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KR20040079931A - 시력보정용안경렌즈 처리방법 - Google Patents

시력보정용안경렌즈 처리방법 Download PDF

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KR20040079931A
KR20040079931A KR10-2004-7010944A KR20047010944A KR20040079931A KR 20040079931 A KR20040079931 A KR 20040079931A KR 20047010944 A KR20047010944 A KR 20047010944A KR 20040079931 A KR20040079931 A KR 20040079931A
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lens
layer
inorganic
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organic
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파스칼리 라칸
도미니크 콩트
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에실러에떼르나쇼날(꽁빠니제네랄돕띠끄)
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Abstract

본 발명은, 두개의 주요측면으로 이루어지며, 그 중 하나의 측면이 외부의 유기 또는 무기성 층을 가지는 시력교정용안경렌즈를 처리하는 방법으로서, 표면물리공격 및/또는 화학적 변경을 수행할 능력이 있는 활성적 및/또는 반응 적인 종들을 이용한 또 다른 측면에 대한 적어도 하나의 처리 단계; 및 선택적으로, 상기 활성적 및/또는 반응 적인 종들을 통한 처리단계 다음으로 또는 동시적으로 수행되는 무기성 또는 유기성 층을 증착시키는 적어도 하나의 단계들을 포함하고, 활성적 및/또는 반응 적인 종들로 처리하기 전에, 임시보호막을 유기성 또는 무기성의 외부박막층 위에 증착 하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.

Description

시력보정용안경렌즈 처리방법{Process for treating an ophthalmic lens}
일반적으로 다중피복층을 가지고 있는 시력교정용안경렌즈들은 진공밀봉체내에서 증발된 물질들이 렌즈표면에 증착하는 것에 의해 얻을수 있다.
종래의 장치에 의하면, 렌즈들은 진공밀봉체의 상에 놓여있는 덮개 또는 돌아가는 회전기(Carrousel)에 위치하며 그곳 위로 렌즈들이 놓여질 거의 원형에 가까운 형태의 구멍인 자리들이 제공된다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 다음과 같은 의미를 갖는다.
-처리영역 : 왕복하는 회전기 위의 표면과 밀봉체 안의 내부 밑면에 의해서 증착되고 고정될 재료원을 가지는 밀봉체의 하부에 위치된 영역.
-둥근 렌즈 : 원형의 렌즈
모든 둥근 렌즈들은 렌즈의 주변부로 회전기에 접촉한 상태로 유지되며 막이 피복될 그의 측면은 처리영역쪽을 가리킨다.
더 정확히 표현해서, 렌즈들이 주변부로만 고리위에 놓여있게 하기 위해서, 직경이 렌즈의 직경보다 약간 작은 원형 고리모양 독립 파지 부분들 위에 배열된다. 고리는 또한 상기고리에 대해 좋은 자리 잡음을 제공하는 탄성 수단을 가진다.
적당한 잠금 수단을 통해 고리가 회전기에 무결하게 만들어지고, 구멍 주변부에 놓여있는 채로 그렇게 형성된 집합체는 선택된 회전기 구멍 위쪽에 배열된다.
증착될 물질들은 진공밀봉체 하부에 놓여있는 도가니내에 놓여지고 도가니쪽으로 향해진 전자빔에 의하거나 증발될 물질의 성질에 따른 단순 줄효과(Joule effect)를 통해서 일반적으로 가열된다.
증발된 물질들은 처리될 측면 위에 증착되게 된다. 원하는 두께에 도달했을때는 첫번째 물질의 증발은 정지되고 두번째 물질의 증발이 일어나게 된다.
일반적으로 시력교정용안경렌즈의 측면들중 하나가 전체적으로 처리가 되며, 그리고 이 처리되지 않은 측면을 증착될 물질원쪽으로 배향시키기 위해서 처리된 측면이 위가 아래로 가게 뒤집고 그후, 렌즈의 이 마지막 측면은 첫번째 측면에 대한 것과 일반적으로 동일하게 처리되어 진다.
두번째 측면에 대한 처리작업에서 생기는 기술적 문제점 중에 하나는 첫번째면에 증착되는 층들, 특히 외부층의 무결성은 반드시 유지되야 한다는 것이다.
이러한 문제점은 표면에너지 특성을 조절하는 목적을 본질적으로 지닌 시력교정용안경렌즈들의 외부층이 일반적으로 30nm이하, 바람직하게는 1~20nm, 더 바람직하게는 1~10nm의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에 보다 중요하게 된다.
소수성 및/또는 소유성층등의 특정층들의 경우에, 그 두께는 단지 2~10nm, 심지어는 2~5nm에 이르기도 한다.
그러나 증발된 분자들(더 엄밀히 말해서 0.1eV 보다 상위 에너지를 같는)보다 더 활성적인 종(species)들 또는 접촉시 기판표면과 화학적으로 반응하도록 되어진 서로 다른 반응성 종들을 가지고 기판표면을 처리할 필요도 있다.
