(57)【要約】本発明は、コンタクトレンズなどの眼用レンズを形成する鋳型を含む。特に、本発明は、溶融材料を沈積させて鋳型構造体にする前に、鋳型部品を作製するのに用いられる鋳型構造体を冷却することを含む、眼用レンズを作製するのに用いられる鋳型部品を作製するための装置、鋳型、および方法に関する。
2010504870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの鋳型半部を生産するための成形装置であって、前記少なくとも１つの鋳型半部は、後で、前記少なくとも１つの鋳型半部でソフトコンタクトレンズを成形するのに用いられる、成形装置において、
光学的品質の曲面を画定する凸状曲面を有する少なくとも１つの第１の構造体と、
前記凸面に対して近位に離間した関係で配された凹状曲面を有する、少なくとも１つの対応する第２の構造体であって、前記第１および第２の構造体は、鋳型半部が形成される容積部をそれら構造体の間に画定している、第２の構造体と、
ある量の溶融材料を送達するために前記第１の構造体と前記第２の構造体との間で前記容積部に接続されたランナーシステムであって、前記鋳型半部は、前記溶融材料で形成される、ランナーシステムと、
前記成形装置の周囲温度より低い温度まで冷却液を冷却するための冷却装置と、
周囲温度未満に冷却された冷却剤を、前記冷却装置から前記第１および第２の構造体のうち少なくとも一方に送るための流体伝達装置であって、前記冷却された冷却剤は、前記光学的品質の表面において前記鋳型半部を形成する溶融材料の急速な冷却をもたらし、より速い成形サイクルタイムをももたらす、流体伝達装置と、
を含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記第１の構造体の前記光学的品質の曲面は、前記少なくとも１つの第２の構造体の前記凹状曲面よりも前記ホットランナーシステムからさらに遠くに離れて位置付けられ、その後成形される前記鋳型半部は、凹状で光学的品質のレンズ形成表面を含む、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成形装置において、
前記冷却装置は、前記成形構造体にわたって乱流モードを作り出すよう動作する冷却剤循環装置を含む、成形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の成形装置において、
前記冷却剤は、約５℃〜約２０℃の温度に冷却される、成形装置。
【請求項５】
請求項１に記載の成形装置において、
前記冷却剤は、約８℃〜約１２℃の温度に冷却される、成形装置。
【請求項６】
請求項１に記載の成形装置において、
前記冷却剤は、約−１０℃〜約１０℃の温度に冷却される、成形装置。
【請求項７】
請求項１に記載の成形装置において、
前記冷却剤は、約０℃未満の温度に冷却される、成形装置。
【請求項８】
請求項６に記載の成形装置において、
前記成形構造体は、複数の鋳型半部を同時に生産するために複数の第１および第２の構造体を含む、成形装置。
【請求項９】
請求項８に記載の成形装置において、
前記ホットランナーシステムは、約１８５℃〜２６０℃の温度で、前記第１および第２の構造体に溶融プラスチックを送達する、成形装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの鋳型半部を生産する方法であって、前記少なくとも１つの鋳型半部は、後で、前記少なくとも１つの鋳型半部でソフトコンタクトレンズを成形するのに用いられる、方法において、
光学的品質の曲面を画定する凸状曲面を有する第１の構造体と、前記凸面に対して近位に離間した関係で配された凹状曲面を有する対応する第２の構造体と、の間に容積部を画定することと、
ランナーシステムから、画定された前記容積部に溶融材料を送達することと、
前記溶融材料の送達前に、前記第１の構造体および前記第２の構造体のうち少なくとも一方を、前記第１の構造体および前記第２の構造体の周囲温度より低い温度に冷却することと、
を含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
