KR100193488B1 - 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 방법과 장치 - Google Patents

플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 방법과 장치 Download PDF

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오머 엠. 부아짜
엔 썬톤 립스콤
스테픈 씨. 루이트키
죤 제이. 로빈슨
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케빈 제이. 로건
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Abstract

본 발명은 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 방법, 장치 및 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 제조방법은 액상 모노머 또는 모노머의 혼합물과 광민감성 개시제를 몰드 공동안에 충전시키는 방법과 렌즈를 제조하기 위해 공동안에서 렌즈 성형재에 자외선을 조사하는 방법을 포함한다.

Description

플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 방법과 장치
제1도는 본 발명에 따른 플라스틱 렌즈 제조 장치의 투시도.
제2도는 제1도의 2~2라인을 따라 자른 본 발명 장치의 단면도.
제3도는 제2도의 3~3라인을 따라 자른 본 발명 장치의 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 장치의 한 성분을 나타내는 상세도.
제5도는 본 발명에 따른 장치의 한 성분을 나타내는 상세도.
제6도는 본 발명에 따른 장치에 사용되는 렌즈셀의 단면도.
제7도는 본 발명에 따른 플라스틱 렌즈 제조 장치의 투시도.
제8도는 본 발명에 따른 플라스틱 렌즈 제조 장치의 투시도이고,
제9도는 플라스틱 렌즈의 제조와 포스트큐어링을 위한 다른 제조방법과 시스템의 블록도이다.
본 발명의 다양한 관점, 특히 안경 용도로의 플라스틱 렌즈 제조에 적합한 내용들이 다음에 더 설명되겠지만, 관측기기, 사진 및 광 필터를 위한 고품질의 광학적 용도를 지닌 렌즈 뿐만 아니라 보안경과 같은 다른 용도로의 렌즈도 제조될 수 있음을 알게될 것이다.
그러므로, 도면이 다양한 예중 단지 본 발명의 특징적인 예만을 예시하기 때문에, 본 발명은 도면에 예시된 구체예에만 한정되는 것은 아니다.
제1도에 관하여, 본 발명에 따른 플라스틱 렌즈 큐어링실은 도면부호(10)으로 표시된다. 렌즈 큐어링실(10)은 공기 공급원(도면에 도시되지 않았음)으로 연결된 다수의 파이프(12)를 통해 소통되고, 이의 용도를 하기에서 설명한다.
제2도에 나타낸 바와 같이, 플라스틱 렌즈 큐어링실(10)은 상부 램프실(14), 조사실(16) 및 하부램프실(18)을 포함한다. 상부램프실(14)은 플레이트(20)에 의해 조사실(16)과 분리된다. 하부램프실(18)은 플레이트(22)에 의해 조사실(16)과 분리된다. 상부램프실(14), 조사실(16) 및 하부램프실(18)은 각각 상부램프실 문(24), 조사실 문(26) 및 하부램프실 문(28)에 의해 대기로부터 분리된다. 상부램프실 문(24), 조사실 문(26) 및 하부램프실 문(28)은, 제1도에 나타낸 바와 같이 상응하는 두개의 문 부재를 포함하는 반면, 이 기술분야에서 통상적인 지식을 지닌 자는 문(24), 문(26) 및 문(28)이 각각 단일 문 부재를 포함할 수 있음을 알게 될 것이다. 상부램프실 문(24), 조사실 문(26) 및 하부램프실 문(28)은 미닫이식으로 가이드(guides)(30)에 올려져 있다. 제2도에 나타낸 바와 같이, 통풍구(32)는, 상응하는 통풍실(34)과, 플레이트(20)와 플레이트(22)에 배치된 통풍개구(36)을 경유하여 상부램프실(14)와 하부램프실(18)과 서로 통할 수 있다. 각각의 통풍구(32)는 통풍구 커버(38)로 차폐된다.
제3도에 나타낸 바와 같이, 통풍구(33)는 조사실 문(26)에 설치되어 조사실(16)과 통한다. 각각의 통풍구(33)는 통풍구 커버(35)에 의해 차폐되어 있다.
제2도와 제3도에 나타낸 바와 같이, 다수의 광 발생 장치 또는 램프(40)는 상부램프실(14)과 하부램프실(18)안에 설치되어 있다. 바람직하게는, 상부램프실(14)과 하부램프실(18)은 각각 삼각형 모양으로 배치된 3개의 램프(40)를 포함하는데, 상부램프실(14)의 램프(40)는 삼각형의 꼭지점이 상향으로 배치되어 있는 반면에 하부램프실(18)의 램프(40)는 삼각형의 꼭지점이 하향으로 배치되어 있다.
렌즈 성형제를 큐어링하기 위하여 효과적인 파장 스펙트럼이 300~400㎚ 범위이내이므로, 램프(40)는 파장 범위가 300~400㎚인 파장을 갖는 자외선을 발생시킨다. 램프(40)는 알맞은 고정구(42)에 의하여 지지되고 고정구(42)와 전기적으로 연결된다.
배기 펜(44)는 상부램프실(14)와 통하고, 배기 펜(46)은 하부램프실(18)과 통한다.
위에 기술된 바와 같이, 상부램프실(14)는 플레이트(20)에 의해 조사실(16)과 분리된다. 마찬가지로, 하부램프실(18)은 플레이트(22)에 의해 조사실(16)과 분리된다. 플레이트(20)과 플레이트(22)는 어퍼처(48)과 어퍼처(50)을 포함하고, 램프(40)에서 발생된 자외선은 어퍼처(48,50)를 통하여 렌즈 셀(52)(제2도에서 나타낸 바와 같이)에 부칠수 있도록 조사된다.
본 발명에 따른 렌즈 셀(52)의 직경은 바람직하게는 74㎜이다. 어퍼처(48)와 어퍼처(50)는 바람직하게는 70~140㎜이다. 상부 광 필터(54)는 플레이트(20) 위에 위치하는 반면에 하부 광 필터(56)는 플레이트(22)상에 또는 브라켓(brackets)(57)에 의해 지지된다. 상부 광 필터(54)와 하부 광 필터(56)는 제2도에 나타낸 바와 같이 단일 필터 부재로 이루어지나, 이 분야에서 통상의 기술을 가진자는 상부 광 필터(54)와 하부 광 필터(56)가 각각 2개의 필터 부재로 이루어졌다는 것을 인식할 것이다. 상부 광 필터(54)와 하부 광 필터(56)의 구성요소는 몰드되는 렌즈의 특성에 따라 변형된다. 즉, 오목 렌즈를 제조하기 위한 바람직한 구체예에서는, 상부 광 필터(54)는 하나의 투명한 파이렉스 유리판 위에 놓은 양 측면이 프로스트된(frosted) 하나의 파이렉스 유리판 1장을 포함한다. 하부 광 필터(56)는 투명한 파이렉스 유리판과 프로스트된 파이렉스 유리판 사이에 배치된 렌즈의 가장자리부분에 대하여 중앙 부위에 투사되는 자외선의 세기를 감소시키기 위한 장치를 지닌 하나의 투명한 파이렉스(Pyrex) 유리판 위에 놓인 한면이 프로스트된 하나의 파이렉스 유리판을 포함한다.
반대로, 볼록 렌즈를 제조하기 위한 바람직한 배열에서, 상부 광 필터(54)는 한 측면 또는 양 측면이 프로스트된 하나의 파이렉스 유리판과, 투명한 파이렉스 유리판과 프로스트된 파이렉스 유리판 사이에 배치된 렌즈의 중앙 부위에 대하여 가장자리 부위에 투사되는 자외선의 세기를 감소시키기 위한 장치를 지닌 프로스트된 파이렉스 유리판 위에 놓은 하나의 투명한 파이렉스 유리판을 포함한다. 하부 광 필터(56)는 투명한 파이렉스 유리판 사이에 배치된 렌즈의 중앙부위에 관하여 가장 자리 부위에 투사되는 자외선 세기를 감소하기 위한 장치와 함께 투명한 파이렉스 유리판 위에 놓인 한 측면이 프로스트된 하나의 투명한 파이렉스 유리판을 포함한다.
이러한 배열에 있어서, 렌즈의 가장자리 부위에 투사되는 자외선의 상대적 세기를 감소시키기 위한 장치 대신에, 같은 결과를 얻기 위하여 즉, 렌즈의 가장자리 부위에 투사되는 자외선의 상대적 세기를 감소시키기 위하여, 어퍼처(50)의 직경을 작게 한다.
이 분야에서 통상의 기술을 지닌 자에게는, 각 필터(54) 또는 필터(56)은 다수의 필터 부재들을 포함하거나 또는 이의 바람직한 세기로 자외선의 세기를 줄이기 위해, 자외선을 분산시키기 위해 및/또는 렌즈 셀(52)를 통과하는 자외선 세기의 변화를 제공하기 위해 효과적인 장치 또는 다른 어떤 수단을 포함하는 것이 명백해질 것이다.
바람직하게는, 상부 광 필터(54) 또는 하부 광 필터(56)은 적어도 하나의 프로스트된 표면을 지닌 적어도 하나의 파이렉스 유리판을 포함한다. 또한, 상부 광 필터(54)와 하부 광 필터(56)중의 양쪽 또는 어느 하나는 한 측면 또는 양면이 프로스트된 하나 이상의 파이렉스 유리판 및/또는 한장 이상의 트레이싱 페이퍼 시이트를 포함한다. 프로스트된 파이렉스 유리를 통하여 통과시킨후에, 자외선은 완성된 렌즈에서 광학적 뒤틀림의 감소를 이루는 것으로 믿어지는 선명한 세기 불연속성을 지니지 않는 것으로 여겨진다. 이 분야에서 통상의 기술을 지닌자는, 선명한 세기 불연속성을 지니지 않도록 자외선을 분산시키는데 다른 수단이 사용될 수 있음을 알게 될 것이다.
조사실(16)에 배치된 좌측 스테이지(stage)(58), 중앙 스테이지(60) 및 우측 스테이지(62)는, 각각 여러개의 스텝(step)(64)를 포함한다. 좌측 스테이지(58)과 중앙 스테이지(60)은 좌측 조사실(66)을 한정하는 반면, 우측 스테이지(62)와 중앙 스테이지(60)은 우측 조사실(68)을 한정한다. 제2도에서 표시되고, 제4도에 상세하게 도시된 셀 홀더(70)은 좌측 조사실(66)과 우측 조사실(68)안에 각각 배치된다. 셀 홀더(70)는, 좌측 스테이지(58)와 중앙 스테이지(60)의 상보적 스텝(64)과, 중앙 스테이지(60)와 우측 스테이지(62)의 상보적 스텝(64)으로 셀 홀더(70)가 지지되도록 고안된 외주 스텝(72)을 포함한다.
