KR100920936B1 - 박리 가능한 수용성 폴리우레탄 층을 갖는 안경렌즈 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 5∼50g/㎠의 범위의 접착강도를 갖는 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층을 갖는 안경 렌즈를 제공한다. 이 수용성 .폴리우레탄층으로 사용되는 변성 폴리우레탄 수지는 폴리우레탄 수지에 아민류, 피롤리돈류 및 물을 혼합, 교반하여 얻어진 수지를 사용하여 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층을 갖는 안경 렌즈를 제조할 수 있으며, 또한 필요에 따라, 변성 폴리우레탄 수지에 대해 퍼플루오로부탄술포네이트를 배합하여 기능성이 추가된 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층을 갖는 안경 렌즈을 제조할 수 있다.

이렇게 제조된 안경렌즈는 물리적으로 보호되며, 최외각층 초발수 기능저하를 막을 뿐만 아니라 유통 과정에서 발생 가능한 먼지 등으로부터 오염을 막을 수 있고, 렌즈의 후가공인 형태 가공 시, 축 어긋남이 없이 양호한 가공을 할 수 있는 새로운 렌즈를 보호할 수 있는 박리 가능한 수용성 폴리우레탄 층을 갖는 안경렌즈 및 이의 제조방법을 개시한다.

Description

박리 가능한 수용성 폴리우레탄 층을 갖는 안경렌즈 및 이의 제조방법{OPTICAL LENS HAVING DETACHABLE WATER SOLUBLE POLYURETHANE LAYER AND A PROCESS THEREOF}

본 발명은 안경렌즈를 물리적으로 보호하고 최외각층 초발수의 기능저하를 막을 뿐만 아니라 정전기 발생을 억제해 공기 중의 먼지나 기타 이물질로부터 오염을 막는 새로운 포장재의 역할을 하며, 렌즈의 옥형 가공할 때, 축의 어긋남이 없이 양호한 가공을 할 수 있는 박리 가능한 수용성 폴리우레탄 층을 갖는 안경렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

종래, 안경 렌즈에 빛의 반사를 억제하고, 투과성을 높이기 위하여 통상 렌즈 표면에 실리카, 지르코니아, 알루미나, 티타니아 등을 증착이나 스퍼터링 방법 등으로 피막을 형성하였다. 이러한 안경렌즈는 그의 기재가 폴리머이므로 사람의 손때, 먼지 등이 잘 부착하기 때문에 이를 방지하기 위하여 정전기를 방지하기 위하여 산화인듐, 산화주석의 피막을 형성하여 왔다(참고: 특허문헌 1-4 등). 또한, 땀, 지문, 지방성분, 땀, 화장료 등의 물질의 부착을 방지하기 위한 방오처리를 시행하고(참고: 특허문헌 5-7 등), 또한, 렌즈의 긁힘을 방지하기 위하여 초경 처리를 하여 왔다(특허문헌 8 등).

이러한 방오처리 및/또는 초경처리한 렌즈는 표면의 마찰계수가 상당히 작아 옥습 가공이 어렵게 되어 이를 해결하기 위하여 안경렌즈에 점착테이프를 부착하여 가공처리하거나(참조: 특허문헌 9 등), 함불소 실란화합물을 주성분으로 하는 층을 형성하여 마찰계수를 높게 하고, 방오성을 향상시킨 렌즈를 제공하기도 했다(참조: 특허문헌 10 등). 또한, 최근에는 이러한 초발수/초경층은 옥형 가공시 축 어긋남 등을 방지하여 옥형가공의 문제점을 해결하기 위하여 Dyneon, Daiel, Technoflon, Viton 등의 탄성체를 용제에 용해하여 이를 렌즈에 부착하여 마찰계수를 높이는 렌즈를 제안하였다(특허문헌 11 등).

상기 공지 기술중, 초발수/초경층으로 인해 렌즈의 마찰계수가 지나치게 낮아 옥형 가공시 축 어긋남 등을 개선하는 기술은 아직 만족스럽지 못하다. 즉, 점착 테이프를 부착하여 가공하는 것은 번거롭고, 또한 테이프 자체가 밀리는 등의 문제점이 있으며, 특허문헌 10의 개시된 기술은 마찰계수가 지나치게 낮아 점착 테이프의 박리 강도가 1.0N이하의 점착 테이프를 부착하지 않으면, 옥형 가공할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 포장하기 위하여 종래에는 단순히 종이 포장재를 사용하여 왔으나, 이러한 포장재의 의한 포장은 정전기 발생 등으로 인한 렌즈의 오염을 막을 수 없어 최근 들어 이러한 단점을 개선하기 위하여 초발수, 초경막을 형성하여 내오염성을 이루어 왔으며, 이러한 초발수/초경층은 옥형 가공시 축 어긋남 등이 발생하여 이를 해결하기 위하여 안경 렌즈를 보호하고, 표면 마찰계수를 높여 옥형 가공시 축 어긋남을 방지하기 위한 박리 가능한 코팅층을 형성하고 있다.

