制造用于成型透镜模具 的注塑模嵌件的方法 【技术领域】
本发明广泛地涉及一种注塑模嵌件和制备用于成型透镜模具的注塑模嵌件的方法，其提供多个例如通过钻石刻刀加工制备的单个母模型芯的复制品。使用型芯来电铸成型形成注塑模表面的具有光学性能表面的电铸模嵌件。使用粘合剂将电铸模具嵌件固定连接到独立机加工的模具嵌件基底上。
本发明内容可大大降低了在自动化生产和成型方法中制造由复制模嵌件生产软性隐形眼镜的成本，其中使用复制的模嵌件来生产光学等级的塑性模具元件，其中的每一个只使用一次来成型软性隐形眼镜，然后将其除去。
背景技术
制备水凝胶软性隐形眼镜的技术已经发展到自动化成型系统和装配线，其中每一个水凝胶软性隐形眼镜是通过将单体夹在前曲半模(FC)和后曲半模(BC)之间成型的。将单体聚合来成型透镜，然后将其从半模取出，再进行处理和包装供消费者使用。
在典型地现有技术的软性隐形眼镜的制造方法中，在注射成型方法中的注射成型设备中使用金属嵌件来制备多个热塑性注射成型的前曲模(FC)和后曲模或基模(BC)，接着将FC和BC中的每一个只使用一次来成型单个的软性水凝胶隐形眼镜。在该方法中，将隐形眼镜成形单体投放到热塑性FC模具中，将BC模具小心地放置于FC模具上，将两个半模压制在一起，多余的单体被挤出到半模光学表面的外部空间里。然后将单体聚合形成透镜，将其从模具中取出，再加工而制成成品软性水凝胶隐形眼镜。
图1是典型的现有技术模具元件的侧面剖视图，其包括FC半模10和BC半模12，他们之间确定了成型软性隐形眼镜14的空间。
FC半模10确定了具有光学性能凹面12的中心弯曲部分，其具有确定的圆环形槽，尖锐的边缘16环绕其延伸。最好是尖锐边缘16来形成确定的槽和均匀的塑料半径分模线(边缘)，用于随后成型的软性隐形眼镜。同样地，BC半模12确定了具有光学性能凸面的中心弯曲部分。
可以由任何适于注射成型和制备具有所需光学性能的成品铸塑透镜的热塑性材料制备FC和BC模，优选的用于模架的材料是聚苯乙烯和聚丙烯。为了注射成型FC和BC模，所需构型的注射金属模具嵌件通常被机加工，并安装在注射成型设备上。注射成型的模具FC和BC是精密的，是注射金属模具嵌件的可以反向复制的复制品，以及最后成型的隐形眼镜是精密的，是FC和BC模具的可复制的复制品。
US5,702,735和US5,861,114中公开和图示的注塑模嵌件是两个极长寿命的钢嵌件，但在装配成注塑模的过程中需要昂贵的叠积和对准操作。
一些现有技术的两个钢注塑模嵌件具有零放气孔设计，其省略了放气孔并减少了加工时间。这些嵌件也具有极长的寿命，但在装配成注塑模的过程中也需要昂贵的叠积和对准操作。
现有技术的其他注塑模嵌件是单个的模具嵌件，省略了叠积的要求，但与钢模嵌件相比，降低了寿命。
一些现有技术的用于制备复曲面隐形眼镜制品的注塑模嵌件是寿命短的单独的铜嵌件，不需要叠积和校准。
可以通过钎焊将电铸连接到模具基底上，但是钎焊步骤可能引起模具嵌件的光学性能表面不允许的变形，因此钎焊不是可行的装配方法，软焊也是不可行的加工方法。
【发明内容】
因此，本发明的第一个目的是提供一种注塑模嵌件和制备用于成型透镜模具的注塑模嵌件的方法，其降低了注射模嵌件的成本，降低了复制的基本相同的注塑模嵌件的可变性，扩大了注塑模嵌件的范围，并保持了现有注塑模嵌件的性能。
本发明提供一种注塑模嵌件和制备用于成型透镜模具的注塑模嵌件的方法，其具有多个单个的例如可通过钻石刻刀加工制备的母模型芯的复制品。该型芯可以用来电铸成型具有其形成注塑模表面的光学性能表面的电铸模嵌件。基底模具嵌件被分别机加工，支撑并通过粘合剂固定连接到电铸模嵌件上。