제4도에 나타낸 바와 같이 또한, 셀홀더(70)는 각각 램프(40)으로부터 발생한 자외선이 통과하기 위한 센트랄 보어(74)와 하기에 설명되는 바와 같이 렌즈 셀(52)를 지지하기 위해 고안된 환상스텝(76)을 포함한다.
제6도에 나타낸 바와 같이 각각의 렌즈 셀(52)는 렌즈 몰딩 공동(82)를 한정하기 위해 환상 개스킷(80)에 의해 분리된 대향몰드 부재(78)를 포함한다. 대향몰드 부재(78)과 환상 개스킷(80)은 바람직한 디옵터(diopter)를 지닌 렌즈를 제조하는 방법에 따라 선택될 수 있다.
바람직하게는, 몰드 부재(78)은 이를 통하여 자외선을 통과시킬 수 있는 적절한 물질로 성형된다. 몰드 부재(78)는 바람직하게는 유리로 성형된다. 각 몰드 부재(78)는 외주면(84)와 정밀하게 연마된 표면(86)과 표면(88)으로된 한쌍의 대향면(86)과 대향면(88)을 갖는다. 바람직하게는, 몰드 부재(78)은 바람직한 자외선 투과 특성을 지니고, 완성된 렌즈에서 발생될 수도 있는 표면의 이상, 웨이브(wave), 스크랫치 또는 다른 결점을 지니지 않는 캐스팅면(86)과 비-캐스팅면(88)을 지닌다.
위에 기술된 바와 같이, 몰드 부재(78)은 마주 보고 있는 면(86)들 사이의 렌즈 몰딩 공동(82)를 한정하기 위해 분리된 채로 고정되어 있다. 몰드 부재(78)은 몰드 부재(78)의 외부로부터, 렌즈 몰딩 공동(82)을 밀폐시키는 T-모양의 유연성 환상개스킷(80)에 의해 분리된 채로 고정되어 있다. 사용상 개스킷(80)은 셀 홀더(70)의 환상스텝(76) 위에서 지지된다.
마찬가지로, 제6도에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예에서 상부 또는 배면 몰드 부재(90)는 볼록내면(86)을 갖는 반면에, 하부 또는 전면몰드 부재(92)는 오목 내면(86)을 지니므로, 그 결과로 생겨나는 렌즈 몰딩 공동(82)은 원하는 구조를 지닌 렌즈로 성형되기 위하여 형상화되도록 한다.
따라서, 원하는 면(86)을 지닌 몰드 부재(78)를 선택하므로써, 촛점거리와 같은, 서로 다른 특성을 지닌 렌즈는, 장치(10)에 의해 제조된다. 이러한 기술은 이 분야에서의 기술을 지닌자라면 누구에게나 공지된 것이므로, 더 이상 언급하지 않는다.
램프(40)로부터 방사된 자외선은 몰드 부재(78)를 통과하여, 렌즈를 성형하기 위해 하기에 설명되는 방법으로 몰드공동(82)에 충전된 렌즈성형재에 작용한다. 상기와 같이, 자외선은 적절한 필터(54) 또는 필터(56)을 통과하여 렌즈셀(52)에 조사된다. 몰드 부재(78)는, 바람직하게는 300㎚ 이하의 파장을 갖는 자외선이 몰드 부재(78)를 투과하지 못하는 재료로 성형된다. 이에 알맞는 재료는 스콧 옵티칼 글래스 회사(Schott Optical Glass Inc., of Duryea, Pennsylvania)에서 제작 판매되는 스콧 크라운(Schott Crown), S-1 또는 S-3 글라스, 또는 코닝 글라스 회사(Corning Glass of Corning, New York)에 의해 판매되는 코닝 8092 글라스이다.
환상개스킷(80)은 양호한 립(lip) 마감을 나타내고 렌즈 큐어링 방법을 통한 상태에서 충분한 유연성을 유지하는 비닐재료 물질로 성형된다. 바람직한 구체예에 있어서, 환상개스킷(80)은 제네랄 일렉트릭사(General Electric)에서 쉽게 구할 수 있는 GE SE 6035와 같은 실리콘 고무물질로 성형된다. 또 다른 바람직한 구체예에서, 환상개스킷(80)은 듀폰사(E. I. Dupont de Nemours Co.)의 상품명 ELVAX로 시판되고 있는, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체로 성형된다. 바람직한 ELVAX수지는 용융지수(melt index)가 17.3~20.9dg/분이고 비닐 아세테이트의 함량이 24.3~25.7중량%인 ELVAX350, 용융지수가 22.0~28.0dg/분이고 비닐아세테이트의 함량이 27.2~28.8중량%인 ELVAX250, 용융지수가 38.0~48.0dg/분이고 비닐아세테이트 함량이 27.2~28.8중량%인 ELVAX240, 및 용융지수가 38.0~48.0dg/분이고 비닐아세테이트 함량이 32.0~34.0중량%인 ELVAX150이다. 특정 물질에 상관없이, 개스킷(80)은 이 분야에서 통상적인 기술을 가진 자에 의해 공지된 일반적인 사출성형 또는 압축성형 기술에 의해 제조된다.
제2도에, 제3도 및 제5도에 나타낸 바와 같이 상부 및 하부의 공기 분산 장치(94)를 좌측조사실(66)과 우측 조사실(68)에 각각 배치된다. 각각의 공기 분산 장치(94)는 파이프(12)로 연결된다. 제5도에서 보듯이, 각각의 공기분산장치(94)는 플리넘 포션(plenum portion)(95)과 공기분산장치(94)로부터 공기 배출을 위해 공기분산장치(94) 내부에 장치된 오리피스(orifices)(98)을 지닌 원통형 개구(96)를 포함한다. 오리피스(98)의 직경은 공기 분산장치(94)의 플리넘 포션(95)의 바로 반대편에 있을때 최대가 되도록 플리넘 포션(95)에 근접할때는 최소가 되도록하여 원통형 개구(96)의 원주를 따라 다양하다. 게다가 오리피스(98)은, 렌즈 셀 홀더(70)에 배치될 수 있고, 좌측 조사실(66) 또는 우측 조사실(68)에 장치될 수 있는 렌즈 셀(52)쪽으로 공기를 불어나가게 하도록 디자인된다.
작동시, 본 발명의 장치는 상대적으로 중앙부위가 두꺼운 볼록렌즈 또는 가장자리가 상대적으로 두꺼운 오목렌즈의 제조에 따라 적절하게 배치될 수 있다. 조기 탈형과 같은 것을 줄이기 위하여, 바람직하게는 렌즈의 상대적으로 두꺼운 부위는 렌즈의 상대적으로 얇은 부위 보다 더 빠르게 중합된다.
렌즈의 여러 부위에서 일어나는 중합 속도는 렌즈의 특정부위에 투사되는 상대적인 자외선의 세기를 변화시켜주므로써 조절할 수 있다. 렌즈의 여러 부위에서 일어나는 중합속도는 또한 렌즈 셀(52)을 냉각하기 위하여 몰드 부재(78)을 통과하는 공기에 의해서도 조절될 수 있다.
볼록렌즈에서는 렌즈의 보다 두꺼운 중앙부위가 렌즈의 보다 얇은 가장자리 부위보다 더욱 더 빠르게 중합되도록 투사된 자외선의 세기는 렌즈의 가장자리 부위에서 감소된다. 반대로 오목렌즈에서는 렌즈의 보다 두꺼운 가장자리 부위가 렌즈의 보다 얇은 중앙부위 보다 더 빠르게 중합되도록 투사된 자외선의 세기는 렌즈의 중앙부위에서 감소된다. 볼록렌즈 또는 오목렌즈 중 어느 것이 든 간에 공기는 렌즈셀(52)을 냉각시키기 위해 몰드 부재(78)의 면을 투과한다. 투사된 자외선의 전체 세기가 증가함에 따라, 공기속도의 증가와 공기온도의 감소 중 어느 한쪽이나 양쪽에 의해 이루어지는 냉각이 더 요구된다. 본 발명에서 유용성을 지닌 렌즈 성형재는 이들이 경화될 수록 수축하는 경향이 있다는 것이 이 분야에서 통상의 기술을 가진자에게는 공지된 것이다. 상대적으로 두꺼운 렌즈부위가 중합되기전에 렌즈의 상대적으로 얇은 렌즈부위가 중합된다면, 상대적으로 얇은부위는 상대적으로 두꺼운 부위가 경화되고 수축될때 단단해지려는 경향이 있으므로, 렌즈는 몰드로부터 조기 탈형될 수 있거나 또는 몰드 부재(78)를 깨뜨릴 수 있다.
따라서, 볼록렌즈의 가장자리 부위에 투사되는 자외선의 상대적 세기가 중앙부위에 투사되는 자외선의 상대적 세기에 비하여 감소시에는, 중앙부위는 더욱 더 빠르게 중합되고, 가장자리 부위가 단단해지기전에 수축되어, 수축은 더욱 더 균일하게 된다. 반대로, 오목렌즈의 중앙부위에는 투사되는 자외선의 상대적 세기가 가장자리 부위에 투사되는 상대적 세기에 비하여 감소시에는, 가장자리 부위가 더욱 더 빠르게 중합되고, 중앙부위가 단단해지기전에 수축되어서, 수축은 더욱 균일하게 된다.
본 발명에 따라서, 렌즈에 투사되는 자외선의 상대적 세기의 변화는 다양한 방법으로 이룰 수 있다. 한 방법에 따르면, 볼록렌즈의 경우에서는 불투명한 물질로 된 링을 램프(40)와 렌즈셀(52) 사이에 놓고, 투사되는 자외선을 렌즈의 보다 두꺼운 중앙부위 위에 주로 몰리게 한다. 반대로, 오목렌즈의 경우에서는 불투명한 물질로 된 디스크를 램프(40)과 렌즈셀(52) 사이에 놓고, 투사되는 자외선을 렌즈의 가장자리 부위에 주로 쏟게 한다.
다른 방법으로는, 오목렌즈의 경우에서는 중앙부위는 불투명하고 가장자리 부위는 투명한 다양한 정도의 불투명도를 갖는 시이트 물질을 램프(40)와 렌즈셀(52) 사이에 배치한다. 반대로, 볼록렌즈의 경우에서는 중앙부위는 투명하고 가장자리 부위는 불투명한 다양한 정도의 불투명도를 갖는 시이트 물질을 램프(40)과 렌즈셀(52) 사이에 배치한다.