특허문헌 11은 플루오르 탄성체를 보호용 코팅제로 사용함을 개시하고 있으며, 이들 탄성체를 물, 알코올, 메틸에틸케톤, 톨루엔 등의 유기용제에 용해시켜 사용하는 것이 기재되어 있으나, 실제로 플루오르 탄성체는 물에 용해되지 않으며, 또한, 그의 실시예에는 고무재질인 Dyneon을 메틸에틸케톤의 유기용매에 용해하여 사용한 것만을 개시하고 있으며, 이러한 유기용매를 사용하기 때문에 초발수층에의 접착성이 극히 불량하거나 또는 지나치게 용매를 다량 사용하는 경우에는 점착력이 지나치게 강하여 렌즈표면에서 용이하게 박리되지 않고, 박리할 경우 렌즈에 원래 시행되어 있는 발수성 및 발유성 코팅막 자체가 손상되는 단점도 있다. 더욱이 고무재질이기 때문에 경시변화를 일으켜 장기간 보존시 크랙이 가거나, 심한 경우에는 부셔지는 문제점도 있다. 특히 용매의 유독성 때문에 환경뿐만 아니라 작업자들의 건강에도 치명적인 영향을 가져올 수 있다. 특허문헌 11의 발명의 상세한 설명이나 청구항에 기재된 바와 같이 실시하는 경우, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 용매에 합성수지를 용해시켜 사용하거나 발수성 및 표면활성을 조절할 목적으로 여기에 불소계 탄성체를 사용하여 침적코팅을 실시하는 경우 작업자 보호에 따른 설비투자와 더불어 유기 용제의 사용으로 인한 환경에 악영향을 초래할 우려가 있다.

또한, 기존에 사용하던 제품들의 경우에는 유기 용제를 사용함으로 인하여 건조시간은 줄어드는 장점이 있으나, 용제의 빠른 휘발성으로 인하여, 대기 중에 수분이 존재할 경우에는 제품의 표면에 백탁(뿌옇게 흐려지는 현상)이 나타나서 옥형가공시에 렌즈를 정확히 절삭하는 것이 불가능하게 되며, 또한 제품의 원가를 낮추기 위하여 침지 코팅시 끌어올리는 시간을 길게 하면 표면에서 잘 떨어지지 않는 불편함이 있었다.

또한 상기 특허 상에 나타난 방법으로 제품에 코팅을 완료한 후, 이 코팅층을 박리성으로 하여 렌즈의 포장재로 종이봉투 대신 사용하는 경우, 렌즈 특성을 렌즈의 코팅 표면에 표시하기 위하여 열 전사 등의 방법을 사용하면, 코팅막이 렌즈에서 분리되는 현상이 나타난다.

그리고 렌즈 자체의 표면 특성이 초발수, 초발유 특성이므로 렌즈에 접착성이 불량하여 상기 특허문헌 11에 기재된 불소 탄성체는 용제에 다량으로 첨가할 수 없으며, 소량 첨가시 내오염성 및 발수성에 대한 기대를 충족시키기 어려운 실정이다. 뿐만 아니라 이렇게 보호 코팅된 안경렌즈를 기존의 포장용 종이봉투에 넣어 장기간 보관, 유통되는데 이 때 종이봉투와의 마찰이나 압력에 의해 보호 코팅이 손상되거나 종이봉투 내부의 무늬 자국이 생겨 렌즈의 투명성이 떨어지고 미세한 먼지가 붙게 된다.

이러한 보호 코팅방법은 종래에 가장 많이 사용하였던 점착테이프에 비해 대량 생산이 가능하고 원가도 절감되는 장점이 있으나 전술한 여러 가지 문제점이 만족스럽게 해결된 것은 아니다.