특별히 다중피복층이 증착되기전에 시력교정용안경렌즈는 이온충돌(특히 희소기체, 산소 또는 그것의 혼합물 또는 질소나 공기로), 플라즈마처리 또는 무기질 렌즈의 경우에 있어서는 코로나처리(전형적으로 10-2mbar의 압력에서 산소플라즈마로 처리)등의 표면처리가 행해질 수도 있다,
또한, 이러한 활성화 처리는 나중의 층의 증착 이전에, 증착된 층들중 하나의 표면을 준비하기 위해 실행될수 있다.
본 발명이 추구하는 목적은 처리점착성를 본질적으로 증가시키는 것이다.
기계적 특성을 증가시키고, 특히 층을 단단하게 하기 위해서는, 층-형성 재료들의 증발시에 렌즈표면에 이온충돌을 가하는 것도 가능하다.
종래의 상기 방법은 이온보조증착법(Ion-assisted deposition)이나 IAD로 알려져 있다.
처리는 아직 미처리된 측면상에서 주로 수행되지만, 활성화나 치밀화처리의 목적으로 만들어지는 종들은 매우 활성적 및/또는 반응성이 높으며, 특히 처리영역으로 부터 가장 가깝게 위치되어 있는 렌즈들, 이를테면 회전기나 외부 크라운(crown)의 주변부에 위치하는 렌즈들을, 렌즈 뒤쪽 측면에 이미 만들어진 증착물들이 변화 시키도록 만들어져 있다.
더욱이, 종래의 경우처럼 둥근 상태의 렌즈가 아닌, 착용자의 시각적 특성(동공편차 같은)뿐만아니라 대응하는 프레임에 따라 최소화된 두께를 가지며 또한 장착 될 최종 렌즈에 전체적으로 비슷한 형상을 갖는 특징을 가지는, 소위 "미리 조정된 렌즈"(Pre-calibrated lens)들을 처리하는 것이 빈번해 졌다..
형상이 원형이고 크기가 파지부보다 작은, 이러한 미리 조정된 렌즈를 잡기 위해서는, 파지부에 맞춰진 중간부가 사용된다.
상기 중간부는, 미리 조정된 렌즈크기에 따라 전체적으로 성형되어 그것의 주변부로 렌즈를 둘러쌓고 파지부속으로 강제적으로 맞물리게 된다. 그래서 미리 조정된 렌즈를 상기한 파지부에 맞추는 것이 가능하다.
종래의 장치들을 이용하여 상기 렌즈를 처리하는 것은 어려움을 가지고 있다.
사실 둥근렌즈의 경우와는 다르게, 미리 조정된 렌즈 표면은, 그 위에 렌즈 /중간부/ 파지부 조립체가 놓여지는 회전기의 전체적인 원형구을 덮지 않고 결과적으로 원형구중 상당한 부분이, 활성적 및/또는 반응적인 종이 관통하는 개구를 형성하게 된다.
그래서, 처리영역에 반대쪽 렌즈측면은, 활성적 및/또는 반응적인 종들이 보다 접근하기 쉽게 되어, 변경되기도 쉽게 된다.
본 발명은 두개의 측면으로 이루어지며, 그 중 하나의 측면이 적어도 렌즈의 표면특성을 수정하는 외부의 유기성 또는 무기성의 박막을 가지는 시력교정용안경렌즈를 얻는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두개의 주요측면을 포함하는 시력교정용안경렌즈로서 ,각 측면이 다중층 막을 지니고 있고 그것의 외부층은 소수성 및/또는 소유성 특성을 가지는 박막으로된 시력교정용안경렌즈를 얻을수 있는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 진공처리장치의 개략도 이다.
도 2은 도 1에 따른 진공처리장치의 회전기의 원형구 안으로 미리 조정된 렌즈를 고정시키는 시스템의 개략도 이다.
도 3은 변형되지 않은 소수성/소유성 처리 와 변형된 소수성/소유성 처리에 대한 유질 제품을 이용한 친수실험 결과를 나태 낸다.
본 발명의 목적은 처리영역에 대향하는 외부박막이 변경되는 문제점을 줄이거나 없애는 방법을 제시하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 두개의 주요 측면으로 이루어지며, 그중 하나의 측면이 외부의 유기 또는 무기성의 박막을 가지는 시력교정용안경렌즈를 처리하는 방법으로서,
표면물리공격 및/또는 화학적 변경을 수행할 능력이 있는 활성적 및/또는 반응 적인 종들을 이용한, 또 다른 측면에 대한 적어도 하나의 처리 단계; 및
선택적으로, 언급한 활성적 및/또는 반응적인 종들을 통한 처리단계 다음으로 또는 동시에 수행되는, 무기 또는 유기성 층을 증착 시키는 하나 또는 그 이상의 단계들을 포함하고,
활성적 및/또는 반응적인 종들로 처리하기 전에, 임시보호막을 유기 또는 무기성의 외부박막층 위에 증착 하는 것을 특징으로 하는 방법을 제시한다.
본 발명은, 렌즈들 중 하나 이상의 측면이 임시보호 층으로 피복 된 외부의 유기나 무기성의 박막 층을 가지는 미리 조정된 렌즈와 또한 관련되어 있다.
본 발명에 따라 처리 되는 렌즈는, 이미 그 렌즈의 측면들 중 하나가 외부 박막층으로 피복 되어 있다.