또 다른 방법으로는, 다수의 자외선 흡수 기하학적 형상이나 또는 임의의 형상을 프린트하고, 시이트 물질 위에 배열한다. 볼록렌즈의 경우에서는, 형상의 밀도는 가장자리 부위에서 가장 크며, 반면에 형상의 밀도는 패턴의 중앙부위에서는 가장 작다. 반대로, 오목렌즈의 경우에서는, 형상의 밀도는 가장자리 부위에서 가장 작은 반면에 형상의 밀도는 패턴의 중앙 부위에서는 가장 크다.
당업자(당기술분야에 통상적 지식을 지닌자)는 대향몰드 부재(78)상에 투사되는 자외선의 세기를 다양하게 변화시키기 위하여 상기에 열거된 것들 이외에 아주 다양한 기술이 있음을 알게될 것이다.
투사되는 광선의 세기를 측정했더니, 상부 광 필터(54) 또는 하부 광 필터(56)중의 어느것을 통과하기전에는 3.0~5.0㎽/㎠이며, 렌즈의 가장 두꺼운 부위에서의 전체 세기는 0.6~2.0㎽/㎠인 반면에 렌즈의 가장 얇은 부위에서의 세기는 0.1~1.5㎽/㎠였다. 렌즈 셀(52)에 투사되는 전체 광선세기는, 렌즈셀(52)이 만족할 만한 수준으로 중합반응속도를 감소시키기 위하여 충분히 냉각되는 동안에는, 렌즈의 두껍거나 또는 얇은 부위상에 투사되는 상대적 광선세기 보다도 더 작은 값의 최종 생성물 상의 충격(강도) 값을 갖는 것도 결정되었다.
본 발명에 따라서, 자외선 중합된 렌즈의 완성된 도수는 대향몰드 부재(78)에 직접적으로 투사된 자외선을 분배, 처리하므로서 조절될 수 있다. 예를들면, 몰드 부재(78)과 가스켓(80)의 동일한 컴비네이션에 대해서 생성된 렌즈의 초점도수(focusing power)는 렌즈 몰드공동(82) 또는 대향몰드 부재(78)의 면을 통해 자외선의 세기 패턴을 변화시켜서 증가 또는 감소시킬 수 있다.
렌즈성형재가 큐어링을 시작함에 따라서, 겔 상태를 통과하는 렌즈셀(52)내의 패턴은, 렌즈 성형재가 수축을 시작할때 큐어링내에서 발생된 내부스트레스의 적절한 분배를 초래한다.
렌즈성형재가 큐어링하는 동안에 수축함에 따라서, 대향몰드 부재(78)은 렌즈의 비교적 두꺼운 부위와 비교적 얇은 부위사이에서 다른 정도의 수축결과에 따라서, 구부러지게 된다.
예를들면, 오목렌즈가 큐어링하는 동안, 상부 또는 배면몰드 부재(90)는 평평하게 될 것이며, 하부 또는 전면몰드 부재(92)는 하부 또는 전면몰드 부재(92)에서 발생되는 구부림의 결과로 가파르게 된다. 반대로, 볼록렌즈에 대해서는, 상부 또는 배면몰드 부재(90)는 가파르게 되고, 하부 또는 전면몰드 부재(92)는 상부 또는 배면몰드 부재(90)에서 발생되는 구부림의 결과로 평평하게 될 것이다. 렌즈 성형 공동(82)내에서, 렌즈의 비교적 두꺼운 부위와 비교적 얇은 부위사이의 자외선 세기를 변화시키므로서, 전체적인 구부림(만곡)을 더할 수도 있고 덜할 수도 있다. 구부림이 덜 되게 하는 광선의 조건은 몰드로부터 조기 탈형 가능성을 최소화한다.
대향몰드 부재(78)의 최초 곡율과 생성된 렌즈의 중심두께는 렌즈의 이론적인 도수 또는 예측된 도수를 계산하는데 사용될 수 있다. 자외선 조건은 예측된 도수보다 더 큰 렌즈의 도수로 바꾸거나, 또는 예측된 도수보다 더 작은 렌즈의 도수로 바꾸는 조작을 할 수 있다.
예를들면, 불투명한 물질로 된 디스크가 하부램프실(18)과 렌즈셀(52)사이에 위치하게 되면, 전체적인 구부러짐은 감소한다. 불투명한 물질로 된 디스크의 직경이 크면 클수록, 생성된 렌즈의 네가티브(-) 도수가 점점 더 커진다. 자외선으로 큐어링된 렌즈가 대향몰드 부재(78)로부터 제거시에 이들은 스트레스된 상태로 있게 된다. 렌즈의 도수는 큐어링하는 동안에 발전된 내부스트레스를 완화하고, 렌즈의 전면과 후면의 곡율을 변경시킬 수 있도록 하기 위하여, 렌즈를 큐어링 후의 열처리로 처리해서 최종 도수를 갖도록 한다.
전형적으로, 렌즈는 약 10~30분내에(바람직하게는 15분) 자외선으로 큐어링한다. 큐어링 후 열처리는 약 5~15분동안 85~120℃ 온도에서 실시한다. 바람직하게는 큐어링후 열처리는 100~110℃에서 약 10분동안 행한다. 포스트-큐어링을 하기 전에, 렌즈는 최종 도수보다 낮은 도수를 갖는다. 포스트-큐어링 열처리는 렌즈의 황변화 현상을 감소시켜 주고, 렌즈의 스트레스를 감소시켜 주므로써, 이들의 배율을 최종 배율로 변화시킨다. 포스트-큐어링 열처리는 통상의 대류오븐 또는 다른 적당한 장치를 사용하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따라서, 자외선 램프(40)는 램프(40)가 최대의 출력을 낼 수 있는 온도로 유지한다. 램프(40)가 과열되었을때, 이에 의하여 생성된 자외선의 세기가 변동되기 때문에, 램프(40)를 냉각한다.
제2도에 나타내 바와 같은 본 발명의 장치에서는, 램프(40)의 냉각은 배기팬(44)과 배기팬(46)에 의해 통풍구(32), 통풍실(34) 및 통풍개구(36)를 통하여 상부램프실(14)과 하부램프실(18)로 대기를 흡입시킨다. 그러나, 램프(40)가 과도한 정도로 냉각시에는, 램프(40)에 의하여 생성된 광선의 세기가 감소되기 때문에, 램프(40)의 과도한 냉각은 피해야만 한다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라서, 렌즈셀(52)은 투사되는 자외선의 전체 세기가 증가되기 때문에 렌즈성형재의 큐어링 동안에 냉각되어야 한다.
렌즈셀(52)의 냉각은 반응을 서행시키고 접착을 개량하므로서 조기탈형과 같은 가능성을 줄일 수 있다. 또한 렌즈의 광학적 품질, 스트레스 특성과 충격저항성을 개선할 수도 있다. 렌즈셀(52)의 냉각은 렌즈셀(52)을 통해 공기를 불어 넣어 주므로써 이루어진다. 이때 공기는 10~30분 사이에 큐어링 시간동안 온도범위 15~85℉(약 -9.4℃~29.4℃)를 갖는다.
제5도에 나타낸 공기분산장치(94)는 대향몰드 부재(78)의 표면을 바로 통과하도록 특별히 디자인되었기 때문에 특히 장점이 있음이 알려졌다. 대향몰드 부재(78)의 표면을 통과시킨후에, 공기분산장치(94)로 부터 방출되는 공기는 통풍구(33)를 통해서 통풍된다. 또 공기분산장치(94)로부터 방출되는 공기는 제9도에서 설명되는 바와 같이, 공기냉각기(312)로 재순환 된다. 렌즈셀(52)은 액체냉각조에 이 렌즈셀을 넣으므로써 냉각시킬 수도 있다.
대향몰드 부재(78)는, 이 몰드 부재(78)상의 어떤 오물 또는 다른 불순물이 조기탈형을 야기할 수 있기 때문에, 각각의 큐어링을 실시하는 사이에 완전히 청결하게 해야 한다. 몰드 부재(78)는, 프록터 앤드 갬블(Procter and Gamble)사의 제품으로 시판되는 상표명 미스터 클린(Mr. Clean)과 같은 가정용 세척제를 사용하는 당업자들에게 널리 알려진 전래적 방법에 의하여 세척할 수 있다. 그러나, 당업자들은 몰드 부재(78)를 세척하기 위해서는 많은 다른 기술이 사용될 수도 있음을 알게 될 것이다. 완성된 렌즈의 황변화는 모노머 조성물, 광 개시제의 동일성, 광개시제의 농도 등에 관계된다. 렌즈를 캐스팅시, 특히 중앙부위가 두꺼운 볼록렌즈를 캐스팅시에는 균열이 문제가 될 수가 있다. 광화학적 첨가 중합반응을 포함하는 첨가중합반응은 발열 반응이다. 반응이 진행되는 동안 커다란 온도구배가 확립되며, 이 결과로 생기는 스트레스가 렌즈가 균열을 일으키는 원인이 된다.
중합반응이 너무나 빠르게 진행시에 렌즈의 균열을 유도하는 시스템내에서 생성되는 열은 피할 수가 없다. 균열의 가능성은 렌즈성형재의 중심과 실온사이의 온도차가 증가함에 따라서 증가된다. 중합반응이 진행되는 동안에 수축, 점착과 열 구배 등과 같은 렌즈를 갈라지게 하려는 경향성이 있는 몇개의 힘이 작용한다. 조사를 멈추고, 렌즈가 냉각시에, 특히 렌즈셀(52)이 너무 빨리 냉각시에는 렌즈가 균열되려는 경향이 있는 또 다른 힘도 생길수가 있다.
광학적 뒤틀림의 생성은 대개 렌즈성형 조성물의 변형이 액체로부터 겔 상태로 변형되는 동안에 중합반응의 초기 단계 중에 생길 수가 있다. 광학적 뒤틀림을 유도하는 패턴이 생기면 이들은 제거하기가 어렵게 된다. 겔화가 일어날때는 신속한 온도증가가 따른다. 발열중합 반응단계는 온도증가를 야기하며, 이는 차례적으로 중합반응의 속도 증가를 야기하고, 이는 온도증가를 더욱 더 초래하게 된다.
주변과의 열교환이 충분치 못하면, 몰드로부터 조기탈형, 열로 인한 줄 무늬 홈과 심지어는 파손을 일으키게 하는 결정적인 사태가 될 수가 있다. 중합반응의 속도가 겔화점에서 신속하게 증가하기 때문에 이는 중요한 반응의 상이다.