특허문헌 1: 특허 제 10-0228056호

특허문헌 2: 특허 제 10-0242822호

특허문헌 3: 실용신안등록 20-0162160호

특허문헌 4: 실용신안등록 20-0143684호

특허문헌 5: 특허공개 특2002-0031170호

특허문헌 6: 특허 제 10-0693656호

특허문헌 7: 일본특허공개 2004-226942호

특허문헌 8: 특허공개 1999-0084134호

특허문헌 9: 일본특허공개 2004-61866호

특허문헌 10: 일본특허공개 2004-61886호

특허문헌 11: 특허 제 10-0687574호

본 발명자는 상기와 같은 문제점들을 해결하고, 렌즈의 최외각층이 초발수성임을 감안하여 렌즈에 대한 접착력과 코팅 후의 보호코팅면의 방오성을 동시에 이루면서, 조성에 있어서도 유독성 유기용제 대신 친환경 소재인 순수한 물만 사용함으로써 용제의 강한 휘발성으로 인한 백탁을 미연에 방지하고, 생산 현장에서의 적응성을 높이며 사용자의 사용 시에 잘 떨어지지 않는 불편함을 제거하고, 동시에 친환경적 작업의 목표를 이루고, 장기간 보관, 유통 시에도 렌즈의 외관과 기능이 상실되지 않는 우수한 품질을 제공하는 것을 주된 목적으로 예의 연구한 결과, 수용성 폴리우레탄 수지, 불소계 우레탄 수지, 아민류, 피롤리돈 및 물을 배합하여 얻은 변성 폴리우렌탄 수지를 사용함으로서 최외각이 초발수성인 렌즈에 박리 가능한 수용성 폴리우레탄 층을 형성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명은 안경렌즈의 최외각에 수용성 폴리우레탄 층을 갖는 안경렌즈 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 안경렌즈를 수납하기 위한 종래의 종이 봉지를 사용하지 않고, 최외각에 형성된 수용성 폴리우레탄 층 자체를 종이 봉지 대신에 열전사 등의 방법으로 표시 가능한 수용성 폴리우레탄 층을 갖는 안경렌즈를 제공하는 것이다.

본 발명은 초발수 안경렌즈를 생산하여 유통하는 과정에서 발생시킬 수 있는 문제점을 해결하고, 작업자에게 위해성이 없으며 환경에 영향을 주지 않는 우수한 제품을 효과적인 방법으로 소비자에게 가공하여 전달할 수 있으며 해외 수출에서도 품질로서 다른 국가의 제품들과 경쟁할 수 있을 것이다.

본 발명은 안경렌즈의 최외각층이 초발수성이므로 통상의 수용성 접착제, 수용성 폴리우레탄 수지로는 접착되지 않는다. 이를 해결하기 위하여 수용성 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 아민류 4∼6중량부, 피롤리돈류 30∼40중량부 및 물 300∼380중량부를 넣고, 교반, 혼합하여 얻어진 변성 폴리우레탄(A)을 얻는다. 이 변성 폴리우레탄(A)을 물에 희석하여 고형분이 15∼50중량%, 바람직하기로는 20∼30중량%가 되도록 한다. 이러한 변성 수지를 사용하여 후술하는 침지방법으로 안경렌즈에 수용성 폴리우레탄 층을 형성하면, 그의 접착성은 ASTM D-3333에서 넓이를 1㎠로 하여 측정하였을 때의 90도 박리강도가 약 5∼50g/㎠의 범위로 된다.

접착강도가 5g/㎠이하로 되면, 운반이나 취급중 수용성 폴리우레탄 층이 너무 쉽게 벗겨져 버리는 단점이 있으며, 50g/㎠ 이상으로 되면 옥습 가공후에 용이하게 벗겨지지 않아 물에 침지하여 벗겨야 하므로 번거로워 불편하다.

상기에서 사용되는 수용성 폴리우레탄 수지로서는 시판의 수용성 폴리우레탄 수지를 사용할 수 있으며, CHEMNINE CORPORATION의 상품명 CWP-609을 사용하였으며, 아민류로서는 디에틸아민, 트리에틸아민을 들 수 있고, 피롤리돈으로서는 2-피롤리돈, 1-메틸피롤리돈 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 변성 수용성 폴리우레탄 수지에 접촉각을 조정하기 위하여 퍼플루오로부탄술포네이트(시판명: SRC 220, 3M사)와 같은 불소계 우레탄 수지(B)를 첨가할 수 있으며, 첨가되는 양은 본 발명의 박리 가능한 수용성 변성 수용성 폴리우레탄 수지에 악영향을 주지 않은 한 특히 한정되지 않으나, 통상 변성 수용성 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 불소계 우레탄수지(B)를 1∼10중량부, 특히 3∼5중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 상기 수용성 폴리우레탄층의 두께는 1∼20㎛ 범위로 하는 것이 바람직하다.

그 외에 소포제, 대전 방지제 등의 기능성을 부여하기 위하여 임의로 추가할 수 있다.

상기 변성 수용성 폴리우레탄 수지 또는 변성 수용성 폴리우레탄 수지에 퍼 플루오로부탄술포네이트를 배합한 조성물을 초발수 처리가 된 렌즈를 60∼85mm/min, 바람직하기로는 75mm/min의 속도로 침적 코팅하고, 건조기에서 40∼60℃, 바람직하기로는 45∼55℃에서 20∼40분간 건조하면 안경렌즈의 표면에 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층이 형성된다. 여기서 박리 가능하다라 함은 5∼50g/㎠의 접착강도 정도를 의미하며, 이러한 접착강도는 대략 3M사의 포스트 잇(상품명)의 접착강도와 엇비슷하다.