周囲温度未満に冷却された前記第１の構造体および前記第２の構造体のうち前記少なくとも一方は、前記第１および第２の構造体の前記周囲温度より低い温度に冷却された冷却液を、前記第１の構造体および前記第２の構造体のうち少なくとも一方と熱伝達させることによって、少なくとも部分的に冷却される、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記溶融材料は、ポリプロピレンを含み、
前記冷却された冷却剤は、ポリプロピレンの急速な冷却をもたらし、それによって、前記ポリプロピレンの完全な結晶化を防ぐ、方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法において、
前記ランナーシステムは、ホットランナーシステムを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法において、
前記ランナーシステムは、コールドランナーシステムを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の方法において、
前記ランナーシステムは、約１８５℃〜２６０℃の温度で、前記第１および第２の構造体に溶融プラスチックを送達する、方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法において、
前記冷却剤は、約−１０℃〜約１０℃の温度に冷却される、方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法において、
前記冷却剤は、約０℃未満の温度に冷却される、方法。
【請求項１８】
眼用レンズを製造する方法において、
光学的品質の曲面を画定する凸状曲面を有する第１の構造体と、前記凸面に対して近位に離間した関係で配された凹状曲面を有する対応する第２の構造体と、の間に容積部を画定するステップと、
ランナーシステムから、画定された前記容積部に溶融材料を送達するステップと、
前記溶融材料の送達前に、前記第１の構造体および前記第２の構造体のうち少なくとも一方を、前記第１の構造体および前記第２の構造体の周囲温度より低い温度に、冷却するステップと、
レンズ形成表面で少なくとも１つの鋳型部品を形成するステップと、
前記少なくとも１つの鋳型部品上の前記レンズ形成表面と接触しているレンズ形成混合物で、眼用レンズを注型するステップと、
を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
前記レンズ形成混合物は、シロキサンを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、
前記レンズ形成混合物は、シリコーンヒドロゲルを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願〕
この出願は、２００６年９月２７日に出願された、米国特許仮出願第６０／８２７，１７６号の優先権を主張する。
【０００２】
〔発明の分野〕
本発明は、眼用レンズを形成するための鋳型に関する。より具体的には、本発明は、低減された射出成形温度でプラスチック眼用レンズ鋳型を作製するための装置および方法に関する。
【０００３】
〔発明の背景〕
眼用レンズは、しばしば注型（cast molding）によって作られ、注型では、モノマーまたはプレポリマー材料が、向かい合う鋳型部品の光学表面の間で画定された空洞に沈積される。ヒドロゲルを眼用レンズなどの有用な物品に作製するのに用いられる多部品の鋳型は、例えば、眼用レンズの後方カーブに対応する凸部分を備えた第１の鋳型部品と、眼用レンズの前方カーブに対応する凹部分を備えた第２の鋳型部品と、を含むことができる。この論考では、第１の鋳型部品は、一般に前方カーブ鋳型部品を指し、第２の鋳型部品は、一般に逆カーブ鋳型部品を指す。
【０００４】
そのような鋳型部品を用いたレンズを準備するために、未硬化ヒドロゲルレンズ調合物またはプレポリマーが、鋳型部分の凹面と凸面との間に置かれて、次に、硬化される。ヒドロゲルレンズ調合物は、例えば、熱および光のいずれか、もしくはその両方への露出により硬化されうる。硬化したヒドロゲルまたはプレポリマーは、鋳型部分の寸法に従ってレンズを形成する。
【０００５】
硬化後、伝統的な慣行では、鋳型部分は分離されていて、レンズは鋳型部分のうち一方に付着されたままであることを指示している。解放プロセスにより、残っている鋳型部品からレンズが離される。