따라서, 반응진행이 매끄럽고, 너무 빠르지도 않지만 또 너무 느리지도 않은 것이 바람직하다. 반응진행이 너무 빠르면 주위와 열교환을 할 수가 없기 때문에 열은 반응진행에 의하여 발생되지 않는 것이 바람직하다. 투사되는 자외선 세기는 반응이 원하는 속도로 진행되도록 조절해준다. 환상개스킷(80)과 대향몰드 부재(78) 사이의 실링(sealling)은 가능한한 완전한 것이 바람직하다. 광학적인 뒤틀림이 없는 렌즈를 만들도록 하는데 알려진 요인들은 ;
(1) 환상개스킷(80)과 대향몰드 부재(78) 사이에 양호한 실링(sealling)을 이룰 것;
(2) 결점이 없는 표면을 지닌 몰드 부재(78)를 사용할 것;
(3) 합리적인 온도증가 속도를 낼 수 있는 광개시제의 농도와 적절한 타입을 갖는 조성물 제제를 사용할 것 ; 과
(4) 균일한 조성물 제제를 사용할 것 등이다.
바람직하게는, 이 조건들이 최선으로 활용된다. 몰드로부터 렌즈의 조기탈형은 불완전하게 큐어링된 렌즈와 결점이 있는 렌즈의 생성을 초래케 한다.
초기 탈형에 원인이 되는 요인들은 ;
(1) 불량하게 조립된 렌즈셀(52) ;
(2) 샘플 가장자리 주위에 공기 기포의 존재 ;
(3) 개스킷 립(lip) 또는 몰드 가장자리의 결함 ;
(4) 부적절한 조성물제제 ;
(5) 조절되지 않은 온도증가 ; 와,
(6) 고수축 또는 불균일 수축 등이다.
바람직하게는, 이 조건들이 최소화되는 것이다.
조기탈형은 대향몰드 부재(78)가 환상개스킷(80)에 의하여 너무나 신속하고 단단하게 유지될때도 일어날 수가 있다. 바람직하게는 환상개스킷(80)에서 대향몰드 부재(78)가 수축함에 따라서, 렌즈가 되게끔 할 수 있는 충분한 유연성이 있어야 한다. 렌즈는 두께에서와 마찬가지로 직경에서도 가변운 수축이 허용되어야만 한다. 따라서 큐어링 동안과 큐어링 후에 렌즈와 감소된 정도의 점착성(stickiness)을 갖는 환상개스킷(80)의 사용이 바람직하다.
렌즈몰딩공동(82)을 채우기 위한 바람직한 기술에서, 환상개스킷(80)은 오목몰드 부재 또는 전면몰드 부재(92)상에 위치하며, 볼록몰드 부재 또는 배면몰드 부재(90)는 그 위치로 이동한다. 그 후에, 최고점에 있는 후면몰드 부재(90) 환상개스킷(80)의 가장자리를 끌어내리고, 소량의 렌즈성형 조성물이 가장자리까지 흘러나올 때까지 렌즈성형 조성물을 렌즈몰딩공동(82)에 주입한다. 그 후에, 여분량을 진공 제거한다. 이 제거된 여분량의 액체가 배면몰드 부재(90)의 면 위로 흘러나오면, 이는 완성된 렌즈에서 광학적인 뒤틀림의 원인이 된다. 위의 문제점에도 불구하고, 조사 큐어링 된 렌즈몰딩 시스템에 의하여 제공된 장점들은 분명히 단점보다 낫다. 조사 큐어링 시스템의 장점은 에너지 요구, 경화시간과 전래의 열관계 시스템과 연관된 다른 문제들에서 상당한 단축을 포함한다.
본 발명에 따르는, 렌즈성형재는 어떤 적당한 액체 모노머 또는 모노머 혼합물과 어떤 적당한 감광성 개시제를 포함할 수 있다. 렌즈 성형재는 파장범위가 300~400㎚를 갖는 자외선을 흡수하는 광개시제 이외의 어떤 다른 성분도 포함하지 않는 것이 바람직하다. 액체 렌즈성형재는 품질관리를 위하여 여과되고, 대향몰드 부재(78)중의 하나로부터 환상개스킷(80)을 끌어내리고, 액체 렌즈성형재를 렌즈몰딩공동(82)에 주입하므로써 렌즈몰딩공동(82)에 놓이게 된다. 렌즈몰딩공동(82)이 이러한 물질로 채워지면, 환상개스킷(80)은 대향몰드 부재(78)와 관계되는 이의 실링(sealling)으로 교체된다. 그후에 재료물질인 렌즈성형재를 큐어링하기에 필요한 시간동안, 바람직하게는 약 10~30분동안 위에 설명된 방법에 따라서 자외선으로 조사한다. 렌즈몰딩공동(82)으로 조사되어 들어가는 자외선은 파장범위가 300~400㎚인 것이 바람직하다. 당업자들은 대향몰드 부재(78)를 분해하여 렌즈몰딩공동(82)으로부터 큐어링 된 렌즈가 제거되면, 주위 가장자리를 그라인딩하는 방법과 같은 통상적인 방법으로 렌즈를 더욱 공정처리해야함을 알게될 것이다.
본 발명에 따른 중합가능한 렌즈성형 조성물은 방향족 화합물을 포함하는 비스(알릴-카보네이트)-기능성 모노머와 아크릴일과 메타크릴일로부터 선택된 두개의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 최소한 하나의 폴리에틸렌- 기능성 모노머를 포함한다.
바람직한 구체예에서, 조성물은 적당한 광개시제를 더 포함한다. 다른 바람직한 구체예로서, 조성물은 아크릴일과 메타크릴일로부터 선택된 3개의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 하나이상의 폴리에틸렌-기능성 모노머들과 염료를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시에 사용할 수 있는 방향족 -함유 비스(알릴 카보네이트)-기능성 모노머들은 디하이드록시 방향족 함유물질의 비스(알릴 카보네이트)이다. 모노머가 유도될 수 있는 디하이드록시 방향족-함유 물질은 하나이상의 디하이드록시 방향족함유 화합물들이다. 하이드록실기는 디하이드록시 방향족-함유 화합물의 핵을 이루는 방향족 탄소원자에 직접 부착된다. 모노머들은 그 자체가 공지되었으며, 이들은 당 기술분야에 공지된 방법에 따라 제조할 수 있다. 방향족-함유 비스(알릴 카보네이트)-기능성 모노머들은 다음 구조식으로 표시되며,
여기에서 A1은 디하이드록시 방향족-함유 물질로부터 유도된 2가의 라디칼이며, 가각의 R0는 독립적으로 수소, 할로 또는 C1~C4알킬기이다. 알킬기는 메틸 또는 에틸기이다. R0의 예는 수소, 클로로, 브로모, 플루오로, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필 및 n-부틸을 포함한다. 가장 일반적인 R0는 수소 또는 메틸이며; 수소가 바람직하다. 특별히 유용한 2가 라디칼 A1의 서브클래스(subclass)는 다음의 구조식으로 표시되며;
여기에서 각개의 R1은 탄소원자 1~4개를 갖는 알킬, 페닐 또는 할로이며; 각 a의 평균은 독립적으로 0~4 범위내이며; 각 Q는 독립적으로 옥시, 설포닐, 탄소원자 2~4개를 갖는 알칸디일 또는 탄소원자 1~4을 갖는 알킬디이며; n의 평균값은 0~3 사이이다. Q는 메틸에틸리덴 말하자면, 이소프로필리덴이 바람직하다. n의 값은 0이 바람직하고, 이 경우에 A1은 다음 구조식으로 표시되며;
여기에서 각각의 R1, 각 a, Q는 구조식 II에서 설명된 바와 같다. 두개의 자유결합이 오르소(ortho) 또는 파리-위치중의 양쪽 모두에 있는 것이 바람직하다. 이중에도 파리-위치가 특히 바람직하다.
A1이 유도되는 디하이드록시 방향족 함유 화합물들은 폴리올-기능성 체인이 연장된 화합물일 수도 있다. 이러한 화합물의 예는 알킬렌 옥사이드가 연장된 비스페놀이다. 전형적으로 사용되는 알킬렌 옥사이드는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물들이다. 예증을 위하여, 파라, 파리-비스페놀이 에틸렌 옥사이드와 체인이 연장될 때, 2가의 라디칼 A1은 다음 구조식으로 표시되며;
여기에서 R1, a와 Q는 구조식 II에서 설명된 바와 같고, j와 k의 평균값은 각각 독립적으로 1~4사이이다.
바람직한 방향족-함유 비스(알릴-카보네이트)-기능성 모노머는 다음 구조식으로 표시되며 ;
이는 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트)로 공지된다.
다양한 화합물들이 2 또는 3개의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 폴리에틸렌 기능성 모노머로 사용될 수 있다.
2 또는 3개의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 폴리에틸렌 기능성의 바람직한 화합물은 지방족 폴리하이드릭 알코올의 아크릴산 에스테르와 메타크릴산 에스테르와 같은 것으로 설명될 수가 있으며, 이들의 예는 에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라 에틸렌 글리콜, 테트라 메틸렌 글리콜, 글리시딜, 디에틸렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 펜탄디올, 헥산디올, 트리메틸올 프로판 및 트리프로필렌 글리콜의 디아크릴레이트와 트리-아크릴레이트 및 이들의 디메타크릴레이트와 트리메타크릴레이트들이다.
2개 또는 3개의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 폴리에틸렌-기능성 모노머의 특히 적당한 예는, 트리메틸을 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(TTEGDA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TRPGDA), 1,6-헥산디올디메타크릴레이트(HDDMA) 및 헥산디올 디아크릴레이트(HDDA)를 포함한다. 일반적으로, 본 발명의 렌즈성형 조성물의 중합반응을 개시하기 위한 광개시제는 자외선 흡수스펙트럼이 300~400㎚ 범위를 능가하는 값을 나타낸다. 그러나, 이 범위내에서 광개시제의 높은 흡수율은, 특히 두꺼운 렌즈를 캐스팅할때는 바람직하지 않다.
본 발명의 범위내에 속하는 예시적 광개시제 화합물들의 예는 하기와 같다 ;
메틸벤조일 포르메이트, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-하이드록시 시클로헥실 페닐 케톤, 2,2,-디-세컨더리-부톡시아세토페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐-아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 벤조인, 벤질, 벤질 디설파이드, 2,4-디하이드록시 벤조페논, 벤질리덴 아세토페논, 벤조페논 및 아세토페논 등이다.