무기 또는 유기성의 외부 박막은 바람직하게도 소수성 및/또는 소유성의 표면피복막이며, 특히 하나 또는 다수의 반사방지 막 위에 증착된 소수성 및/또는 소유성의 표면막 이다.
소수성 및/또는 소유성의 막들은, 예를 들면 그리스(greese) 증착물들과 관련하여 그것들의 오염 경향을 줄이기 위해서, 특히 무기재료로된 반사방지막을 가지는 렌즈에 적용된다.
소수성 및/ 또는 소유성 피막들은 바람직하게는 14mJoules/m2, 더 바람직하게는 12mJoules/m2보다 낮은 표면에너지를 준다.(표면에너지는 다음의 관련문헌에 포함되어있는 Owens-Wendt법에 의해 계산됨: "Estimation of the surface force energy of polymers", Owens D.K., Wendt R.G.(1969)J. APPL POLYM.SCI, 13, 1741-1474)(mJ=millijoules).
소수성 및/ 또는 소유성의 막들은 반사방지피막 표면위에 렌즈에 사용되는표면에너지를 감소시키는 화합물을 피복시킴으로써 얻어진다.
그런 화합물들은, 예를 들면 특허 US4410563, EP2023730, EP844265 그리고 EP933377 등의 선행기술에 광범위하게 게시되어 있다.
플루오르화 군(Fluorinated groups), 특히 하나 또는 그이상의 과플루오르화탄소(Perfluorocarbon) 또는 과플루오르화폴리에테르 군(Perfluoropolyether groups)을 지니는 실란에 기초한 화합물(Silane-based compounds)들이 가장 자주 사용된다.
실시례는 위에서 언급된것들과 같은 하나 또는 그이상의 플루오르화 군을 지니는 실라제인(silazane), 폴리실라제인(polysilazane) 또는 실리콘(silicone) 화합물 들을 포함한다.
소수성 및/는 소유성의 층을 얻는 것에 대해 알려져있는 방법은, 반사방지막위에 플루오르화 군과 Sr-R 군에서 R이 OH기나 그것의 전구체가 되는, 바람직하게는 알코옥시(alkoxy) 기가 되는 화합물들을 적용하는데 있다.
그런 화합물들은 반사방지막표면위에 직접적으로 또는 가수분해후, 중합반응 및/또는 교차결합반응을 일으킬 수도 있다.
렌즈표면에너지를 감소시키는 화합물들의 피막형성은 상기 화합물의 용액에의 침액되어 지거나 또는 증기상 증착법에의해 종래방식으로 이루어진다. 일반적으로 소수성 및/또는 소유성 피복막은 30nm이하 , 바람직하게는 1~ 20nm, 더욱 바람직하게는 1~ 10nm, 가장 바람직하게는 2~ 5nm의 두께를 가진다,
보호막을 증착하기전에, 렌즈의 광학적 특성 특히 렌즈의 반사방지 특성들에대한 검사가 선택적으로 실행될수 있다.
만약 증착이 진공상태에서 이루어 진다면, 대기압이 밀봉체 내에서 회복된후 검사가 이루어 지게된다.
보호층은 직접 외부박막층위에 피복된다.
일반적으로 말해서, 보호층은 여러가지의 렌즈 처리 단계중 외부박막층 특성들이 변하는 것을 방지할 수 있을 정도의 충분한 두께를 가져야 한다.
상기 두께는 외부 박막층 표면에 우연히 도달할 수도 있는 반응종들의 에너지에 따라서 선택된다.
그러한 에너지는 기판(렌즈) 표면에서 30 내지는 700 ㎂/cm2의 전류밀도를 가지고 40에서 150eV까지 다르게 나타날 수 있다.
보호층의 두께는 5nm에서 10um범위까지가 바람직하고 보호층은 연속적인 것이 바람직하다.
보호층이 특히 증발에 의해서 증착된 무기성 층일 때는 바람직하게는 5~200nm, 더 바람직하게는 10~200nm의 두께를 가진다.
일반적으로 보호막의 두께가 너무 얇으면, 소수성 및/또는 소유성의 층들이 충분히 보호받지 못하게 되는 위험이 발생하게 된다.
본 발명에 의하면, 만약 반대의 경우 보호층의 두께가 너무 두껍게 되면, 특히 본질적으로 무기성 보호막들에 대해서 예상되는 특성에 해가 될 수 있는 기계적 응력이 층내부에 생길 수 있다는 것을 알 수 있다.
분명하게 보호막물질들은 소수성 및/또는 소유성 막의 표면 특성을 바꾸지 말아야 하고 물질제거후에 렌즈의 광학적인 특성과 표면특성이 보호막 증착전 렌즈에서 보여지는 특성들과 전체적으로 동일해야 한다.
임시보호막은 무기재료와 특히 금속 플루오르화물(Metal fluoride)이나 금속플루오르화물의 혼합물, 금속산화물(Metal Oxide) 또는 금속산화물의 혼합물로 이루어지는 경우가 바람직하다.
플루오르화물의 예에는 마그네슘 플루오르화물(MgF2), 란타늄 플르오르화물(LaF3) 또는 세슘 플루오르화물(CeF3)가 있다.
유용한 산화물들은 티타늄, 알루미늄, 지르코늄 또는 프라세오디뮴(Praseodymium) 산화물들을 포함한다.