이렇게 형성된 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층은 렌즈면과의 부착은 상기와 같으나, 외면은 건조에 의해 부착성을 전혀 나타내지 않는다.

이렇게 형성된 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층에 통상의 방법, 예컨대 열전사 등의 방법으로 표시하면, 안경의 유통 또는 가공 시에 착각에 의한 실수를 일으킬 염려가 없게 되며, 또한 유통 과정에서 종이 봉지를 사용하지 않기 때문에 취급이 편리하고, 유통비용이 절약되는 이점이 있다.

한편, 상기에서 얻어진 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층을 갖는 안경렌즈의 옥형 가공시에 옥형 척(CHUCK)에 고정하면 미끌어지지 않아 축 어긋남이 없고, 백탁이 발생하지 않아 안경 가공을 정확히 시행할 수 있으며, 가사 유통 기간이 길어 고, 수용성 폴리우레탄층이 안경렌즈에의 부착이 강하게 되었다 하더라도 가공 후에 물에 침지하여 놓으면, 용이하게 박리된다.

이하, 실시예로서 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

수용성 폴리우레탄 28g, 트리에틸아민 1.2g, N-메틸-2-피롤리돈 9.2g 및 물 62g을 비이커에 넣고, 1시간동안 300rpm으로 교반하여 변성 수지를 얻었다. 이 변성수지를 물에 희석하여 고형분 함량이 20∼25wt%로 하였다.

이 변성 수지를 표면에 초발수 처리가 되어 있는 렌즈에 75mm/min의 속도로 침적 코팅하여 건조기에서 60℃에서 20분 건조하여 수용성 폴리우레탄 층을 형성하고, 접촉각, 가공성, 습도제어, 백탁, 옥습기 실패율 등을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타냈다.

실시예 2

실시예 1의 변성 수지에 퍼플루오로부탄술포네이트 (시판 SRC 220, 3M사 제품명) 3g을 가하고, 300rpm으로 교반하여 변성 수지 조성물을 얻었다.

이 조성물을 표면에 초발수 처리가 되어 있는 렌즈에 75mm/min의 속도로 침적 코팅하여 건조기에서 60℃에서 20분 건조하여 제품을 완성하였다.

비교예 1

시중에 나와 있는 TC 100(N사)을 실시예 1과 같은 속도로 침적 코팅하여 50℃에서 5분간 건조하여 층을 형성하였다.

비교예 2

시판 불소계 탄성체(MAXIMER LWI)을 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅하여 층을 형성하였다.

비교예 3

표면에 초발수 처리가 되어 있는 렌즈를 아무런 가공 없이 사용하였다.

상기 각 실시예 및 비교예의 안경 렌즈를 사용하여 하기 표의 항목을 시험하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

[표 1]

	투과율	초점측정	코팅 후 초점측정	코팅 재가공율	옥습기 실패율	비고
실시예 1	94%	-2.00/-1.25	-2.00/-1.25	3%	3%
실시예 2	94%	-2.00/-1.25	-2.00/-1.25	3%	3%
비교예 1	91%	-2.00/-1.25	-2.00/-1.25	23%	8%
비교예 2	93%	-2.00/-1.25	-2.00/-1.25	38%	8%
비교예 3	98%	-2.00/-1.25	-2.00/-1.25	관계없음	95%

	용제	접촉각	가공	습도제어	50%이하백탁	50%이상 백탁
실시예 1	물	85~90	적합	관계없음	관계 없음	관계 없음
실시예 2	물	102∼106	적합	관계없음	관계없음	관계없음
비교예 1	톨루엔	80∼84	적합	50%미만	7%	60%
비교예 2	MEK	100∼104	적합	50%미만	6%	90%
비교예 3	없음	114∼117	부적합	관계없음	관계없음	관계없음

[표 2]

상기 표 1 및 2로부터 본 발명의 박리 가능한 수용성 폴리우레탄 층을 갖는 안경렌즈는 습도를 제어할 필요가 없으며, 보호막층의 가공시 백탁이 발생하지 않고, 옥습 가공시 옥습기 실패율이 대폭 저하되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (6)

1. 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층을 갖는 안경 렌즈에 있어서,

   상기 수용성 폴리우레탄층은 5∼50g/㎠의 범위의 접착강도를 가지고,

   상기 수용성 폴리우레탄층으로 사용되는 변성 폴리우레탄 수지는, 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 아민류 4∼6중량부, 피롤리돈류 30∼40중량부 및 물 300∼380중량부를 혼합, 교반하여 얻어지며,

   상기 변성 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 퍼플루오로부탄술포네이트를 1∼10중량부 더 배합한 것을 특징으로 하는 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층을 갖는 안경 렌즈.
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3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   박리 가능한 수용성 폴리우레탄층의 두께가 1∼20㎛인 박리 가능한 수용성 폴리우레탄층을 갖는 안경 렌즈.
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