바람직한 광개시제 화합물은 1-하이드록시 시클로헥실 페닐케톤(이는 시바-가이기 회사제의 이르가큐어 184로 시판됨), 메틸 벤조일 포르메이트(이는 폴리사이언스 회사제로 시판 상용될 수 있음) 또는 이들의 혼합물이다.
메틸 벤조일 포르메이트는 중합반응속도를 서행하도록 할 수 있기 때문에 바람직한 광개시제이다. 중합반응동안에 중합반응의 속도가 느리면 느릴수록, 과도한 열 생성(결과적으로 렌즈의 균열)을 막으려는 경향이 있다. 이외에도 렌즈성형 조성물을 만들기 위하여, 많은 아크릴레이트, 디아크릴레이트와 알릴카보네이트 화합물과 함께 액체의 메틸 벤조일 포르메이트(대기 온도에서 액체임)를 혼합시키는 것이 용이하다.
메틸 벤조일 포르메이트 광개시제로 생성된 렌즈는 더욱 바람직한 스트레스 패턴과 균일성을 나타낸다. 강력하게 흡수하는 광개시제는 렌즈두께의 처음 1미리리터 두께에 투사된 광의 대부분을 흡수할 것이므로, 이는 그 지역에서의 신속한 중합반응 원인이 된다. 남아있는 광선은 이 깊이 이하에서 중합반응의 속도를 더욱 더 낮게 할 것이며, 따라서 이는 시각적인 뒤틀림을 갖는 렌즈를 만들게 한다.
이상적인 광개시제는 고도의 활성도를 나타낼 수 있지만, 유용한 범위내에서 더 낮은 흡광계수를 가질 수 이다. 더 긴 파장에서의 광개시제의 흡광계수가 낮으면 낮을수록, 이는 자외선 조사가 반응시스템내로 더 깊게 침투하기에 한다. 이러한 자외선 조사의 더 깊은 침투는 광개시제 라디칼이 샘플 골고루 균일하게 성형되게끔하며 훌륭한 전체적인 경화를 제공해준다. 샘플이 상부와 하부의 양쪽으로부터 조사될 수 있기 때문에 렌즈의 가장 두꺼운 부위 중심에 도달하는 광선을 감지할 수 있는 시스템이 바람직하다.
광개시제의 용해도와 모노머 시스템과의 혼화성도 또한 중요한 필요조건이다. 부가적인 고려사항은 완성된 폴리머내의 광개시제 단편의 영향이다. 다소의 광개시제들은 완성된 렌즈에 황변화를 부여하는 단편을 발생시킨다. 이러한 렌즈들은 실질적으로 가시광선을 매우 조금 흡수하지만, 이들은 미용상 바람직하지 않다.
광개시제들은 매우 특별한 시스템이므로, 한 시스템에 효율적인 광개시제는 다른 시스템에서는 그 기능이 불량할 수도 있다. 더우기, 개시제 농도는 투사된 광선 세기와 모노머 조성물에 따라서 달라진다. 개시제와 이의 농도의 동일성은 어떤 특별한 조성물제제에 대해서도 중요하다. 개시제의 농도가 너무 진하면, 이는 렌즈의 크랙킹과 황변화를 초래케한다. 개시제의 농도가 너무 묽으면, 이는 불완전한 중합반응과 부드러운 물질을 초래케 한다. 염료 및/또는 안료는 광선의 높은 투과성이 필요치 않을 때 존재할 수 있는 임의의 물질이다.
위에서 설명된 임의 성분의 목록은 결코 완전치는 않다. 이들과 다른 여타 성분들은 이들이 양호한 폴리머의 조제 실시에서 심하게 간섭을 하지 않는 한에서는, 이들의 관례적인 목적을 위하여 관례에 따르는 일정량으로 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따라서, 바람직한 방향족 함유 비스(알릴 카보네이트) 기능성 모노머, 비스페놀 A비스(알릴 카보네이트)는 1,6-헥산디올 미메타크릴레이트(HDDMA), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(HDDA), 테트라에티렌 글리콜 디아크릴레이트(TTEGDA)과 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TRPGDA)와 같은 두개의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트기를 포함하는 하나이상의 보다 빨리 반응하는 폴리에틸렌 기능이 있는 모노머들과 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)와 같은 3개의 아크릴레이트기를 포함하는 폴리에틸렌 기능이 있는 모노머와 함께 혼합된다. 일반적으로, 아크릴레이트기를 포함하는 화합물들은 알릴기를 포함하는 화합물보다 더욱 더 빠르게 중합반응을 한다. 램프(40)는 파장 300~400㎚ 사이의 값을 갖는 자외선의 램프표면에서의 세기가 4.0~7.0㎽/㎠인 자외선을 발생하고, 이 자외선은 반응공정상 고르게 어떤 예리한 불연속성 없이 매우 균일하게 분산된다. 이러한 벌브(bulb)는 실바니아(Sylvania) 회사제품의 상표명 실바니아 플루오레슨트(Sylvania Flour esceht, F158T/2052) 또는 실바니아 플루오레슨트(Sylvania Fluorescent, (F258T8/350BL/18) GTE로 시판되고 있다. 위에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따르는 광개시제는 이 파장에서 가장 효율적으로 흡광할 수 있기 때문에 300~400㎚ 사이의 파장을 갖는 자외선이 바람직하며, 몰드 부재(78)는 이 파장값에서 최대의 투과를 할 수 있다. 경화공정이 진행되는 동안에 렌즈조성물을 수직으로 또는 수평으로 통과하는 자외선 조사에 따르는 예리한 세기 구배가 없는 것이 바람직하다. 렌즈를 통한 예리한 세기 구배는 완성된 렌즈에서 결점을 초래할 수도 있다.
본 발명의 한가지 구체예에 따르는, 액체 렌즈성형 조성물은 DEG-BAC 대신에 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트)를 포함한다. 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트) 모노머는 상대적으로 두꺼운 볼록렌즈 또는 오목렌즈와 함께 중요한 더 얇은 렌즈를 제조할 수 있는 DEG-BAC보다 더 큰 굴절율을 갖는다. 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트) 모노머는 PPG 회사의 상표면 HIRI I 또는 CR-73으로 시판되고 있다. 때로는 이 제품으로 부터 만든 렌즈는 아주 조금, 거의 감지할 수 없는 정도의 황변화를 갖는다. 바스프 와이안도트(BASF Wyandotte) 회사의 더모플라스트 블루 684로 시판되는 9,10-안트라센 디온, 1-하이드록시-4-[(4-메틸페닐)아미노]로 이루어진 소량의 청색염료를 조성물에 첨가하여 황변화 현상을 중화함이 바람직하다. 이밖에도, 황변화는 렌즈를 상술한 바와 같이 포스트-큐어링 열처리로 처리하면 사라지는 경향이 있다. 더우기, 포스트-큐어링으로 처리하지 않더라도, 황변화는 대기온도에서 약 2달 후에는 사라진다.
바람직한 구체예에 따르는, 본 발명의 조성물은 (a) 비스페놀 에이-비스(알릴 카보네이트); (b) HDDMA, TTEGDA와 TRPGDA 중의 최소한 한가지; 와 (c) 광개시제를 포함한다. 이 구체예에 따르면, 조성물은 TMPTA 또는 염료중의 한가지나 이들중 모두를 포함할 수 있다.
다른 바람직한 구체예에 따르는, 본 발명의 조성물은
(a) 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트) 70중량%까지 ;
(b) HDDMA 100중량%까지 ;
(c) TTEGDA 100중량%까지 ;
(d) TRPGDA 100중량%까지 ;
(e) TMPTA 100중량%까지를 포함한다.
이 조성물은 또한 (f) 약 1중량%에 이르는 1-하이드록시 시클로헥실 페닐 케톤; 과 (g) 약 1.2중량%에 이르는 메틸 벤조일 포르메이트를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 이 조성물은 (h) 약 1.0ppm에 이르는 9,10-안트라센 디온, 1-하이드록시-4[(4-메틸페닐)아미노]를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또 다른 바람직한 구체예에 따르는, 본 발명의 조성물은
(a) 15.0~25.0중량%에 이르는 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트) ;
(b) 8.0~14.0중량%에 이르는 HDDMA ;
(c) 15.0~25.0중량%에 이르는 TTEGDA ;
(d) 17.0~37.0중량%에 이르는 TRPGDA ; 와
(e) 15.0~25.0중량%에 이르는 TMPTA를 포함한다.
또한 이 조성물은 (f) 0.003~0.04중량%에 이르는 1-하이드록시 시클로헥실 페닐 케톤, (g) 0.015~0.05중량%에 이르는 메틸벤조일 포르메이트와 (h) 0.16~0.20ppm에 이르는 9,10-안트라센디온, 1-하이드록시-4-[(4-메틸페닐)아미노]를 포함한다.
또 다른 구체예에 따르는, 조성물은 중량%로 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트) 17.0%, HDDMA 10.0%, TTEGDA 21.0%, TRPGDA 32.0%, TMPTA 20.0%를 포함한다. 또한 이 조성물은 1-하이드록시 시클로헥실 페닐 케톤 0.0095%, 메틸 벤조일 포르메이트 0.0356%와 9,10-안트라센 디온, 1-하이드록시-4-[(4-메틸페닐)아미노] 0.16ppm을 포함한다.
위에서 설명한 바와 같이, 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트)는 DEG-BAC보다 더 높은 굴절율을 가지며, 따라서 이는 DEG-BAC 렌즈와 비교했을때, 더욱 더 얇은 렌즈를 제조하게 한다. 사르토머 앤드 레드큐어(Sartomer and Radcure) 회사제의 TTEGDA는 디아크릴레이트 모노머로서, 이는 황변화를 감소시키고, 매우 투명한 생성물을 만들 수 있는 신속한 중합반응을 하는 모노머이기 때문에 이 조성물중에 포함된다. 그러나 중량%로 25% 이상의 너무나 과량의 TTEGDA가 가장 바람직한 조성물에 포함된다면, 완성된 렌즈는 균열이 일어나기가 쉬우며, 이 물질들이 40℃ 이상 온도에서는 연화되기 때문에 매우 유연성이 있다.
만일 TTEGD가 전체적으로 배제되면 완성된 렌즈는 깨지기 쉽게 될 수 있다. 사르토머회사제의 HDDMA는 두 개의 메타크릴레이트기 사이에 매우 단단한 골격을 갖는 디메타크릴레이트 모노머이다. HDDMA는 더 단단한 폴리머를 만들고, 경도와 완성된 렌즈의 강도를 증가시켜주기 때문에 이 조성물중에 포함되는 것이 바람직하다.