알루미나와 프라세오디미뮴 산화물의 혼합물들이 권장할 만하다.
특별히 추천되는 상업적으로 이용가능한 재료는 Leybold 사의 PASO2다.
유기 물질로 부터 만들어 지는 임시보호막들의 예는 가령 Teflon과 같은 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene)에 기반한 층들을 포함한다.
임시보호막은 그자체로써 여러개,특히 2개의 층들을 가지고 있다.
그러한 경우, 특히 진공상태에서 증발에 의해, 소수성 및/또는 소유성 층위에 얇은 두께(2~200nm, 바람직하게는 5~200nm)로 무기성의 첫번째 층을 입히고 그런다음 첫번째 층위에 유기성 층을 우선적으로 피복하는 것이 바람직하다.
바람직하게 유기성 층은 증착법이나 라텍스의 경화에 의해서 얻어질 수 있다.
적절한 라텍스들은 Baxenden이 "W234 AND W240"의 상표로 판매되는 아크릴릭(Acrylic) 또는 메타아크릴릭(Methacrylic) 라텍스이다.
일반적으로 첫번째 무기성 층위에 피복되는 유기성의 층은 첫번째 무기성 층의 두께 보다 훨씬 두껍고 그것의 두께는 전형적으로 0.2에서 10um 범위 내에 있다.
유기성의 층은 훌륭한 기계적 보호 특성를 제공하고, 가령 층의 주변부를 잡아 당기는 것에 의해 벗겨서 쉽게 제거할 수 있다.
바람직하게, 유기성의 성질을 갖는 층의 물질은 무기성의 성질의 첫번째 층과 유기성의 두번째 층사이 경계면에서의 점착성이 소수성 및/또는 소유성 층과 무기성의 첫번째 층사이 경계면의 점착성보다 더 높도록 선택되야 한다.
이렇게 해서 유기질 층이 벗겨질 때 유기성 층에 접착되어 있는 무기성 층 또한 제거되는 것이다.
증기상(진공하 증착) 또는 액상에서, 가령 분무, 원심분리, 액침등의 적당한 종래의 공정을 통해 보호막을 피복할 수 있다.
일반적으로, 반사방지의 소수성 및/또는 소유성 막들은 진공기내에서 증발에 의해서 증착되어왔고 동일한 기술로 임시보호층에 막을 입히는 것이 더 나으며 그 것에 의해 과정들 사이에서, 렌즈들을 과도하게 처리할 필요 없이 일련의 작업이 연속적으로 일어나게 된다.
진공증착의 또 다른 관심은 그 위에 보호막이 입혀질 박막이 소수성 및/또는소유성의 특징을 나태내는 경우에 있어서 친수성(Wettability) 문제를 방지하는 것이다.
보호막은 소수성 및/또는 소유성의 특성을 가지는 렌즈의 표면에너지가 증가되는 것을 수용할 수 있고 다듬질 후 연속적인 작업에 의해 제거될 수 있는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.
특히 보호막이 소수성 및/또는 소유성의 특성을 가지는 렌즈표면에 관한 표면에너지를 증가시키는 하나 또는 그이상의 재료들로 만들어질 때, 그러한 특질은 렌즈 다듬질에 대해서 얻어지는 이익이 될수 있다.
사실, 시력교정용 안경렌즈들은 일련의, 주조, 및/또는 상기 렌즈의 오목하고 볼록한 광학적 표면들에 대해 형상을 결정하는 표면처리/연마 작업, 그다음 적절한 표면 처리의 결과로써 얻어진다.
시력보정용안경렌즈의 마지막 마무리 단계는 렌즈가 들어갈 테에 렌즈를 끼우는데 필요한 크기로 만들기 위해, 렌즈의 모서리나 주변부를 기계처리하는 다듬질 작업이다.
상기 다듬질은 상기한 바와 같이 기계처리를 수행하는 디이아몬드 휠을 가지고 있는 연마기위에서 보통 이루어 진다.
그러한 작업중에 렌즈는 축으로 작동하는 잠금부분들에 의해 고정되어 있다.
휠에 대한 렌즈의 상대적인 운동은 원하는 모양에 이르게 하기위해 일반적으로 컴퓨터에 의해 제어된다.
외관적으로는, 그러한 작동 중에 렌즈는 반드시 단단히 고정된 상태로 있어야 한다.
그에 대하여 다듬질 작업 전에, 이를테면 파지 수단 또는 에이코온(acorn)인 렌즈에 대한 에이코온-위치결정(acorn-positioning)은 렌즈의 볼록한 표면 위에 높여진다.
예를 들어 양면접착의 칩과 같은 자기접착성의 파지 받침은 렌즈볼록부와 에이코온 사이에 놓여지게 된다.
그렇게 장치된 렌즈는 위에서 언급한 축 잠금 부분들 중 하나 위에 놓여지고 그런후 두번째 축 잠금 부분은 일반적으로 탄성중합체인 받침대를 통하여 렌즈의 오목한 면에 렌즈를 고정할 수 있도록 맞춰진다.
기계처리 시, 접선에 작용하는 회전력이 렌즈에 발생되게 되고, 렌즈를 잡는 시스템이 효율적이지 못한 경우, 그 결과 에이코온에 대해서 렌즈가 회전할 수도 있다.