【０００６】
射出成形により、眼用レンズを製造するのに使用されるプラスチック鋳型部品を形成することが知られている。一般に、プラスチック樹脂を加熱して、溶融した樹脂をホットランナーによって鋳型装置（mold apparatus）に提供することによって、そのようなプラスチック鋳型部品を形成することが知られている。溶融した樹脂はその後、プラスチック鋳型部品を作製するために鋳型の中に入れられる。既知の方法は、プラスチック鋳型部品を作製するのに使用される鋳型を加熱するために、約３０℃〜９０℃以上の高温を有する循環水を利用する。しかしながら、鋳型をそのような高温まで上げることは、射出成形プロセスを遅くし、また、エネルギー集約型である場合がある。
【０００７】
この物理的性質に基づいて、いくつかの利点が、より冷たい鋳型を使用することについて、注目されてきた。しかしながら、低い鋳型温度もまた、材料中の、凍結圧力、配向、および他の異成分の量（amount of frozen-in stresses, orientations and otherwise heterogeneities）を増加させる。これらの変動は、典型的には、部品の特性に悪影響を与える。悪影響の一部は、ポリマー鋳型がその後のレンズにおける所望の光学特性を複製する能力を減少させうる部品のひずみでありうる。したがって、良好な鋳型部品品質を依然として保ち、また製造サイクルタイムおよびエネルギーの節約をもたらすと共に、鋳型部品を形成するのに用いられる鋳型構造体を冷却することを含むプロセスにより所望の特性を備えた鋳型部品の形成を容易にする、装置および方法を提供することが有利であろう。
【０００８】
〔発明の概要〕
したがって、本発明は、約３０℃〜９０℃という薄壁光学業界基準（thin walled optical industry standard）の溶融温度および鋳型温度と比べて、より低い溶融温度および鋳型温度での、眼用レンズ鋳型の製造を容易にするための方法および装置を提供する。特定の実施形態は、約−１０℃から、上は約２８℃の鋳型温度または周囲温度に及ぶ、低い鋳型温度での、眼用レンズ鋳型の製造を含むことができる。いくつかの好適な実施形態では、眼用レンズ鋳型の製造は、約０℃から、上は約１０℃の鋳型温度に及ぶ、低い鋳型温度で達成される。
【０００９】
〔発明の詳細な説明〕
本発明は、一般に、眼用レンズの製造中に使用されるプラスチック鋳型の改良された形成のための方法に関する。特に、本発明は、薄壁光学業界基準の下限（low end）の溶融温度および鋳型温度の使用により達成されるコンタクトレンズ鋳型製造のための、高められた射出成形プロセスおよびそのようなプロセスを実施するための装置を含む。いくつかの実施形態では、熱伝達エネルギーは、例えば、Ｑ＝（単位時間当たりの重量）×（材料に特有の熱）×（温度差）により導くことができる。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態によると、低い鋳型工具温度（lower mold tooling temperature）は、注入された溶融ポリマーと鋳型工具との間の、増大した熱伝導率を結果として生じる。いくつかの実施形態では、鋳型工具温度は、好ましい範囲が０℃〜１０℃である、約−１０℃〜周囲温度に及ぶ温度まで下げられてよい。他の実施形態も、低い鋳型工具温度を含むことができる。この増大した伝達率は、サイクルタイム減少に有益であり、等しいか、もしくはより良い寸法安定性および表面複製を思いがけずもたらす。例えば、本発明は、特に半結晶性材料について、例えば、室温において約１％から１０℃において約０．６５％などの、減少した鋳型収縮を結果としてもたらす。コンタクトレンズ用の光学鋳型の主要な要素のうちの１つは、鋳型のあらゆる経線（meridian）について所望の半径を維持する能力である。材料の全収縮を低下させると、鋳型が所望の半径から逸れる機会が少なくなる。
【００１１】
本発明による、冷たい鋳型温度での処理、およびより冷たい溶融温度での処理はまた、速いサイクルタイムおよび許容可能な鋳型品質でのコンタクトレンズ製造の応用において、半結晶性材料および非晶質材料のうち１つ以上の使用を可能にする。冷たい鋳型温度での処理はまた、眼用レンズ鋳型材料の適用にはあまり理想的でないか、または容認できないとこれまで考えられていた、広範囲な鋳型材料選択を提供する。