이 물질은 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트)모노머와 아주 잘 혼화될 수 있다. HDDMA는 고온강성, 폴리머 투명성과 중합반응의 속도에 기여한다. 사르토머 앤드 래드큐어 회사제품의 TRPGDA는 완성된 렌즈에 메짐성을 가하지 않고도 양호한 강도와 경도를 제공하기 때문에 이 조성물중에 포함하는 것이 바람직한 디아크릴레이트 모노머이다. 또한 이 물질은 TTEGDA보다 더 단단하다.
사르토머 앤드 래드큐어 회사 제품의 TMPTA는 다기능성 모노머에서 보다 완성된 렌즈에서 더 가교결합을 제공하기 때문에 이 조성물중에 포함하는 것이 바람직한 트리아크릴레이트 모노머이다. TMPTA는 TTEGDA보다 더 짧은 골격을 가지며, 고온강성과 렌즈의 경도를 증가시켜 준다. 더우기, 이 물질들은 완성된 렌즈에서 광학적인 뒤틀림을 막는데 기여한다. 또한 TMPTA는 중합반응동안에 고도의 수축에도 기여한다. 가장 바람직한 조성물내에 이 물질이 매우 과량으로 포함되면 이는 완성된 렌즈를 깨지기 쉽게 할수도 있다. TTEGDA, TRPGDA와 TMPTA와 같은 본 발명의 조성물에 바람직하게 이용되는 단량체들 중의 어떤 것은 불순물을 포함하고, 이들이 상업적으로 이요될 수 있는 어떤 형태에서 황색을 갖는다.
이 모노머들의 황색은 알루미늄 옥사이드 분말(기본)을 포함하는 알루미나 컬럼을 통하여 이들을 통과시키므로써 감소시키거나 또는 제거해주는 것이 바람직하다.
알루미나 컬럼을 통과시킨후에 모노머는 자외선을 거의 흡수하지 못한다. 알루미나 컬럼을 통과시킨 후에, 다른 소스(source)로 부터 얻은 모노머 사이의 차이는 실질적으로 제거된다. 그러나 모노머는 아주 소량의 불순물만을 지닌 모노머를 제공하는 소스로 부터 얻는 것이 바람직하다. 현탁 입자를 제거하기 위하여 이들을 중합시키기전에 조성물을 여과하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르는 조성물은 다음의 설명에 따라서 제조할 수 있다. 적절한 양의 HDDMA, TTEGDA, TMPTA와 TRPGDA를 혼합하고, 유리막대로 저어서 완전히 교반시킨다. 그 후에 아크릴레이트/메타아크릴레이트 혼합물을 정제용 칼럼에서 통과시킨다.
적당한 정제컬럼은 테프론 스톱콕크 위에 꼭 맞는 유리디스크를 갖고, 약 500㎖ 정도의 용량을 지닌 상부 저장용기와 직경이 22㎜이고 길이가 약 47㎝인 몸체를 갖는 유리컬럼내에 설치할 수 있다. 컬럼은 꼭맞는 유리디스크 위에 활성화된 알루미나(기본) 약 35g을 넣어서 제조할 수 있다. 이 알루미나는 알파프로덕드 회사(MA, DANVERS, Johnson Matthey)제의 60메쉬형이나 또는 알드리치 회사제의 150메쉬형이 이용된다.
사이언티픽 폴리머프로덕트 회사(Scientific Polymer Product, Inc., NY, Ontario)제의 HR-4로 시판되는 저해물질 제거제(하이드로퀴논/메틸에스테르 제거제) 약 10g 을 알루미나 상부에 놓고, 활성화된 알루미나 약 35g(기본)을 저해물질 제거제의 상부에 놓는다.
아크릴레이트/메타크릴레이트 혼합물 약 600g으로 팩킹된 컬럼 위로 가한다. 2~3psi의 과압을 컬럼 상부에 걸면, 이는 플루우레이트가 시간당 30~38g/h 정도로 되게 해준다. 컬럼팁과 분진과 수증기의 침투를 막기 위한 수기병의 접합을 커버하기 위하여 파라필름을 사용할 수 있다.
아크릴레이트/메타크릴레이트 혼합물은 자외선 조사에 불투명한 용기로 받을 수 있다. 그 후에 적정량의 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트)를 아크릴레이트/메타크릴레이트 혼합물에 첨가하여 최종 모노머 혼합물을 만든다. 그 후, 여기에 적당량의 광개시제를 첨가한다. 광개시제가 첨가되거나 또는 첨가되지 않은 최종의 모노머 혼합물을 자외선 조사로 불투명한 용기에 넣어 저장한다. 적당량의 염료도 광개시제가 첨가되거나 또는 첨가되지 않은 최종모노머 혼합물에 첨가할 수 있다.
가장자리를 처리한 후에, 본 발명의 자외선 경화된 렌즈는 아세톤, 메틸에틸케톤과 알코올에 대하여 양호한 유기용매 저항성을 보여준다. 렌즈성형 조성물의 온도증가가 조절되지 않으면, 몰드로부터 조기탈형이 일어날 수 있다.
또한 조기탈형은 대향몰드 부재(78)가 환상개스킷(80)에 의하여 매우 굳게 유지되면 일어날 수도 있다. 개스킷(80)에서는 대향몰드 부재(78)가 수축함에 따라서, 렌즈가 되게끔 할 수 있는 충분한 유연성이 있어야 한다. 불충분한 실링(sealing) 부적합한 개스킷 재료물질 및/또는 잔류의 비경화된 소량물질은 조기탈형 실패에 기여함도 알려졌다. 최상의 결과를 얻기 위하여, 몰드 부재(78)의 캐스팅 표면(86)과 비-캐스팅 표면(88) 모두가 완성되어 광학적 품질을 지닌다. 예를들면, 비-캐스팅 표면(88)상의 파장(wave)은 투사된 광선의 뒤틀림의 결과로서 완성된 렌즈에서 재생될 수 있다. 마크가 몰드 부재(78)의 비-캐스팅 표면(88)상에 있을때 조차도, 몰드 마킹은 마킹하에서 차등의 광선 세기 조건을 야기한다. 렌즈의 완전히 노출된 부위는 더욱 단단해 지려는 경향이 있으며, 이 때문에 렌즈는 스트레스를 갖게 된다. 마크하의 렌즈의 부위는 경화하는 기간의 말기쯤에는 더욱 더 약하게 되려는 경향이 있다. 이러한 효과가 관찰되었으며, 이는 조기탈형을 야기할 수 있거나 또는 균열을 유도할 수도 있다. 가장자리에서의 몰드의 결점은 밀봉조건을 간섭하고, 자주 조기탈형을 유도한다.
본 발명에 따르는, 플라스틱 렌즈는 렌즈성형재를 대향몰드 부재(78)의 면을 통과하지 못하는 대신에 렌즈셀(52)의 환상개스킷(80)의 투명하거나 또는 반투명한 벽을 통과하는 자외선으로 조사시켜서 제조할 수 있다. 이 방법으로 자외선을 조사시키면, 광선세기는 렌즈물질과 유리몰드의 더 깊은층을 통과하므로 세기가 떨어지기 때문에, 오목렌즈의 더 두꺼운 가장자리 부위는 더 얇은 중심부위보다 더 높은 수준의 광선세기를 받는다. 이 방법은, 조기탈형을 조절하는데 유용한 전면몰드와 배면몰드에 압력을 클램핑하는데 사용할 수 있는 바람직한 장점을 갖는다. 이 기술은 개스킷을 통한 조사로 설명된다.
제7도를 참고로 하면, 장치(100)는 개스킷을 통한 자외선 조사를 실시하기 위한 장치를 나타낸 것이다. 장치(100)는 그 안에 배치된 다수의 자외선 발생램프(104)를 갖는 램프실(102)을 포함한다. 제6도에 도시된 렌즈셀(52)은 램프실(102)에 걸려있다. 불투명한 물질로 된 커버(106)는 렌즈실(52)의 각개몰드 부재(78)의 비-캐스팅 표면(88) 위에 놓는다.
이 방법에서, 렌즈셀(52)상에 투사되는 다수의 램프(104)로 부터 발생된 자외선은 환상개스킷(80)의 외벽(108)을 통과하여 렌즈몰딩공동(82)에 배열된 렌즈성형재 위로 작용한다. 스프링으로 눌러지는 클램프(110)는 렌즈셀(52)의 대향몰드 부재(78) 위에 압축압력을 가하는데 사용될 수 있다. 스프링으로 눌러진 클램프(110)는 대향몰드 부재(78) 위에서 가변압력을 발생하도록 조절할 수 있다. 더우기, 불투명 디스크(106)는 몰드의 스크래칭을 막고, 몰드를 통한 광선 누출을 막기 위하여 클램프(110)의 집는 부분과 몰드 부재(78) 사이에 배치할 수 있따.
개스킷을 통한 자외선 조사를 위한 또 다른 기술은 제8도에서 설명된다. 제8도를 참고로 하면, 장치(200)는 개스킷(80)을 통한 자외선 조사를 위한 장치를 보여준다. 장치(200)는 대향 램프 어레이(202)를 포함한다. 제6도에 따르는 렌즈셀(52)은 대향 램프 어레이(202) 사이에 있는 턴테이블(204) 위에 놓는다.
환상의 불투명한 스테이지(206)을 전면몰드 부재(92) 아래에 배열하고, 턴테이블(204)상에 바로 위치하게 한다. 불투명한 물질로 된 캡(208)을 배면몰드 부재(90)상에 배열한다. 조기탈형을 막기 위하여, 충분한 클램핑 압력을 발생토록하기 위하여 배면몰드 부재(90) 위에 추(210)를 놓는다.