양호한 렌즈파지는 주로 지지받침대와 렌즈볼록부 사이 경계면에서의 좋은 점착성에 달려있다.
그런 기술적 문제는, 소수성 및/또는 소유성 표면막을 포함하는 렌즈위에 적어도 15mJoules/m2에 상당하는 표면에너지를 렌즈에 부여하는 임시보호층을 증착시킴으로써 해결된다는 것이 알려져 있다.
결과적으로, 기술적 분야에서 전통적으로 사용되는 받침들에 대하여, 파지받침/렌즈사이 경계면에서 충분한 점착성을 얻는 것이 가능하다.
이렇게, 본 발명은 또 시력교정용안경렌즈처럼 소수성 및/또는 소유성 막을 가지는 렌즈로써, 전술한것 처럼 그위에 바람직하게 적어도 15mJoules/m2의 표면에너지를 렌즈에 부여하는 다중층, 특히 2개의 임시막을 가지는 렌즈와도 관련되어 있다.
일반적으로 소수성 및/또는 소유성 표면 막에 대한 적용은 표면에너지가 14mJoules/m2, 바람직하게는 12mJoules/m2이하의 값을 갖는다.
다중 임시 보호막은 표면에너지를 적어도 15mJoules/m2의 값까지 증가시킨다.
표면에너지들은 다음 참고 문헌에서 알려진 Owens-Wendt방법에따라 계산된다. "Estimation of the surface force energy of polymers" Owens D.K Wendt R.G. (1969) J. APPL.POLYM.SCI, 13, 1741-1474.
본 발명의 방법은 다듬질 과정으로 이미 넘겨진, 하나의 면이 무기성이나 유기성으로서, 더 좋게는 소수성 및/또는 소유성 층인 외부 박막을 포함하는 렌즈에도 적용될 수 있다.
도 1를 참고하면, 진공기(1)은 본 발명에 따라 과정을 이행하도록 예시되어 있다. 종래 기계로서, 처리될 렌즈들을 받아들이도록 맞춰진 원형개구(12), 활성적 및/또는 반응적인 종들에 작용하는, 가령 이온 총과같은 충돌장치(13), 증발될 물질을 담는 중심부 도가니를 가지는 가령 전자총과 같은 첫번째 물질 증발기(14)그리고 줄효과 장치와 같은 두번째 물질 증발 장치(15) 등을 가진 회전기(11)가 있는 진공밀봉체(1)를 포함한다.
또한, 질량유계장치와 같은 장치 (16), (17), (18)들은 아르곤과 산소를 충돌기에 주입시키고 외부원(보여지지 않음)으로부터 산소를 기계의 밀봉기(10)에 주입시키는것 처럼, 적합한 기체들을 넣기 위해 제공된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈 후면의 변화는 회전기(11)의 외부 크라운(crown, 11a)의 면에서, 더욱이 사각형으로 빗금친 영역(A)에서 주로 발생한다.
도 2는 미리 조정된 렌즈(20)의 조임에 대해 세부적인 사항을 개략적으로 나타낸것이다. 그런 미리조정된 렌즈들은 미리조정된 렌즈 모양에 맞춰진 상태의 중간부(21)로써, 이 경우에 있어 분지들 사이로 집어서 미리 조정된 렌즈를 파지하고 있는 삼각형 모양의 개방스프링에 의해 파지 된다. 그런 중간부(21)은, 회전기(11)의 개구들(12)에 있는 둥근 렌즈들을 파지하기 위해 사용되는, 전통적인 파지 고리(22)에 있는 3개의 정점들에 의해서 스스로 파지된다.
본 발명의 방법은 예로써 다음과 같이 도 1에 따른 기계를 사용함으로써 이행될수 있다.
처리될 렌즈들은, 예를 들면 오목한 면들이 증발기(14),(15) 그리고 이온총(130)에 노출된 상태로 회전기(11)의 개구(12)속에 놓여진다.
그때, 종래방식으로 이온충돌에 의해서 렌즈 오목부의 활성화가 실행되며, 그런후에 증발장치(14)를 통한 반사방지 다중층 막을, 그 다음 줄효과장치를 통해서 소수성 및/또는 소유성 막의 외부 박막층을 진공상태하에서 증착하게 된다.
그리고 본 발명에 있어 외부 임시 보호 층의 증착은 예를 들어 증발장치(14)를 통해서 수행된다.
그때 렌즈들은 윗 부분이 아래를 향하게 뒤집고, 볼록면은 오목면의 소수성 및/또는 소유성 외부박막층이 변화하지 않게, 동일한 방법으로 처리될 수 있다.
복원과 렌즈의 가능한 다듬질 후에 임시보호 층들은 제거된다.
만약 보호층이 외부층의 표면에너지를 증가시키는 물질로 되어있는 경우, 다듬질 작업중, 렌즈에 대해서 에이코온-위치결정(acron-positioning)이 유리하게 유지될 수 있다.
임시 보호 층 제거 작업은 액체매질 이나 건조제거 또는 심지어 그런 두가지 방법을 모두 연속적으로 수행하거나 상기한바와 같이 특히 무기성 첫 번째 층과 유기성의 두 번째 층을 가지는 두개의 층의 경우에 있어서 벗겨내는 방법에 의해서 수행될 수 있다.