【００１２】
いくつかの好適な実施形態では、鋳型材料は、ベースカーブとしてのExxonMobilのＰＰ９５４４ＭＥＤ（登録商標）ポリプロピレン（９５４４）、および前方カーブとしての、ステアリン酸亜鉛添加物で合成されたNOVA ChemicalsのポリスチレンＶＥＲＥＸ１３００（登録商標）を含むことができる。
【００１３】
Zeon Chemical CorporationによるZeonorおよびZeonex、ならびに様々な混合率のポリプロピレン混合物などの代替的材料も使用されることができ、いくつかの実施形態では添加物で合成されたポリオレフィンおよびＣＯＣを含む、ポリオレフィン、環状オレフィン、および環状オレフィンコポリマーであってよい。いくつかの特定の実施形態では、例には、ＰＰ９５４４およびポリスチレン、５５％のZeonorおよび４５％のポリプロピレンもしくはポリスチレン、７５％のZeonorおよび２５％のポリプロピレンもしくはポリスチレン、２５％のZeonorおよび７５％のポリプロピレンもしくはポリスチレン、１０％のZeonorおよび９０％のポリプロピレンもしくはポリスチレン、９０％のZeonorおよび１０％のポリプロピレンもしくはポリスチレン、５０％のZeonorおよび５０％のポリプロピレンもしくはポリスチレン、ならびに前記の同じ比率を有するExxonMobilのＰＰ１６５４Ｅが含まれうるが、これらに限定されない。
【００１４】
これらの混合された樹脂は、手による混合、単軸スクリューによる調合（single screw compounding）、２軸スクリューおよび／または複数スクリューでの調合（twin screw and/or multiple screw compounding）を含む、異なった調合方法を使用して入手されうる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、最低有効溶融温度は、周囲温度未満に冷却された鋳型中に注がれたポリマー溶融物における熱量を減少させるのに使用される。したがって、いくつかの好適な実施形態では、約２２５℃〜２６０℃の、鋳型プラスチック樹脂のための溶融温度範囲が、ExxonMobilのポリプロピレン９５４４ＭＥＤなどの材料に利用される。
【００１６】
周囲温度より低い鋳型温度を達成するために、いくつかの実施形態では、水、または他の液体もしくは気体を冷却して、鋳型型工具により冷却水を循環させる、冷却装置が利用される。
【００１７】
定義される用語
本明細書で使用される「レンズ」または「眼用レンズ」は、眼内または眼の上に設置されるあらゆる眼用装置を指す。これらの装置は、視力矯正をもたらすことができるものであるか、または美容のためのものであってもよい。例えば、用語「レンズ」は、コンタクトレンズ、眼内レンズ、オーバレイレンズ、眼球用インサート、光学インサート、または他の類似装置を指すことができ、これらによって、視力が矯正されるか、または変えられ、あるいはこれらによって、視力を妨害することなく、眼の生理機能が美容上高められる（例えば、虹彩の色）。
【００１８】
本明細書で使用される「レンズ形成混合物」という用語は、眼用レンズを形成するための、硬化されうるモノマーまたはプレポリマーの材料を指す。様々な実施形態は、紫外線遮断薬、染料（tints）、光開始剤、または触媒、および、コンタクトレンズもしくは眼内レンズなどの眼用レンズにおいて望まれうる他の添加物などの、１つ以上の添加物を有する、混合物を含むことができる。レンズ形成混合物については、以下でより十分に説明する。
【００１９】
本明細書で使用される「鋳型部品」という用語は、未硬化調合物からレンズを形成するのに使用されうる、プラスチックの物体、剛体もしくは半剛体の物体を指す。
【００２０】
本明細書で使用される「未硬化（uncured）」という用語は、レンズを形成するための最終的な硬化の前の反応混合物（「レンズ調合物」と呼ばれることもある）の物理的状態を指す。いくつかの反応混合物が、一度だけ硬化するモノマーの混合物を含んでいる。他の反応混合物は、モノマー、部分的に硬化したモノマー、マクロマー、および他の成分を含んでいる。
【００２１】