개스킷을 통한 자외선조사 기술에 따르는, 환상개스킷(80)은 실리콘 개스킷이 바람직하다. 그러나 계속 사용하면, 실리콘 개스킷은 매우 불투명해져서, 자외선이 충분히 개스킷을 통과할 수가 없기 때문에, 렌즈성형재의 중합반응을 완전무결하게 할 수가 없게 된다. 게다가, 투명한 개스킷은 광학적인 뒤틀림을 갖는 렌즈를 만드는 것으로 관찰되는 반면에, 뿌연 모양을 지닌 개스킷은 양질의 렌즈를 만드는 것으로 관찰되었다. 개스킷을 통한 자외선 조사기술은 몰드 부재(78)에 클램핑 압력을 가하는 것을 비교적 용이하게 한다. 렌즈성형재의 겔 형성(gelation)의 개시에서 또는 이에 관하여, 바람직한 압력(~30psi)이 몰드 부재(78)에 가해진다. 이때 렌즈 성형재의 겔형성은 렌즈 성형재가 더이상 액체가 아닌 뒤에 수행되나 이전에는 렌즈 성형재가 압력을 받을 수 없는 상태이다. 그러나 렌즈 성형재가 액체일때는 자외선 조사의 개시에서 낮은 클램핑 압력(21b)이 몰드 부재(78)에 가해지고 이러한 압력은 개스킷(80)과 몰드 부재(78)의 가장자리 사이에서 렌즈 성형재가 흘러나올 만큼 높지 않은 것이다. 이러한 기술은 또한 렌즈 성형재로 분산된 자외선을 조사하는 것조차 용이하게 하는 경향이 있다. 개스킷(80)은 디퓨져로 제공되고, 자외선이 몰드를 투과하고 몰드에서 불규칙성이 있을때 자외선 세기의 높은 구배를 방지한다. 렌즈의 가장자리는 렌즈의 중심부보다 높은 자외선 세기를 받기 때문에, 개스킷을 통과하는 기술은 오목렌즈 생산에서 꽤 이롭다. 결과적으로 이러한 기술에 따른 자외선 조사는 몰드 부재(78)를 투과하지 않기 때문에, 유리 몰드보다 더욱 유연성이 있는(그리고 향상된 열전도 성질을 나타내는 경향이 있는)금속 몰드가 유용하게 사용된다.
상술한 바와 같이, 조기 탈형 가능성은 종종 서로 관련 있는 많은 인자들에 의하여 영향을 받을 수 있다. 부적절한 몰드 세척, 몰드 두께 또는 개스킷/몰드 형태와 같은 인자들이 조기 탈형에 영향을 미친다. 조기 탈형에 영향을 미치는 또 다른 인자들은 광세기, 화학 조성물 제제 및 광개시제(PI)의 함량과 동질성을 포함한다. 상기 기술된 바에 따르면, 조기탈형에 관계된 부가적인 인자는 반응에 의해 발생된 발열반응성 열이다.
반응이 진행함에 따라 발생된 열은 응축된 렌즈와 몰드면 사이의 점착을 감소시키는 경향이 있다. 점착에서의 이러한 감소는 몰드로부터 렌즈가 떨어져 나가게 하는 경향이 있다. 높은 곡률(즉, 높은 도수)의 렌즈에서 이러한 문제점은 2개의 인자들때문에 더욱 더 두드러진다 : (1) 이러한 렌즈는 두께가 더 두껍고 따라서 더욱 열을 발생시키는(반응을 가속화시키고 더욱 열을 발생시키는)물질을 가지며, (2) 이러한 렌즈는 렌즈의 얇은 부위와 두꺼운 부위 사이의 두께 차이가 더 크고, 이는 서로 다른 응축의 차이에 따른 몰드에서의 스트레스를 야기하는 경향이 있다. 또한, 상대적으로 깊은 두꺼운 렌즈의 내부에서 발생되는 온도는 모노머의 일부 증발을 야기하는 것이 가능하다. 그런다음 증발된 모노머는 렌즈/몰드의 사이로 이동하면서 둘 사이의 진공상태를 제거한다.
조기 탈형의 문제때문에, 바람직하게는 높은 도수의 렌즈가 몰드에 대한 점착을 유지하기 위해 큐어링되어 진다. 바람직하게는 몰드는 스트레스를 유연하게 하면서 조절한다.
바람직하게는 조기 탈형은 발열 반응의 열을 조절하므로써 조절된다. 이러한 열은 바람직하게는 몰드면들에서 공기와 같은 냉각 유체를 접촉시키므로서 조절된다. 그러므로 바람직한 본 발명에 따른 구체예는 하기의 단계를 포함한다 : (1) 제1몰드 부재인 제2몰드 부재 사이의 공간으로 제한된 몰드 공동안으로 중합가능한 렌즈 성형재를 배치시키고, (2) 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재의 적어도 어느 하나에 자외선을 조사하고, (3) 유체와 함께 제1몰드 부재와 제2몰드 부재를 냉각한다. 바람직한 구체예에서 자외선은 제1몰드 부재와 제2몰드 부재가 냉각되는 동안 몰드 부재(들)을 향하여 조사된다. 상기의 단계들은 하기의 부품들을 포함하는 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 장치와 함께 수행된다 : (1) 제1몰드 부재, (2)제2몰드 부재는 제1몰드 부재와 분리되어 공간을 이루며, 제1몰드 부재와 제2몰드 부재가 몰드 공동을 한정함, (3) 사용하는 동안 제1몰드 부재와 제2몰드 부재중 적어도 하나를 향해, 자외선을 발생하고 조사하기 위한 자외선 발생기, (4) 자외선 발생기와 제1몰드 부재 사이 및 자외선 발생기와 제2몰드 부재사이에 배치된 자외선 필터 및 (5) 사용하는 동안 몰드 부재에 대한 냉각 유체를 접촉시키기 위한 디스트리뷰터(distributor) 제1몰드 부재 및 제2몰드 부재 양쪽은 직접적으로 유체에 의해 냉각된다. 즉, 바람직하게는 제1몰드 부재의 면과 제2몰드 부재의 면은, 몰드 부재들의 양쪽면을 향하여 유체를 접초시킴에 의해 냉각된다. 몰드 부재의 면은 개스킷 또는 렌즈 성형재에 접촉하지 않는 몰드의 외부면이다(제6도 참조). 유체는 몰드 부재의 면을 향한 여러 각도에서 접촉되어질 수 있다.
일반적으로 만약 몰드 부재의 한쪽면(양쪽면 대신)만 직접 냉각되어진다면 덜 바람직한 결과가 성립된다. 몰드 부재의 한쪽면만 직접적으로 냉각하는 것은 큐어링동안 렌즈성형재를 균일하지 않게 냉각시키기 때문에 덜 바람직한 렌즈를 생성하는 경향이 있다. 그러므로 바람직하게는 제1몰드 부재 및 제2몰드 부재 모두는 실제로 냉각 유체 온도와 유속에 고루 노출된다.
바람직하게는 유체는 몰드 부재면의 가장자리에서 몰드 부재면의 중심쪽으로 접촉된다. 이러한 방법으로 몰드 부재의 가장자리에 접촉하는 유체는 대략 몰드 부재의 모든 가장자리에서 같은 온도이고, 대략 몰드 부재의 중심으로 부터의 모든 반경에서 같다(어떤 반사경에서 공동 두께에서의 변화에 따른 어떠한 변화와 함께). 그러므로 실제적으로 렌즈 물질의 동일한 두께는 실제로 동일한 온도인 유체로 적용되고 렌즈물질은 더욱 냉각된다. 일반적으로 만일 유체의 접촉에 의해 제1몰드 부재의 주변에서의 유체 온도와 플로우레이트가 제2몰드 부재에서의 유체 온도와 유속보다 다소 차이가 있기 때문에 유체가 단순히 몰드 부재를 가로지른다면, 덜 바람직한 결과가 성립된다. 특히, 냉각 유체가 한 방향에서만 렌즈 성형재를 넘어서 지나간다면, 이를 넘어가는 유체가 첫번째 측면으로부터의 열을 보유하므로 때문에 반대쪽 유체 공급된 측면은 여전히 가열된 체인 경향이 있다.
바람직하게는 유체는 50℃ 미만의 온도에서 공기이다. 유체는 0℃ 미만일 수도 있지만 바람직한 구체예에서 유체는 0~20℃이고, 바람직하게는 약 0~15℃, 더욱 바람직하게는 약 0~10℃, 가장 바람직하게는 3~8℃이다. 하나의 바람직한 구체예에서 유체 온도는 약 5℃이다. 제9도에서 보듯이, 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 렌즈 성형 장치(300)는 도관(314)을 통해 렌즈성형장치(300)에 냉각 유체를 공급하기 위한 냉각기(312)를 포함한다. 유체는 렌즈성형장치(300)로 공급되고 그런 다음 도관(320)을 경유하여 방출된다. 도관(320)을 경유하여 방출된 유체는 도관(318)을 경유하여 나가거나 선택적으로 도관(316)을 경유하여 냉각기(312)로 재순환된다. 냉각기(312)는 바람직하게는 네스랩(Neslab) CFT-50 물/ 부동액 급냉기(Newington, N. H. U.S.A)를 포함한다. 공기 디스트리뷰터(94) 당 공기분당 8 입방피트(약 0.224 입방 미터)와 최소 온도 3℃로 고안된 네스랩-빌트 블로워 박스(Neslab-built blower box)는 급냉기와 함께 사용된다. 블로워 박스는 도관(314)으로 공기를 공급하기 위하여 냉수가 순환됐던 열 교환 코일, 블로워 및 플리넘-타입 배열을 포함한다.
만일 렌즈가 어떠한 몰드 냉각없이 제공된다면 몰드-렌즈 조립품의 온도가 50℃이상으로 오를 것이다. 디옵터가 낮은 렌즈는 이런 방법으로 제조될 수 있지만, 값이 큰 플러스(plus) 또는 마이너스(minus) 디옵터 렌즈는 실패한다. 어떤 렌즈는 순환하는 냉각되지 않은 유체(즉, 주변 온도에서의 유체)와 함께 큐어링하는 동안 렌즈 물질의 온도를 조절(예를들면, 냉각)하여 제조될 수 있다. 이러한 시스템에서 주위의 유체는 상기 기술된 바와 같이 동일한 방법으로 몰드 부재쪽으로 향해졌다. 주위 온도의 순환으로 유체는 전혀 냉각되지 않은 몰드와 함께 렌즈의 제조보다 넓어진 처방 범위의 제조를 가능하게 한다. 예를들면, 순환하는 공기의 온도가 상온(약 19℃)보다 약간 저온에서라면, 디옵터 +2~-3의 처방은 성공적으로 캐스트될 수 있다. (+) 또는 (-)에서건 높은 디옵터는 종종 순환성 냉각 유체없이 실패하는 경우가 있다.
대개의 중합반응 인자는 서로 관련되어 있다. 중합반응의 이상적인 온도는 캐스트된 렌즈의 디옵터와 두께에 관련된다. 열성 질량이 인자이다. 저온(약 10℃ 이하)은 값이 큰 (+) 또는 (-) 디옵터 렌즈를 캐스트할때 바람직하다. 이러한 저온은 광개시제 농도의 증가를 가능하게 하는 경향이 있고 반응속도를 높이고 큐어링 시간을 낮출 수 있다.