액체 매질 속에서의 제거작업은 특히, 모랄 농도가 0.01내지 1N에 걸친 정인산염용액(orthophosphoric acid solution)과 같은 산성용액으로 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 산성용액은 양이온, 음이온 또는 양쪽성의 계면활성제를 포함할수 도 있다.
제거과정이 이뤄지는 온도는 다를 수 있으나 보통은 상온에서 실행된다.
임시보호층을 제거하는 작업은 바람직하게는 초음파사용에 의한 기계적 작업이 병행되어질 수 있다.
일반적으로, 산성용액같은 액체매질이나 건조삭제 또는 두가지의 조합에 의한것으로 처리한 후에, 제거 단계는 pH가 실질적으로 7인 수용액에 의해서 세척하는 단계를 가진다.
임시 보호막 제거 단계의 마지막에, 렌즈는 소수성 및/또는 소유성 막을 가지는 초기 렌즈의 것들과 심지어는 거의 같은 정도로써, 동일한 광학적특성과 표면 처리 특성을 가지게 된다.
무기재료에서 임시보호막을 가지는 렌즈들은 진보적인 렌즈분야에 있는 기술자들에 의해서 현재 사용되는 다양한 잉크로 표시될 수 있다.
비록 과정은 전통적인 증발법에 의한 반사방지 막들의 증착의 경우 특히 알려져 있지만, 임시보호막은, 10-1에서 10-3mbar사이 압력하에서 증착된 입자들의 에너지가 1 내지 10eV까지의 스퍼터링(sputtering) 과정과 같은 다른 증착과정에 있어 보다 유리하게 쓰여질수 있다.
플라즈마 보조 화학적 증기상 반응들(Plasma-assisted chemical vapor phase reactions)의 전통적인 실시예는 다음 반응들을 포함한다.
TEOS + O2→SiO2+ 펌핑에 의해서 제거된 기체 잔류물.
Ti(OiPr)4+ O2→펌핑에 의해서 제거된 기체 잔류물.
TEOS : 테트라에톡실레인(tetraethoxysilane ,Si(OC2H5)4)
Ti(OiPr)4:티타늄이소프로프옥사이드(titanium isopropoxide,(IV)Ti(OC3H7)4)
플라즈마와 산소의 존재상태에서 전구체들을 분해하는 것은 이온이나 외부박막을 바꾸기 쉬운, O-나 (O2)+같은 라디칼종에 이른다.
실시예 1
특허출원 EP614957의 실시예3에 따라 폴리실록세인(polysiloxane) 유형의 마모방지 막을 양쪽면에 포함하는 CR39기반 시력교정안경용렌즈들인 기질위에 증착이 이뤄진다.
렌즈들은 초음파세척용기에서 씻겨지며 최소 3시간동안 100℃에서 증기로 가열된다. 그러면 렌즈들은 이제 처리될 준비가 된 것이다.
2개의 다른 형태를 가진 렌즈들이 처리된다.:
- 둥근렌즈들
- 도 2에 나타낸 미리조정된 렌즈들
1.1 소수성 및/또는 소유성의 반사방지용 막을 가지는 렌즈의 준비
사용되는 진공처리기계는 전자총, "end-Hall" Mark2 Commonwealth 타입의 이온총 그리고 줄효과증발원을 가지고 있는 Balzers BAK760이다.
둥근렌즈들은 오목부가 증발원과 이온총에 노출되도록 회전기 위에 놓여진다.
둥근렌즈들은 회전기의 외부 크라운(가장 처리에 민감한 지역에 있는)위와 회전기의 중앙부에 배열된다.
미리조정된 렌즈들은 회전기의 외부 크라운과 중심부 양쪽 모두에 또한 배열된다.
진공 처리는 두번째 진공에 도달할때 까지 이뤄진다.
Commonwealth사의 "end-Hall" 모델 타입의 Mark2의 이온총을 가지고 아르곤(Ar)과 산소(O2)의 이온 빔으로 충돌시켜서 기질 표면은 활성화된다.
그 이온총은 이온에너지가 80eV이 되고 이온총 축에 있는 기질면에서 전류밀도가 40에서 70uA/cm2가 되도록 맞춰진다. 기질들은 1분동안 이온충돌에 노출되게 된다.
그 다음으로, 이온충돌이 멈춘후, 전자총으로 연속적인 증발이 이뤄지게 되어 고지수(HI),저지수(LI) HI, Li: ZrO2, SiO2, ZrO2, SiO2의 4개의 광학적 반사방지 층들을 형성하게 된다.
마지막으로, 소수성 및 소유성의 막층이 DAIKIN사에 의해서 판매되는 상표 OPTOOL DSX(과플루오로프로필렌(perfluoropropylene) 유형을 포함하는 화합물)의 제품의 증발에 의해서 증착된다.
OPTOOL DSX의 정해진 량을 줄효과도가니(탄탈 도가니)속에 그 자체가 배열된 직경 18mm의 구리컵속에 넣는다.
2nm 두께의 소수성과 소유성의 막이 그런후에 증발에 의해서 증착된다.
증착층의 두께를 검사하는 것은 석영자를 이용해서 이뤄진다.