本发明提供一种注塑模嵌件和复制模具嵌件的方法，在自动化生产和成型过程中，其大大降低了通过复制的模具嵌件生产软性隐形眼镜的成本。
【附图说明】
参照以下实施例的详细说明与附图，本领域的技术人员可以更容易的理解上述制备用于成型透镜模具的注塑模嵌件方法的本发明目的和优点，其中在几幅图中，相同的元件用相同的标记表示，其中；
图1是典型的现有技术中模具装配的侧剖图，其包括前曲半模和后曲半模，他们之间确定了软性隐形眼镜成型的空间。
图2是根据本发明的电铸制造的前曲模或基底曲模嵌件的正视图。
图3是通过图2电铸制造的模具嵌件中心的剖视图，更详细地显示根据本发明用粘合剂粘合到基底嵌件上的电铸制造的光学性能电铸嵌件。
【具体实施方式】
光学模具嵌件的光学性能表面用来成型光学元件，其比较昂贵而且难以制造。商业制造软性隐形眼镜所需的光学模具嵌件的数量将来是非常大的；软性隐形眼镜的库存件(stock keeping units)(SKUs)的数量在将来会明显增加，还会有用于双焦，复曲面等的新产品的不断推广。
原则上，在一个模体中的所有光学模具嵌件都是相同的，事实上，母模嵌件的复制品应该与母模非常接近，因此最终的软性隐形眼镜是市场上接受的产品。如果例如通过单点金刚石车削加工的单个的光学母模具嵌件能被再制造或复制来生产多个复制品，这将会大大降低软性隐形眼镜的制造成本，这是极具有吸引力的。
对复制的光学模具嵌件产品使用电铸成型加工，电沉积脉冲电镀(Electroform pulse-plating)是可能用于此目的的方法。通常只有金属薄壳，例如镍，其只是复制一个表面，是由电铸成型法制造的，而光学模具嵌件是坚固的三维元件，其需要精准的总尺寸。
而且，复制的光学模具嵌件的导热性必须高，均匀和可控制的，因为在工业成型过程中，模具嵌件应该是适于被快速加热和冷却。
如果只有光学母模具嵌件的光学顶部元件或部分被复制或拷贝，该复制的顶部元件必须能够被连接到光学模具嵌件的基底或底部件上，具有高的精确度(总长度上的同轴线)，公差小。而且，他们之间的连接必须比较均匀且没有任何气隙。在复制模具嵌件的过程中，特别重要的是复制的模具嵌件有纵向高度或长度和同轴心对准，在市场上可接受的公差范围内，他们被精准的复制。
已经开发出一种方法用于电沉积脉冲电镀，其制备具有稳定尺寸的全部无应力部件，结果是沉积或电镀层厚度非常均匀而且可以控制。现在使用该方法来制备高度精确的用于复合衍射和常规镜片的光学模具。专利申请EP0835335B1(1999年9月8日公开)公开的电沉积脉冲电镀法对于本发明是可实施的和适用的。但是，在本发明的实施中也可以使用现有技术的其他电沉积脉冲电镀法。
图2是电铸成型制备的基底或前曲模嵌件20的正视图。图3是通过图2的电铸成型制备的模具嵌件20中心的剖视图，根据本发明，更详细地显示了通过合适的26将电铸成型的光学性能的电铸嵌件模具元件装配到基底嵌件模具元件上。
图2和3所示的模具嵌件20可以通过使用型芯或母模具来制造，由其可以复制图2和3所示的多个电铸嵌件。
型芯可优选通过精确加工其光学性能表面来制造，例如通过钻石刻刀加工。然后使用型芯的光学性能表面在其上来电铸成型多个电铸成型嵌件22，用现有技术已知的电铸成型法。
