルアクリレ−ト、メチルアクリレ−ト、メチルマタクリレ−ト、ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルアクリルアミド、ヒドロキシプロピルメタクリレ−ト、イソブチルメタクリレ−ト、スチレン、エトキシエチルメタクリレ−ト、メトキシトリエチレングリコ−ルメタクリレ−ト、グリシジルメタクリレ−ト、ジアセトンアクリルアミド、ビニルアセテ−ト、アクリルアミド、ヒドロキシトリメチレンアクリレ−ト、メトキシトリエチルメタクリレ−ト、アクリル酸、メタクリル酸、グリセリルメタクリレ−ト、およびジメチルアミノエチルアクリレ−トのような一以上のコモノマ−に基づいた。
【００５１】
好ましい重合性成分は、Larsenによる米国特許第４，４９５，３１３号公報、Larsenらによる米国特許第５，０３９，４５９号公報、およびLarsenらによる米国特許第４，６８０，３３６号公報に開示されており、その開示は参照して本明細書に示した。そのような成分は、アクリル酸やメタクリル酸とエチレングリコ−ルのような多価アルコ−ルの多重化しうる親水性ヒドロキシエステルと、ほう酸と少なくとも三つのヒドロキシル基を好ましく有するポリヒドロキシル化合物の水置換性エステルの無水化合物を含む。後にほう酸を水で置換するその成分により親水性コンタクトレンズができる。本明細書中で記載された金型集成体（アセンブリ）は疎水性コンタクトレンズや硬質コンタクトレンズを作るために用いてもよいが、親水性レンズの製造が好ましい。
【００５２】
重合性成分は、好ましくは架橋剤としてのジエステルあるいはトリエテルを少量、通常、０．０５ないし２％、頻繁には０．０５ないし１．０％含有する。それぞれの架橋剤の例としてエチレングリコ−ルジアクリレ−ト、エチレングリコ−ルジメタクリレ−ト、１，２−ブチレンジメタクリレ−ト、１，３−ブチレンジメタクリレ−ト、１，４−ブチレンジメタクリレ−ト、プロピレングリコ−ルジアクリレ−ト、プロピレングリコ−ルジメタクリレ−ト、ジエチルグリコ−ルジメタクリレ−ト、ジプロピレングリコ−ルジメタクリレ−ト、ジエチレングリコ−ルジアクリレ−ト、ジプロピレングリコ−ルジアクリレ−ト、グリセリントリメタクリレ−ト、トリメチロ−ルプロパントリアクリレ−ト、トリメチロ−ルプロパントリメタクリレ−ト等がある。典型的な架橋剤は通常、必ずではないが少なくとも二つのエチレン不飽和二重結合を持つ。
【００５３】
重合性成分は一般に、通常０．０５ないし１％のラジカル触媒を有する。その触媒の典型的な例としてラウロイルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、イソプロピルペルカ−ボネ−ト、アゾビスイソブチロニトリルおよび過硫酸ナトリウムアンモニウムとメタ重亜硫酸塩の組み合わせのような周知の酸化還元系等を含む。可視光、紫外線、電子線あるいは放射性源の照射を、任意的に重合開始剤を添加しながら重合反応の触媒に用いてもよい。代わりの開始剤は、樟脳キノン、エチル−（Ｎ，Ｎ−ジメチル−アミノ）ベンゾエ−ト、および４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル−２−ヒドロキシル−２−プロピルケトンを含む。
【００５４】
重合性成分の量、一般に約５０ないし１８０ｍｇのオ−ダ−、好ましくは６０ｍｇを前金型部品の凹部領域内に配する。重合時の副産物の生成や、もしあれば重合に続く水と副産物および希釈剤の交換を考慮しながらその所定量は所定のレンズの寸法（すなわち、直径と厚さ）で決まる。
【００５５】
次に、基金型部品（後金型部品）をその凹面を下に向けて重合性成分上に配する。最も好ましくは前金型部品と基金型部品（後金型部品）が、それらの回転軸が対応して並び且つそれぞれのフランジが平行であるように並置される。フランジの存在は成形品の取り出し工程と、光学面および端部を保護するための製品処理を補助する。タブも成形品取り出し前に、金型集成体（すなわち、前金型部品と基金型部品（後金型部品）からなる）を真っ直ぐにし所定方向に向けるのに役立つ。基金型部品（後金型部品）の処理と配置は、前金型部品の処理と配置と同様に、重合性成分それ自身に接触する面がその他の物になんら接触しないように実施される。この目的は金型部品を手動であるいは機械的にフランジの外端であるいは重合性成分に接触する面と反対の面で保持することによって達成される。