1.2 임시보호층의 증착
그리고 나서 보호막의 증발이 일어난다.
증착되는 물질은 Merck에 의해서 판매되는 크기가 1에서 2.5mm인 입자를 가지는, 화학식 MgF2의 화합물이다.
증발은 전자총에 의해서 수행된다.
0.52nm/s의 증착속도에서, 증착되는 물리적 두께는 20nm가 된다.
증착된 두께를 검사하는 것은 석영자로 이뤄진다.
그 다음으로 봉입물이 가열되고 처리실은 다시 한번 실내분위기에 놓이게 된다.
렌즈들은 그리고 나서 볼록부가 처리영역을 지향한 채로 윗 부분이 아래로 내려가게 놓여진다. 볼록면은 오목면과 동일하게 처리된다(먼저 언급한 과정1.1 과 과정1.2를 반복함으로써)
마지막단계에서 볼록면에 입혀진 MgF2의 임시 층의 목적은, 이를테면 상기한 측면을 파지수단이나 에이코온을 통해 위치시키것에 대하여, 렌즈를 테 모양에 맞추기 위해 렌즈 주변부(다듬질)의 마지막 기계처리 작업동안에 그것으로 렌즈를 파지하는 역활을 하게 되는, 에이코온-위치결정(acorn-positioning) 작업을 수행하기 위해 볼록부의 표면에너지를 증가시키기는 것에 있다.
렌즈들은 연마기를 통해서 다듬질 되고 마지막으로 테 위에 올려진다.
1,3 임시막의 제거
렌즈들은 임시 보호층을 제거하기 위해 면 헝겁을 이용해서 닦여진다. MgF2와 그것의 제거작업은 반사방지 처리의 색도계적 특질을 바꾸지 않기에, MgF2를 제거한후의 색도계값들은 MgF2없이 하는 처리의 그것들과 동일하다.
실시예 2.
기판들은 실시예1에서 사용된 것들과 비슷한, 광택이 나는 CR39시력교정용안경렌즈들이다. 그 기질들은 초음파 세척 용기속에서 씻겨지고 나서 최소한 3시간동안 100℃의 온도에서 증기로 가열된다.
2.1 소수성 및/또는 소유성 막을 가지는 렌즈들의 준비
사용되는 진공처리기계는 전자총, Mark2유형의 이온총 그리고 줄효과증발원을 가지고 있는 Leybold LH1104이다.
렌즈들은 증발원과 이온총에 노출된 오목면을 가지고 있는 회전기위에 놓여진다.
둥근렌즈들은 회전기의 외부 크라운(가장 처리에 민감한 지역속에) 과 회전기의 중심부위 모두에 놓여지게 된다.
미리조정된 렌즈들 또한 회전기의 외부 크라운과 중심부 모두에 놓이게 된다.
진공처리는 이차적 진공상태가 도달되기까지 수행된다.
그런 후에 연속적인 증발이 전자총을 가지고 재료를 가열함으로써 발생되고고지수(HI),저지수(LI) HI, Li: ZrO2, SiO2, ZrO2, SiO2의 4개의 광학적 반사방지 층들을 형성하게 된다.
ZrO2의 세번째 층은 그 크기를 줄이기 위해 이온보조증착의 기술적도움(IAD)으로 증발된다. 이온총은 전자총처럼 동시에 작동된다. ZrO2물질인 OPTRON은 산소이온의 흐름속에서 증발된다. 이온총은 이온에너지가 120eV가 되도록 그리고 이온총의 축에 있는 기판표면에서의 전류밀도가 50에서 70uA/cm2가 되도록 설치된다.
그 후에 소수성 및 소유성 막은, DAIKIN사에 의해서 시판되는 상표 OPTOOL DSX(perfluoropropylene 유형을 포함하는 화합물) 제품의 줄효과에 의한 증발에 의해서 증착된다.
액체상의 제품은, 줄효과도가니(탄탈 도가니)속에 놓여지는 직경 18mm의 구리컵속에 부어진다.
2nm 두께의 소수성 및 소유성 막은 그리고 나서 증발에 의해서 증착된다.
증착된 두께의 검사은 석영자에 의해서 이뤄지게 된다.
2.2 임시보호막의 증착
임시층은 위의 단계 1.2과 같은 절차에 따라서 증착이 된다.
렌즈들은 그때 볼록부가 처리영역을 향하도록 한 채로 위가 아래를 향하도록놓여지며 상술한 단계 2.1과 2.2를 반복함으로써 오목면과 동일하게 처리된다.
렌즈들은 다듬질 된후 테 속에 끼워지게 된다.
2.3 임시막의 제거
절차는 위의 1.3단계와 동일하다.
비교례 1
예 1은 , 임시막 MgF2(단계1.2 와 단계1.3)의 임시층들의 증착과 제거과정들 없이, 동일하게 재현된다.
비교례 2
예2는, 임시막 MgF2(과정2.2 와 2.3)의 증착과 제거 과정들없이, 동일하게 재현된다.
다양한 예들 통해서 얻어지는 렌즈들은 Oil test 로 넘겨지게 된다.