本明細書で使用される「レンズ形成表面」という用語は、レンズを成形するのに使用される表面１０３〜１０４を意味する。いくつかの実施形態では、あらゆるそのような表面１０３〜１０４は、光学的品質表面仕上げを有することができ、このことは、表面が十分滑らかであり、成形面と接触したレンズ形成材料の重合により作製されたレンズ表面が光学的に許容可能であるように形成されたことを示している。さらに、いくつかの実施形態では、レンズ形成表面１０３〜１０４は、球面屈折力、非球面屈折力および円柱屈折力、波面収差補正、角膜トポグラフィー補正および同様のもの、ならびに、それらのあらゆる組み合わせを非限定的に含む、所望の光学特性を、レンズ表面に与えるのに必要な幾何学的外形を有することができる。
【００２２】
鋳型
未硬化調合物からレンズを形成するのに使用されうるプラスチック鋳型の形成では、好ましい鋳型は、２つの部品を含み、プラスチック鋳型部品を作製するのに使用される溶融材料の注入の前に、前方カーブまたは後方カーブ部品のいずれかが、鋳型工具の周囲の温度以下に冷却されている鋳型工具に形成される。
【００２３】
図１を参照すると、眼用レンズのための例示的な鋳型の図が示されている。本明細書で使用される用語「鋳型」および「鋳型組立体」は、空洞１０５を有する形態（form）１００を指し、レンズ形成混合物の反応もしくは硬化時に、所望の形状の眼用レンズ１０８が生産されるように、空洞１０５の中にレンズ形成混合物が分配されうる。本発明の鋳型および鋳型組立体１００は、２つ以上の「鋳型部品」または「鋳型片」１０１〜１０２で作り上げられる。
【００２４】
少なくとも１つの鋳型部品１０１〜１０２は、レンズ形成混合物と接触している鋳型部品の表面１０３〜１０４の少なくとも一部を有するように設計されており、レンズ形成混合物の反応もしくは硬化時に、表面１０３〜１０４は、この表面が接触しているレンズの部分に、所望の形状および形態を与える。同じことが、少なくとももう１つの鋳型部品１０１〜１０２に当てはまる。反応混合物と接触する凹面１０４の部分は、鋳型組立体１００の中で生産されるべき眼用レンズの前方カーブの曲率を有しており、十分に滑らかであり、凹面１０４と接触している反応混合物の重合により形成された眼用レンズの表面が光学的に許容可能であるように形成されている。
【００２５】
同様に、後方カーブ鋳型部品１０１は、接触した凸面１０３を有し、凸面１０３は、レンズ形成混合物に接触しており、鋳型組立体１００の中で生産されるべき眼用レンズの後方カーブの曲率を有する。凸面１０３は、十分に滑らかであり、後面１０３と接触したレンズ形成混合物の反応もしくは硬化により形成された眼用レンズの表面が光学的に許容可能であるように形成されている。したがって、前方カーブ鋳型部品１０２の内側凹面１０４は、眼用レンズの外面を画定し、後方鋳型片１０１の外側凸面１０３は、眼用レンズの内面を画定する。
【００２６】
鋳型部品１０１〜１０２は、結びつけられるか、または「連結される」ことができ、鋳型部品１０１〜１０２の結合（combination）により空洞が形成され、空洞１０５においてレンズ１０８が作製されうる。鋳型部品１０１〜１０２のこの結合は、好ましくは一時的である。レンズの形成時、作製されたレンズの取り外しのために、鋳型部品１０１〜１０２は再び分離されうる。図１は、前方カーブ鋳型部品１０２から分離された後方カーブ鋳型部品１０１を示す。
【００２７】
本発明によると、鋳型部品１０１〜１０２を作製するのに使用される鋳型工具（「鋳型構造体」と呼ばれることもある）は、鋳型構造体の周囲温度未満に冷却されて、レンズを形成するのに使用される材料の加速冷却を容易にする。
【００２８】
いくつかの好適な実施形態は、一次鋳型部品の材料として、ＣＯＣ、脂環式コポリマー、およびのポリプロピレンのうち１つ以上を含む。さらに、いくつかの実施形態では、本発明の鋳型は、レンズ形成表面の分離を容易にするか、成形面への硬化レンズの付着を低減するか、またはその両方を行う、添加物を含むことができる。例えば、ステアリン酸の金属塩もしくはアンモニウム塩、アミドワックス、ポリエチレンワックスもしくはポリプロピレンワックス、有機リン酸エステル、グリセロールエステル、またはアルコールエステルなどの添加物が、鋳型を形成するために前記ポリマーを硬化させる前に、脂環式コポリマーに加えられることができる。