【００５６】
さらに、金型部品は酸素がないようにする必要があり、もしも酸素があれば重合性成分内に拡散しそして害を与えよう。これらの目的は窒素のような不活性ガスのブランケットの下で金型部品を保持し、金型集成体を形成することによって達成される。
【００５７】
上記の様にして形成した金型集成体を図７に示す。重合性成分は前金型部品１０２と基金型部品（後金型部品）１０３の間に形成されたキャビティ１０１を満たす。重合性成分の体積はキャビティの体積を超えるのが好ましい。従って、重合性成分上への基金型部品（後金型部品）の配置によりその成分の少量をキャビティからフランジ１０５と１０６間の領域１０４内へ移してもよい。フランジ１０６は処理を助けるために均一半径でなければならない。図示のように、各金型部品の片側から伸びるタブ１０７と１０８は、金型集成体の処理と重合の後の金型部品の取り出しにたいしてそれらの使用を容易にするため、重ねて配置されることが好ましい。
【００５８】
また図示のように、基金型部品（後金型部品）１０３はその凸領域１０９が前金型部品１０２の凹領域より広くなるような寸法になっている。この特性は組み立て中に心合わせ装置として作用する自己の心出しを容易にし、また二つの金型部品のフランジ間の空間の配置も容易にする。
【００５９】
金型集成体での重合性成分の重合はその成分を重合開始条件にさらすことにより好ましく行なわれる。好ましい技術は成分内に紫外線照射に作用する開始剤を含有させてそして重合を開始しさらに進行させることができるように効果的な強さと時間でその成分に紫外線を照射することである。この理由により金型部品は紫外線照射に透明であることが好ましい。重合は最後まで行なわれる。どの重合性成分に対しても所定の反応時間が実験的に容易に確認される。
【００６０】
重合性成分が重合した後、金型集成体が取り外され、その重合製品をさらにコンタクトレンズにする処理（例えば、洗浄、水和処理、およびレンズの包装）を行なう。前金型部品と基金型部品（後金型部品）のフランジを把持し、正反対の方向へ引き出しあるいはある角度を付けて引き離す。金型集成体はまず重合製品を金型部品表面から容易に分離させるために適度に加熱されるのが有利である。
【００６１】
前金型部品の凹面上と基金型部品（後金型部品）の凸面上にある小さな曲率は、水和処理と膨潤の際に所定のコンタクトレンズのそれぞれの前面および裏面の所定のカ−ブに合わせる必要がある。それらレンズのカ−ブは、その厚さと同様に周知の技術により直ぐに求められる。金型部品の寸法は所定のポリマ−からなる所定のレンズの光学的（屈折）特性（所定のレンズ倍率を含む）により決められる。実際のコンタクトレンズの製造においてよく認識されているように、その寸法の決定は、仕上げられた既製のコンタクトレンズが成形された時の寸法に対して、（生理的に合った含塩溶液中での水和により）いくらか膨潤していることを周知の手段により考慮している。
【００６２】
金型インサ−ト設計を備えて金型短サイクル時間を達成する成形装置に関するいくつかの本発明の実施態様と変形が詳細に本明細書に記載されているが、当業者には本発明の開示と教示によってその他多くの設計変更が考えられよう。
【００６３】
本発明の実施態様として、以下のものがある。
（Ａ） 第二金型とからなる金型集成体内で重合性成分を重合することによりコンタクトレンズを製造するために有用な金型部品において、
紫外線に透明な熱可塑性ポリマ−の一体製品であって、該製品が凹面、凸面そして円形の円周方向端部を有し、上記凹面と凸面の少なくとも一つの少なくとも中央部が上記金型集成体で製造されるそれぞれ所定の膨潤がなされた、あるいはまだなされていないコンタクトレンズの前カ−ブあるいは後カ−ブの寸法を持ち、そして十分に滑らかであり、上記重合性成分を上記面と接触させて重合することにより形成した上記コンタクトレンズの表面が光学的に許容できる形状であり、上記製品はまた上記円周方向端部と一体で且つその端部を取り囲み上記凹面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジを有し、上記製品はまた上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びる一般的に三角形のタブを有し、上記部品は素早く熱を通し上記金型集成体から上記金型部品を取り外す力に耐えるために効果的な薄さと剛性を有する熱可塑性ポリマ−の一体製品を備えたコンタクトレンズ製造用金型部品。