该型芯可以被加工成坚固的单部件型芯，或是该型芯被加工成两部件型芯，其中优选在连接到型芯基底元件的部件上加工光学性能表面来完成整个型芯。优选型芯被加工成两部分元件，一个是具有加工过的光学性能表面的精加工元件，另一个是基底元件。这两部分元件可以由涂敷铜合金的钢或镍制造，然后将其装配产生尖角而形成尖锐边缘16，用单件嵌件构造更难以实现。在装配过程中，只将型芯的这两部分叠积和对准一次，而不需要使用中每一次都叠积和对准嵌件，其结果公差小。优选用适合的粘合剂将这两部分连接在一起，与本发明的两部件粘合连接的模具嵌件相似。然后使用型芯来电铸成型(eform)嵌件22，如图2和3所示，具有高精确度和表面光洁度。
电铸成型元件22复制型芯精加工的光学性能表面。如果一次成型，那么复制品是阴性的，如果连续两次成型，那么它就是阳性的。该复制品可以制作嵌件，其不能够在凹曲基底嵌件中被加工，通过在凸曲型芯中加工，然后电铸成型阴性凹曲嵌件22。而且，由于可以由单型芯制造多个相同尺寸的电铸成型元件22，因此可以降低嵌件到嵌件的变化。
电铸成型嵌件22的表面是所需隐形眼镜前表面或后表面的镜面图像，制造的厚度优选在0.2和1.5mm之间。如上所述，BC模具的凸形光学性能表面可以是两步成型法的结果，因此最初的加工操作在凸面上进行。
在将一层电沉积电镀到型芯母模具的光学性能表面前，可以钝化型芯的光学性能表面以防止涂敷层粘合到光学性能表面上。各种钝化技术是本领域已知的，包括在表面上成型薄薄的分离氧化层，例如通过电解氧化法，其中控制电解电流和电压来控制氧化层的厚度，或者通过化学钝化技术，例如其中通过在蛋白质溶液中浸泡表面一定的时间，而将蛋白质分离层沉积到表面上，或者在重铬酸钾溶液中将表面浸没一定的时间。
基底模具嵌件可以被精加工，其具有精确的尺寸和公差，但不需要光学性能表面。基于铜，锡，铝，铁，镍和锌中的至少一种可以形成合金。
通过使用粘合材料可以将电铸嵌件22粘合安装到嵌件基底上，该粘合材料具有高温强度性，压力下的抗变形性，而经得起注射成型设备中的操作条件。该粘合剂应该能够经得起至少200℃的操作温度，粘合强度至少为60,000磅，压制强度至少为60,000磅。使用适合的粘合剂能够使电铸嵌件22安装到嵌件基底元件24上而无应变和变形，通过焊接，钎焊或软焊实现改进的透镜表面性能。整个方法具有可观的经济优势，对于加工每一个完整型芯或模具嵌件的现有系统，对于光学性能规格，伴有加工凹面的额外难度。
粘合层优选是薄的，因此嵌件的耐热性基本上未增加。粘合层在压力和疲劳负荷下的结构性能与基底相似，因此嵌件的机械强度没有明显降低。
环氧树脂粘合剂是优选的粘合剂，市售的United Resin Corp生产的Circuit-BondTM粘合剂对于本发明特别适合。
市售的其他适合的粘合剂：Abatron，Inc.Kenosha，WI；Conap，Lawrenceville，GA；Dexter Corp.，Aerospace MaterialsDiv.，Pittsburgh，CA；Dow Corning，Midland，MI；Epoxies Etc.，Greenville，RI；GE Company，GE Silicones，Waterford，NY；United ResinCorporation，Royal Oak，MI；和3M Aerospace，St.Paul，MN.
通过钻石刻刀形成单个母型芯的另一个方法是利用制件成型的改进，通过能量聚集，这能引起物质的沉积，除去物质，或者是物质在三维发生反应，在计算机控制的对于所采用程序的具体方法中。更具体的，立体光刻(lithothography)和快速原子轰击是物质沉积的代表方法，离子束微切削是除去物质的方法，两个光子聚合是在三维空间内反应物质的方法。
虽然这里详细介绍了几个本发明制备用于成型透镜模具的注塑模嵌件的实施例和变化，但显而易见本发明的公开和教导对于本领域的技术人员建议了多种可替代的设计。