そのような添加物の例は、DowのシロキサンＭＢ５０−００１もしくは３２１（シリコーン分散（silicone dispersion））、Nurcrel５３５および９３２（エチレンメタクリル酸コポリマー樹脂  登録番号２５０５３−５３−６）、エルカミド（脂肪酸アミド  登録番号１１２−８４−５）、オレアミド（脂肪酸アミド  登録番号３０１−０２−０）、雲母（登録番号１２００１−２６−２）、Atmer１６３（脂肪性アルキルジエタノールアミン（fatty alkyl diethanolamine）  登録番号１０７０４３−８４−５）、プルロニック（ポリオキシプロピレン‐ポリオキシエチレンブロックコポリマー（polyoxypropylene-polyoxyethylene block co-polymer）  登録番号１０６３９２−１２−５）、Tetronic（アルコキシル化アミン（alkyoxylated amine）  １１０６１７−７０−４）、Flura（登録番号７６８１−４９−４）、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、スーパーフロスアンチブロック（Super-Floss anti block）（スリップ／抗遮断薬（slip/anti blocking agent）、登録番号６１７９０−５３−２）、Zeospheresアンチブロック（スリップ／抗遮断薬）；Ampacet４０６０４（脂肪酸アミド）、Kemamide（脂肪酸アミド）、Licowax脂肪酸アミド、Hypermer  Ｂ２４６ＳＦ、ＸＮＡＰ、ポリエチレングリコールモノラウレート（静電防止剤）でエポキシド化した大豆油（polyethylene glycol monolaurate (anti-stat) epoxidized soy bean oil）、タルク（水和珪酸マグネシウム（hydrated Magnsium silicate））、炭酸カルシウム、ベヘン酸、テトラステアリン酸ペンタエリスリトール、琥珀酸、epolene  Ｅ４３ワックス、メチルセルロース、コカミド（抗遮断薬  登録番号６１７８９−１９−３）、ポリビニルピロリドン（３６０，０００分子量）、ならびに、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる米国特許第５，６９０，８６５号に開示される添加物、を含むことができるがこれらに限定されない。好ましい添加物は、ポリビニルピロリドン、ステアリン酸亜鉛、およびグリセロールモノステアレートであり、ポリマーの総重量に基づく添加物の重量％は、約０．０５〜約１０．０重量％、好ましくは約０．０５〜約３．０重量％、最も好ましくは約２．０重量％である。
【００２９】
いくつかの実施形態では、添加物に加えて、レンズ形成表面に界面活性剤を塗布することによって、レンズ形成表面からのレンズの分離を容易にすることができる。適切な界面活性剤の例は、Tween界面活性剤、特に参照することにより全体として本明細書に組み込まれる米国特許第５，８３７，３１４号に記載されるようなTween８０、およびSpan８０を含む。界面活性剤の他の例は、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる米国特許第５，２６４，１６１号に開示されている。
【００３０】
それでも、いくつかの実施形態では、本発明の鋳型は、他のポリマー、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、主鎖に脂環式部分を含む修飾ポリオレフィン、および環状ポリオレフィン、例えばZeonor、およびAtofina CorporationによるＥＯＤ００−１１などを含むことができる。例えば、脂環式コポリマーとポリプロピレン（ＡＴＯＦＩＮＡ  ＥＯＤ００−１１（登録商標）などの、核生成で処理されたメタロセン触媒（metallocene catalyst process with nucleation））との混合物が使用されてよく、脂環式コポリマーの、ポリプロピレンに対する重量％比は、それぞれ、約９９：１〜約２０：８０にわたる。この混合物は、いずれかの鋳型半部、もしくは双方の鋳型半部で使用されることができるが、いくつかの実施形態では、この混合物は、後方カーブで使用されて、前方カーブは、脂環式コポリマーから成るのが好ましい。
【００３１】