（１）実質的に酸素がない上記実施態様Ａ記載の金型部品。
（２）熱可塑性ポリマ−がポリスチレンである上記実施態様Ａ記載の金型部品。
（３）実質的に均一の厚さである上記実施態様Ａ記載の金型部品。
（４）凸面の中央部が、重合性成分をその凸面に接触させて重合することにより製造される膨潤後あるいは未膨潤のコンタクトレンズの後カ−ブの寸法を持ち、コンタクトレンズの後カ−ブの面が目に快適に着用できる程その凸面が十分に滑らかである上記実施態様Ａ記載の金型部品。
（５）実質的に酸素がない上記実施態様（４）記載の金型部品。
（６）熱可塑性ポリマ−がポリスチレンである上記実施態様（４）記載の金型部品。
（７）実質的に均一の厚さである上記実施態様（４）記載の金型部品。
（８）凹面が、重合性成分をその凹面に接触させて重合することにより製造されるコンタクトレンズの前カ−ブの寸法を持ち、コンタクトレンズの前カ−ブの面が目に快適に着用できる程その凹面が十分に滑らかである上記実施態様Ａ記載の金型部品。
（９）凹面の周囲に環状端部をさらに備える上記実施態様（８）記載の金型部品。
（１０）実質的に酸素がない上記実施態様（８）記載の金型部品。
（１１）熱可塑性ポリマ−がポリスチレンである上記実施態様（８）記載の金型部品。
（１２）実質的に均一の厚さである上記実施態様（８）記載の金型部品。
（Ｂ）金型集成体内で重合性成分を重合することによりコンタクトレンズを製造するために有用な金型集成体であって、上記金型集成体が前金型部品とその前金型部品に接触する後金型部品とその両方の金型部品に接触する上記キャビティ内の重合性成分を備えたコンタクトレンズ製造用金型集成体において、
上記前金型部品が紫外線に透明な熱可塑性ポリマ−からなる第一製品を備え、上記製品が凹面、凸面そして円形の円周方向端部を持った中央曲面部を有し、上記重合性成分と接触する上記凹面部が、上記金型集成体で製造されるコンタクトレンズの前カ−ブの曲率を有し、そして上記面と接触する上記重合性成分の重合によって形成されたコンタクトレンズの表面が光学的に許容できる程十分に滑らかであり、
上記第一製品が、上記円周方向端部と一体で且つその端部を取り囲み上記凹面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジと、上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びる一般的に三角形のタブを有し、
上記後金型部品が紫外線に透明な熱可塑性ポリマ−からなる第二製品を備え、上記製品は凹面、凸面そして円形の円周方向端部を持った中央曲面部を有し、上記重合性成分と接触する上記凸面部が、上記金型集成体で製造されるコンタクトレンズの後カ−ブの曲率を有し、そして上記面と接触する上記重合性成分の重合によって形成されたコンタクトレンズの表面が光学的に許容できる程十分に滑らかであり、
上記第一製品が、上記円周方向端部と一体で且つその端部を取り囲み上記凸面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジと、上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びる一般的に三角形のタブを有し、
上記後金型部品の凸面が上記前金型部品の円周方向端部と接触し、
上記前金型部品と上記後金型部品は、素早く熱を通し上記キャビティでの上記重合性成分の重合の後、金型集成体から上記金型部品を取り外す力に耐えるために効果的な薄さと剛性を有するコンタクトレンズ製造用金型集成体。
（１３）重合性成分に接触する金型部品の面と、その重合性成分に実質的に酸素がない上記実施態様Ｂ記載の金型部品。
（１４）金型部品の凹面の円周方向端部が環状端部で終わる上記実施態様Ｂ記載の金型集成体。