Oil Test의 설명
작동기는, WD40사의 "THREE IN ONE" 상표의 제품으로부터 얻어지는 기름방울을 피펫으로 시험될 렌즈의 오목부나 볼록부에 떨어트리고 기름방울이 자체 중량에 따라 그 표면 위에서 흐를수 있도록 렌즈를 기울인다.
실험결과는 다음과 같이 해석된다.
양호 실험
기름이 젖지 않고 수축한다. 그 자국은 불연속적이다.
그것은 처리표면에너지가 가령, Optool DSX 처리로 부터 얻어지는 소수성 및 소유성 층에 대해 매우 약하게 되면 얻어지는 것이다.
불량 실험
기름이 젖는다. 자국은 연속적이 잘 표시된다.
그것은, 두번째 측면처리동안에 소수성 및 소유성 막이 변화되는 경우 얻어지는 것이다.
이 실험는 매우 선택적이고 표면에너지의 매우 약한 증가를 두드러지게 할수 있다.
기름자국의 모습은 도 3 에 표시되어 있다. 실험결과들은 다음 표로 요약된다.
실험결과 요약 표
그동안에 변화가일어나는단계 MgF 2 의 보호막을 제거한 후CC면(처리되는 첫번째면)에대한 기름실험 MgF2의 보호막이 없는 CC면(처리되는 첫번째 면)에 대한기름 실험
둥근렌즈 미리조정된 렌즈 둥근렌즈 미리조정된 렌즈
중앙크라운 외부크라운 중앙크라운 외부크라운 모든크라운
Ex.1 양호 양호 양호
Ex.Comp.1 IPC 양호 불량 불량
Ex.2 양호 양호 양호
Ex.Comp.2 IAD 불량 불량 불량
CC 면 : 오목면

Claims (25)

  1. 두개의 주요측면으로 이루어지며, 그 중 하나의 측면이 외부의 유기 또는 무기성 층을 가지는 시력교정용안경렌즈를 처리하는 방법으로서,
    표면물리공격 및/또는 화학적 변경을 수행할 능력이 있는 활성적 및/또는 반응 적인 종들을 이용한 또 다른 측면에 대한 적어도 하나의 처리 단계; 및
    선택적으로, 상기 활성적 및/또는 반응 적인 종들을 통한 처리단계 다음으로 또는 동시적으로 수행되는 무기성 또는 유기성 층을 증착시키는 적어도 하나의 단계들을 포함하고,
    활성적 및/또는 반응 적인 종들로 처리하기 전에, 임시보호막을 유기성 또는 무기성의 외부박막층 위에 증착 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 외부 박막층은 30nm이하, 바람직하게는 1 내지 20nm이하, 보다 바람직하게는 1 내지 10nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외부 박막이 유기성인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서, 외부 박막층이 소수성 및/또는 소유성 인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 박막이 다중 층 반사방지 막 위에 증착 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임시 보호막이 5에서 200nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 임시보호막이 연속적인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 임시보호막이 금속플루오르화물 또는 금속 플루오르화물의 혼합물, 금속산화물 또는 금속산화물의 혼합물로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 금속플루오르화물이 MgF2, LaF3및 CeF3인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 금속산화물이 TiO2, Al2O3또는 ZrO2이거나 프라세오디뮴 산화물과 금속산화물의 혼합물이 알루미나와 프라세오디뮴 산화물의 혼합물인것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에서 제 7항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 임시 보호층이 폴리테트라플루오르에틸렌층인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈의 첫 번째 측면이 오목면인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 시력교정용안경렌즈가 미리조정된 것이거나 다듬질된 렌즈인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 활성 종의 에너지가 1에서 150eV, 바람직하게는 10에서 150eV, 더 바람직하게는 40에서 150eV인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중의 어느 한 항에 있어서, 활성 종 및/또는 반응 종을 통한 처리단계가 이온충돌인 것을 특징으로 하는 발명.
  16. 하나 이상의 측면이 임시보호막으로 피복된 유기성 또는 무기성의 외부박막층을 가지는 미리 조정된 렌즈.
  17. 14mJ/m2이하의 표면에너지를 렌즈에 부여하는 소수성 및/또는 소유성의 막을 포함하는 것으로써, 다중층 임시 보호막이 상기 피복 막 위에 증착되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 임시보호층이 두개의 층으로 되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 임시보호층이 유기성의 첫 번째 층 과 상기 첫 번째 층위에 형성된 무기성의 두 번째 층을 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 무기성의 첫 번째 층이 2에서 200nm, 바람직하게는 5에서 200nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 유기성의 층이 0.2에서 10um의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  22. 제 19항 내지 제 21항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 무기성의 층이 금속플루오르화물 또는 금속플루오르화물의 혼합물이나 금속산화물 또는 금속산화물의혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 금속플루오르화물이 MgF2, LaF3그리고 CeF3중에서 선택되고 금속 산화물이 티타늄, 알루미늄, 지르코늄 및 프라세오디뮴 산화물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  24. 제 19항 내지 제 23항 중의 어느 하나에 있어서, 상기 유기성 층이 아크릴 및 메타크릴릭 라텍스와 폴리우레탄 라텍스 사이에서 선택되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  25. 제 17항 내지 제 24항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 다중층 임시 보호막이 적어도 15mJ/m2와 같은 표면에너지를 부여하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
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