いくつかの実施形態では、第１の鋳型部品１０２および第２の鋳型部品１０１のうち一方もしくは双方が、複数の層を含むこともでき、各層は、異なった化学構造を有することができる。例えば、前方カーブ鋳型部品１０２は、（不図示の）表層およびコア層を含むことができ、コア層は、第１の材料および第２の材料を含んでおり、第１の層により本質的には覆われている。あらゆる所定の断面において、表層に存在する第１の材料の濃度は、コア層に存在する第１の材料の濃度より高い。実施例を続行するために、本発明に従って、表層、およびさらにコア層が、周囲温度より低い温度に維持された鋳型構造体によって冷却される。
【００３２】
方法ステップ
図２を参照すると、フローチャートが、本発明のいくつかの実施形態で実施されうる例示的なステップを示す。本発明の様々な実施形態において、以下のステップのうちのいくつかまたはすべてを実施できることが理解されるはずである。
【００３３】
２００では、光学的品質の曲面を画定する凸状曲面を有する第１の構造体と、前記凸面に対して近位に離間した関係で配された凹状曲面を有する、対応する第２の構造体との間で、容積部（volume）が画定される。
【００３４】
２０１では、溶融材料が、ホットランナーシステムから送達されて、容積部が定めた容積とされる。
【００３５】
２０２では、第１の構造体および第２の構造体のうち少なくとも一方が、第１の構造体および第２の構造体の周囲温度より低い温度まで冷却される。
【００３６】
いくつかの好適な実施形態では、溶融材料は、EXXON MOBILからの９５４４ＭＥＤ、９４９４Ｅ１ポリプロピレン、またはBasellからのＨＰ３７０Ｐなどの、ポリマーを含むことができ、これらは、チーグラー・ナッタ触媒グレードである。また、添加剤パッケージは、一次抗酸化剤および二次抗酸化剤、酸中和剤、および核生成剤（nucleating agent）のうち１つ以上を含むこともできる。
【００３７】
いくつかの実施形態はまた、射出成形機およびホットランナー、例えばＳＥ５０Ｄ住友電気射出成形機など、を利用することができる。
【００３８】
冷却時間および保持時間は、成形サイクルの重要なパラメータでありうる。典型的には、それらの時間は、ポリマーと鋳型工具との間で起こる熱交換により決定されうる。冷却エネルギーは、典型的には、
Ｑ＝（プロセスの熱伝達係数）×面積（Area）×（媒体間の対数平均温度差）［１］，［６］，［８］    （１）
により定量化されうる。
【００３９】
最低原料温度（minimum stock temperature）および冷たい鋳型での、プラスチック、およびいくつかの特定の実施形態ではポリプロピレンプラスチック、の成形は、高い内部応力のため、プラスチック鋳型部品でひずみを作り出すことが、これまでに知られている。本発明に従って、以前に知られていた悪影響は克服されている。
【００４０】
図５を参照すると、非限定的な例として、本発明により証明された改良は、ポリプロピレンへの熱伝達の効果の検討により、よりよく理解されうる。図５は、ポリプロピレン、ポリスチレン、および５５／４５のZeonor／ＰＰ混合物の後方カーブの、時間に対する収縮を表示する。５０℃で成形されると、ポリプロピレンプラスチック部品は、約１％の収縮を示し、これは、このタイプの半結晶性材料に典型的であると考えることができる。ポリスチレンまたは混合物のような非晶質材料は、はるかに低い全収縮値を有する。１０℃の鋳型の中で成形されると、ポリプロピレン部品は、０．６５％までの収縮減少を示す。この、より低い値は、混合物材料のものと同様である。本発明によると、プラスチックが急速に冷凍されて冷却鋳型構造体になると、改良が実現される。冷却鋳型構造体は、ポリプロピレン分子が結晶しなければならない時間を制限し、結果として得られる部品は、５０℃で成形された部品の非晶質領域と比べて、より多くの非晶質領域を含むであろう。
【００４１】
鋳型の平均増分（mold average delta）は、球体デザインの鋳型のあらゆる経線上の最大鋳型半径と最小鋳型半径との間の線形差分（linear difference）として表現される。これは鋳型の流動方向および直交流方向（flow and cross-flow direction）における収縮差に関連づけられる。プラスチック部品の全収縮が減少されると、高い線形増分を有する機会も減少する。球体製品（pherical product）についての線形増分の減少は、品質に対する主要な要素であり、鋳型における設計された半径の複製の測定値である。本発明は、流動および直交流収縮（flow and cross-flow shrinkage）による影響をそれほど及ぼされない、設計された半径に、より近く適合することによって、非球体製品の複製も改良すると予想される。