（１５）前金型部品と後金型部品はポリスチレンから作られる上記実施態様Ｂ記載の金型集成体。
（１６）前金型部品は第一の均一厚さであり、後金型部品は第二の均一厚さである上記実施態様Ｂ記載の金型集成体。
（Ｃ）続いてコンタクトレンズを成形する際に有用な金型部品を成形する金型部品の製造方法において、
溶融熱可塑性樹脂を、金型内に所定方向に加圧して射出場所で射出し、
射出時に上記溶融熱可塑性樹脂の先端射出部を固定し、
上記圧力を用いて上記溶融熱可塑性樹脂を流して、所定の厚さと、上記所定方向に対し一般的に斜めの面で上記射出場所から広がる幅を有する上記金型内の平坦化ゾ−ンに充填し、上記溶融熱可塑性樹脂が所定の幅を持った薄い滑らかに流れる層として上記平坦化ゾ−ンから出るように上記平坦化ゾ−ンの形状と長さおよび上記溶融熱可塑性樹脂の温度と流量を選択し、
上記圧力を用いて上記平坦化ゾ−ンから、上記所定の厚さを有し且つ上記所定の幅より大きな直径を有し上記平坦化ゾ−ンの面に実質的に平行な面にある円形フランジを定める上記金型のフランジ領域内、および上記所定の厚さを有し丸い上記フランジにより制限され該フランジと交差している上記金型の凹凸領域内に上記流れの層を流出させると共に、上記溶融熱可塑性樹脂の温度と流量および除熱速度を維持して上記領域を充填し、上記凹凸領域内に少なくとも一つの面が光学的特性がある熱可塑性樹脂の均一層を効果的に形成し、
上記平坦化ゾ−ン、上記フランジ領域および上記凹凸領域内の熱可塑性樹脂が単一の固体製品を形成する上記溶融熱可塑性樹脂から十分に除熱し、
上記固体製品を上記金型から取り出す工程を有する金型部品の製造方法。
（１７）溶融熱可塑性樹脂が平坦化ゾ−ンの面に実質的に垂直な方向に金型内へ射出される上記実施態様Ｃ記載の金型部品の製造方法。
（１８）溶融熱可塑性樹脂の最初の射出部が平坦化ゾ−ンに配置されたウェル内で保持することにより固定して金型内への射出時に直接その部分を収容する上記実施態様Ｃ記載の金型部品の製造方法。
（１９）溶融熱可塑性樹脂が平坦化ゾ−ンの面に実質的に垂直な方向に金型内へ射出され、そして溶融熱可塑性樹脂の最初の射出部が加圧下で平坦化ゾ−ンにその軸方向に配置されたウェル内に流れそこに留まる上記実施態様Ｃ記載の金型部品の製造方法。
（２０）平坦化ゾ−ンが凹凸領域の半径の周りに対称的に配される上記実施態様（１９）記載の金型部品の製造方法。
（２１）平坦化ゾ−ンが、凹凸領域の半径上に丸みがかった頂部を有する実質的に三角形であり、射出部位とウェルが丸み頂部に近い上記実施態様（２０）記載の金型部品の製造方法。
（２２）平坦化ゾ−ンが、その平坦化ゾ−ンの面に斜めの面にある少なくとも一つの段差を有する上記実施態様Ｃ記載の金型部品の製造方法。
（２３）金型内への射出時に溶融熱可塑性樹脂の温度が約２００℃ないし約３００℃であり、ウェルの温度が約４５℃ないし約８５℃である上記実施態様Ｃ記載の金型部品の製造方法。
（２４）金型部品は１ｍｍ未満の一定厚さを有する上記実施態様（２３）記載の金型部品の製造方法。
（２５）金型部品は０．８ｍｍ未満の一定厚さを有する上記実施態様（２３）記載の金型部品の製造方法。
（２６）射出成形から取り出し迄の時間が約１０秒以下である上記実施態様（２４）記載の金型部品の製造方法。
（２７）射出成形から取り出し迄の時間が約３秒以下である上記実施態様（２４）記載の金型部品の製造方法。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度のコンタクトレンズ用金型部品を短時間で射出成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により製造される前（雌）金型部品の一実施態様の平面図である。
【図２】 本発明により製造される前（雌）金型部品の一実施態様の側面図である。
【図３】 本発明により製造される基（雄）金型部品の一実施態様の平面図である。
【図４】 本発明により製造される基（雄）金型部品の一実施態様の側面図である。
【図５】 ８個の同一金型キャビティのうちの１個の構造が断面で示されたホットランナ−金型断面図である。
【図６】 図５の金型キャビティの光学的特性側面のインサ−トに使用されたブッシュの断面図である。
【図７】 前金型部品と基金型部品（後金型部品）から作られた金型集成体（アセンブリ）の側面図である。
【符号の説明】
１０，１０２ 前金型部品
１２ 凹面
１４ 端部
１６ 凸面
１８，３６，１０５，１０６ フランジ
２０，１０７，１０８ タブ
２２ ウェブ部（段差、斜めの部分）
２４ 突起（ウェル）
３０ 後金型部品（基金型部品）
３２ 凸面（光学特性面）
３４ 凹面
４０ 突起
５０ スクリュ−射出機
５２ マニホ−ルド
５４ ヒ−タ
５６ ホットランナ−装置
５８ 多チップ射出機
６０ 射出口
６２ 金型
６２ キャビティ
６４ インサ−ト
６６ ブッシュ
７０ インサ−ト
７２ Ｏリング
７４ 光学的特性面
７６ 外円周冷却路
７８ 噴水装置
８０ ブッシュ
８２ Ｏリング
８４ 外円周冷却路
８６ 噴水装置（インサ−ト）
９０ 突出ピン
９０’ 突出ピン
１０１ 金型キャビティ
１０３ 基金型部品（後金型部品）
１０９ 凸領域

Claims (14)

1. 第一の金型部品（１０，３０）と第二の金型部品とからなる金型集成体内で重合性成分を重合することによりコンタクトレンズを製造するために有用な当該第一の金型部品（１０，３０）において、
   当該第一の金型部品が紫外線を透過する熱可塑性ポリマ−の一体製品よりなり、
   該一体製品が凹面（１２，３４）、凸面（１６，３２）そして円形の円周方向端部（１４）を持った中央曲面部を有し、
   上記凹面と凸面の少なくとも一つの少なくとも中央部が、上記金型集成体で製造されるそれぞれ膨潤がなされた、あるいはまだなされていないコンタクトレンズの前カ−ブあるいは後カ−ブの寸法を持ち、そして、上記重合性成分を上記面と接触させて重合することにより形成した上記コンタクトレンズの表面が光学的に許容できるような滑らかさと形状とを該中央部が有し、
   上記一体製品はまた上記円周方向端部（１４）と一体で且つその端部を取り囲み、上記凹面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジ（１８，３６）を有し、
   上記一体製品はまた上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びる三角形のタブ（２０）を有し、
   上記一体製品は素早く熱を通し上記金型集成体から上記第一の金型部品を取り外す力に耐えるために０．４ないし１．２ｍｍの薄さと剛性とを有する、
   熱可塑性ポリマ−の一体製品よりなるコンタクトレンズ製造用の第一の金型部品。
2. 前記重合性成分に接触する金型部品の表面に酸素がない請求項１記載の金型部品。
3. 熱可塑性ポリマ−がポリスチレンである請求項１または２記載の金型部品。
4. 前記金型部品が均一の厚さである請求項１〜３のいずれかに記載の金型部品。
5. 凸面の中央部が、重合性成分をその凸面に接触させて重合することにより製造される膨潤後あるいは未膨潤のコンタクトレンズの後カ−ブの寸法を持ち、コンタクトレンズの後カ−ブの面が目に快適に着用できる程その凸面が十分に滑らかである請求項１〜４のいずれかに記載の金型部品。
6. 凹面が、重合性成分をその凹面に接触させて重合することにより製造されるコンタクトレンズの前カ−ブの寸法を持ち、コンタクトレンズの前カ−ブの面が目に快適に着用できる程その凹面が十分に滑らかである請求項１〜５のいずれかに記載の金型部品。
7. 金型集成体内で重合性成分を重合することによりコンタクトレンズを製造するために有用な金型集成体であって、上記金型集成体が前金型部品（１０）とその前金型部品に接触する後金型部品（３０）とその両方の金型部品に接触するキャビティ（１０１）とを備えたコンタクトレンズ製造用金型集成体において、
   上記前金型部品（１０）が紫外線を透過する熱可塑性ポリマ−からなる第一製品からなり、上記第一製品が凹面（１２）、凸面（１６）そして円形の円周方向端部（１４）を持った中央曲面部を有し、上記重合性成分と接触する上記凹面部が、上記金型集成体で製造されるコンタクトレンズの前カ−ブの曲率を有し、そして上記凹面と接触する上記重合性成分の重合によって形成されたコンタクトレンズの表面が光学的に許容できる程上記重合性成分と接触する上記凹面部が滑らかであり、