【００４２】
装置
図３を参照すると、本発明の実行において利用されうる処理ステーション３０１〜３０４に収容された装置のブロック図が示されている。いくつかの好適な実施形態では、射出成形機３０１は、溶融ポリプロピレンなどの溶融材料を、ホットランナーを含む機械化された成形構造体３０２に提供するのに使用される。射出成形物を冷却するための装置３０３は、成形構造体３０２の温度を、室温または他の周囲温度より低い温度に下げるのに使用される。いくつかの特定の実施形態では、成形構造体３０２の温度は、近代の製造環境で最も役に立つパラメータ−に従って−１０℃〜１０℃に下げられる。しかしながら、−１０℃未満の温度の成形構造体を含む、より冷たい温度は、本発明の範囲内である。
【００４３】
コンピューター化されたコントローラ３０４は、射出成形機およびホットランナー３０１、機械化された成形構造体３０２および冷却装置３０３の機能性を制御するための実行可能なソフトウェアにより、動作することができる。
【００４４】
図４を参照すると、本発明の実施に役立つ例示的な成形構造体４００が示されている。成形構造体４００は、ホットランナー４０１を含むことができ、ホットランナー４０１は、例えば溶融ポリプロピレンなどの溶融材料を、鋳型構造体に提供する。鋳型構造体は、例えば、光学的品質の曲面を画定する凸状曲面４０２を有する少なくとも１つの第１の構造体と、凸面４０３に対して近位に離間した関係で配された凹状曲面４０３を有する少なくとも１つの対応する第２の構造体と、を含むことができ、第１および第２の構造体は、プラスチック鋳型部品が形成される容積部（volume）４０５をそれらの間に画定する。
【００４５】
鋳型構造体は、冷却チャネル４０４も含み、周囲温度より低い温度、好ましくは−１０℃〜１０℃の温度、に、鋳型構造体４００を保つため、特に凸状曲面４０２を有する第１の構造体および凹状曲面４０３を有する対応する第２の構造体のうちの１つ以上をその温度に冷却するために、冷却チャネル４０４を通して、冷却された液体もしくは気体が循環されることができる。
【００４６】
実施例
以下の表１、表２、および表３に示されるように、実験は、ポリプロピレン材料、またはZeonor１０６０Ｒ／ポリプロピレン混合物のいずれかを使用すると、鋳型の温度を下げることにより、部品の優れた寸法安定性がもたらされることを明らかにした。いくつかの実施形態では、寸法安定性における改良は、所望の寸法不変性を提供するポリプロピレン構造（polypropylene morphology）の変動の結果と考えられる。９５４４ＭＥＤと共に、１０℃以下の水温入口（water temperature inlet）を備えた鋳型を使用することにより、高い鋳型温度と比べて減少したサイクルタイムで良好な鋳型品質を有するポリマー鋳型を生産することができた。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【００４７】
本発明は、前記および図面に具体的に説明されてきたが、形態および詳細における前記および他の変更が、請求項の範囲によってのみ限定されるべきである本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明においてなされうることが当業者により理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、眼用レンズ鋳型およびレンズの先行技術の図を示す。
【図２】図２は、本発明を実施するのに使用されうる方法ステップのブロック図を示す。
【図３】図３は、本発明を実施するのに使用されうる装置のブロック図を示す。
【図４】図４は、本発明のいくつかの実施に従った鋳型構造体を示す。
【図５】図５は、プラスチック鋳型部品の半径収縮を示す図表を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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