   上記第一製品が、上記円周方向端部（１４）と一体で且つその端部を取り囲み上記凹面（１２）の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジ（１８）と、上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びる三角形のタブ（２０）を有し、
   上記後金型部品（３０）が紫外線を透過する熱可塑性ポリマ−からなる第二製品からなり、上記第二製品は凹面（３４）、凸面（３２）そして円形の円周方向端部を持った中央曲面部を有し、上記重合性成分と接触する上記凸面部が、上記金型集成体で製造されるコンタクトレンズの後カ−ブの曲率を有し、そして上記凸面と接触する上記重合性成分の重合によって形成されたコンタクトレンズの表面が光学的に許容できる程上記重合性成分と接触する上記凸面部が滑らかであり、
   上記第二製品が、上記円周方向端部と一体で且つその端部を取り囲み上記凸面の軸に垂直な面内でその端部から伸びる環状フランジ（３６）と、上記軸に垂直な面内に配置され且つ上記フランジから伸びる三角形のタブを有し、
   上記後金型部品の凸面が上記前金型部品の円周方向端部と接触し、
   上記前金型部品と上記後金型部品は、素早く熱を通し、上記キャビティでの上記重合性成分の重合の後、金型集成体から上記金型部品を取り外す力に耐えるために０．４ないし１．２ｍｍの薄さと剛性を有するコンタクトレンズ製造用金型集成体。
8. 重合性成分に接触する金型部品の面と、その重合性成分に酸素がない請求項７記載の金型部品。
9. 前金型部品と後金型部品はポリスチレンから作られる請求項７または８に記載の金型集成体。
10. 前金型部品と後金型部品とは、互いに独立に、均一の厚さを有する、請求項７〜９のいずれかに記載の金型集成体。
11. コンタクトレンズを成形する際に有用な金型部品を成形する金型部品の製造方法において、
    溶融熱可塑性樹脂を、金型内に加圧して射出し、
    射出時に、射出された上記溶融熱可塑性樹脂の流れの最初の部分を、コールドポリマーの塊をトラップするためのウェルで捕捉し、
    上記圧力を用いて上記溶融熱可塑性樹脂を流して、ある厚さと、上記射出方向に対し斜めの面で上記射出場所から広がる幅を有する上記金型内の平坦化ゾ−ンに充填し、上記溶融熱可塑性樹脂がある幅と０．４ないし１．２ｍｍの厚さとを持った滑らかに流れる層として上記平坦化ゾ−ンから出るように上記平坦化ゾ−ンの形状と長さおよび上記溶融熱可塑性樹脂の温度と流量を選択し、
    上記圧力を用いて、上記平坦化ゾ−ンから、上記ある厚さと同じ厚さを有し且つ上記ある幅より大きな直径を有し上記平坦化ゾ−ンの面に平行な面にある円形フランジを定める上記金型のフランジ領域（１８，３６）内、および上記ある厚さと同じ厚さを有し丸い形状の上記フランジにより制限され該フランジと交差している上記金型の凹凸領域内に上記流れの層を流出させ、その間、上記フランジ領域および金型の凹凸領域を充填し、上記凹凸領域内に少なくとも一つの面が光学的特性がある熱可塑性樹脂の均一層を形成できるように上記溶融熱可塑性樹脂の温度と流量および除熱速度を維持し、
    上記平坦化ゾ−ン、上記フランジ領域および上記凹凸領域内の熱可塑性樹脂が単一の固体製品を形成する上記溶融熱可塑性樹脂から十分に除熱し、
    上記固体製品を上記金型から取り出す工程を有する金型部品の製造方法。
12. 溶融熱可塑性樹脂が平坦化ゾ−ンの面に垂直な方向に金型内へ射出される請求項１１記載の金型部品の製造方法。
13. 溶融熱可塑性樹脂の最初の射出部が、金型内への射出時に、平坦化ゾ−ンに配置されたウェル内で保持することにより固定されて直接収容される請求項１１または１２記載の金型部品の製造方法。
14. 溶融熱可塑性樹脂が平坦化ゾ−ンの面に垂直な方向に金型内へ射出され、そして、射出された溶融熱可塑性樹脂の流れの最初の部分が加圧下で平坦化ゾ−ンにその軸方向に配置されたウェル内に流れそこに留まる請求項１１〜１３のいずれかに記載の金型部品の製造方法。

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