또한 조기 탈형의 방지는 다소 온도와 마찬가지로 냉각 유체의 플로우레이트에 의존한다. 예를 들면, 냉각 유체의 온도가 감소된다면, 또한 냉각 유체의 유속을 감소하는 것이 가능하다. 마찬가지로 고온, 냉각 유체의 결점은 다소 냉각 유체의 높은 플로우레이트에 의해 상쇄된다.
하나의 구체예에서 이중 디스트리뷰터 시스템에 대한 공기 플로우레이트(즉, 렌즈 조성물의 상부와 하부 공기 디스트리뷰터)는 디스트리뷰터당 분당 약 1~30 표준 입방 피트(약 0.028~0.850 표준 입방 미터), 바람직하게는 디스트리뷰터당 분당 약 4~20 표준 입방 피트(약 0.113~0.566 표준 입방 피트), 및 더욱 바람직하게는 디스트리뷰터당 분당 약 9~15 표준 입방 피트(약 0.255~0.423 표준 입방 미터)이다. 사용되는 표준 조건은 60℉(약 15.556℃)와 1대기압(약101,325 킬로파스칼)을 의미한다.
바람직한 구체예에서 유체 디스트리뷰터(94)는 몰드 부재에 대해 디스트리뷰터(94)로부터 유체가 공급되어지기 위해 실제로 골고루 분산되어 배치된 30개의 오리피스(98)을 포함한다. 바람직한 구체예에서 플리넘 포션(95)에서 매우 가까운 원통형 개구(96)의 절반에 위치하는 15개의 오리피스(98)의 직경은 약 1/4인치(약 6.35㎜)이고 이러한 오리피스(98)를 통과하는 공기의 축적된 부피 플로우레이트는 분당 약 6.10 표준 입방 피트(약 0.173 표준 입방 미터)로 측정된다. 동일한 구체예에서, 플리넘 포션(95)에 대향되는 원통형 개구(96)의 절반에 위치하는 15개의 오리피스(98)의 직경은 약 5/16인치(약 7.94㎜)이고, 이러한 오리피스를 통과하는 공기의 축적된 부피 플로우레이트는 분당 약 8.30 표준 입방 피트(약 0.235 표준 입방 미터)로 측정된다. 그러므로 하나의 디스트리뷰터에 대한 전체 플로우레이트는 분당 약 14.40 표준 입방 피트(분당 약 0.408 표준 입방 미터)이고, 두개의 디스트리뷰터에 대한 전체 플로우레이트는 분당 약 28.80 표준 입방 피트(분당 약 0.816 표준 입방 미터)로 측정된다.
동일한 구체예에서 원통형 개구(96)에서 오리피스(98)의 가장자리는 가늘어진다. 이러한 구체예에서 1/4인치(6.35㎜)의 오리피스(98)에 대한 축적된 플로우레이트는 분당 약 5.89 표준 입방 피트(약 0.167 표준 입방 미터)이고, 5/16인치(7.94㎜)의 오리피스(98)에 대한 플로우레이트는 분당 약 7.02 표준 입방 피트(약 0.199 표준 입방 미터)로 측정된다. 그러므로 하나의 디스트리뷰터에 대한 전체 플로우레이트는 분당 약 12.91 표준 입방 피트(약 0.366 표준 입방 미터)로 측정되고, 두개의 디스트리뷰터에 대한 전체 플로우레이트는 분당 약 25.82 표준 입방 피트(약 0.731 표준 입방 미터)로 측정된다.
선택적인 바람직한 구체예에서, 플리넘 포션(95)에서 매우 근접한 원통형 개구(96)의 절반에 위치하는 15개의 오리피스(98)의 직경은 약 3/16인치(약 4.76㎜)이고, 이러한 오리피스를 통과하는 공기의 축적된 부피 플로우레이트는 분당 약 3.47 표준 입방 피트(약 0.98 표준 입방 미터)로 측정된다. 동일한 구체예에서 플리넘 포션(95)에 대향되는 원통형 개구(96)의 절반에 위치하는 15개의 오리피스(98)의 직경은 약 1/4인치(약 6.35㎜)이고, 이러한 오리피스를 통과하는 공기의 축적된 부피 플로우레이트는 분당 약 6.17 표준 입방 피트(약 0.175 표준 입방 미터)로 측정된다. 그러므로 하나의 디스트리뷰터에 대한 전체 플로우레이트는 분당 약 9.64 표준 입방 피트(약 0.273 표준 입방 미터)이고, 두개의 디스트리뷰터에 대한 전체 플로우레이트는 분당 약 19.28 표준 입방 피트(약 0.546 표준 입방 미터)로 측정된다.
개개의 오리피스(98)를 통과하는 실제 플로우레이트는 다양한다. 공기분산장치(94)의 플리넘 포션(95)의 정반대에 위치한 또는 매우 근접한 오리피스(98)를 통과하는 플로우레이트는 이러한 오리피스들 사이의 오리피스들보다 큰 플로우레이트를 지니는 경향이 있다. 이러한 높은 플로우레이트는 매우 근접한 오리피스와 정반대에 위치한 오리피스 사이에 위치한 오리피스들의 플로우레이트보다 대략 1.2~2.5배에 이르도록 다양했다.
바람직한 구체예에서 오리피스(98)에 대한 상기에서 산정된 유속은 공기 유속 측정 장치에 연결된 공기 디스트리뷰터(94)의 벤치 모델(bench model)을 사용하여 계산되었다. 벤치 모델에서 오리피스(98)에 대한 공기 플로우레이트가 측정되었다. 벤치 모델 디스트리뷰터(94)를 통과하는 전체 공기 플로우레이트는 측정되었다. 바람직한 구체예에서 디스트리뷰터(94)에 관한 전체 공기 플로우레이트가 측정되었다. 상기의 플로우레이트는 단면적을 가로지르는 평균 속도를 측정하고, 그런다음 단면적에 의한 속도를 곱하여 측정되었다. 바람직한 구체예에서 오리피스(98)에 대한 기대되는 플로우레이트는 하기의 식에서 얻어졌다 :
여기서, P0=바람직한 실시예에서 기대되는 오리피스(98)의 플로우레이트,
PA=바람직한 실시예에서 측정된 디스트리뷰터(94)의 플로우레이트,
B0=측정된 벤치 오리피스(98)의 플로우레이트, 및
BA=측정된 벤치 디스트리뷰터(94)의 플로우레이트 이다.
중합 렌즈를 캐스트 하기 위해 사용된 유리몰드의 두께는 제조된 렌즈에 영향을 미친다. 몰드는 얇을수록 중합 가능한 물질과 냉각 공기사이의 더욱 효율적인 열 전달을 가능하게 하며, 그러므로 조기 탈형 속도를 감소하는 경향이 있다. 부가하여, 더욱 얇은 몰드는 중합된 렌즈의 두껍고 얇은 부위 사이에서 비교적 빠른 서로 다른 응축을 하는 동안 구부러지면서, 다시 조기 탈형 현상을 감소하는 경향이 있다. 하나의 구체예에서 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재는 약 5.0㎜ 이하의 두께, 바람직하게는 약 1.0~5.0㎜, 더욱 바람직하게는 약 2.0~4.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 2.5~3.5㎜를 지닌다. 값이 큰 디옵터(D)의 렌즈는 더 많은 질량(및 큐어링 사이클(cycle) 동안 더 많은 열을 방출한다)을 지니고 또한 값이 작은 디옵터 렌즈보다 두껍고 얇은 렌즈들 사이의 더 큰 차이를 결정한다. 따라서, 약 -2.00D보다 강한 직경 74㎜인 오목렌즈에 대하여, 전면(오목) 몰드의 두께를 4㎜ 미만으로, 바람직하게는 3.0~3.5㎜ 사이로 감소하는 것이 바람직하다. 코닝 글라스 #9092몰드는 재료는 5㎜ 보다는 3㎜에서 약 50% 보다 큰 평균 편향 값을 보이는 경향이 있다.
오목렌즈는 중심이 두껍고 가장자리는 얇기때문에, 중심부보다는 가장자리에서 더욱 응축되는 경향이 있다. 유리의 반구 단면은 무척 빠르게 그의 반경을 벗어나기 보다는 그의 반경쪽으로 휘어질 것이기 때문에 마이너스 렌즈의 경우, 전면 몰드는 가장자리에서 구부리고 경사지게하여 더욱 더 큰 응축을 조절하는 경향이 있다. 볼록렌즈는 정반대이다. 플러스 렌즈의 두꺼운 단면은 중심에 있고 가장자리는 얇다. 중심부의 높은 응축은 경사지게 하기 위한 배면(볼록)몰드와 거의 구부러지지 않기 위한 전면 몰드를 초래하는 경향이 있다. 이러한 상황에서 중합 반응시 변형의 감소를 도와주기 위하여 값이 큰 디옵터 볼록렌즈를 캐스팅하기 위해 사용된 배면 몰드의 두께를 감소하는 것이 바람직하다.
더욱 얇은 몰드를 사용하는 잇점은 다소 두개의 단점으로 상쇄된다. 두꺼운 몰드와 같은 정도로 곡률의 정확한 반경의 얇은 몰드를 사용하여 플러스 측면쪽으로 완성된 렌즈의 마지막 촛점 도수를 이동시킬 것이고 그러므로 이의 반경은 따라서 보상되어져야 한다. 더우기 두꺼운 몰드는 매우 좋은 전면 옵틱을 주고 얇은 몰드와 함께 주조된 동일한 렌즈보다 덜 뒤틀림을 보여주는 경향이 있다.
직경 약 74㎜ 렌즈에 대한 바람직한 몰드 두께는 성형되는 렌즈의 디옵터에 의존하여 다양하다. 약 +2.0~+4.0 디옵터 범위의 렌즈에 관하여, 전면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.5~7.0㎜, 더욱 바람직하게는 약 3.0~5.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 3.5~4.0㎜이고, 배면 몰드 두께는 바람직하게는 2.0~5.0㎜, 더욱 바람직하게는 2.0~4.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 2.5~3.0㎜이다. 약 0(플라노(plano)) 내지 +2.0의 디옵터 범위에서, 전면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.5~8.0㎜, 더욱 바람직하게는 약 3.5~6.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 4.0~4.5㎜ 및 배면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.0~8.0㎜, 더욱 바람직하게는 3.0~6.0㎜ 및 가장 바람직하게는 3.5~4.5㎜ㅇ다.
약 -2.0~0 디옵터 범위의 렌즈에 대하여, 전면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.0~8.0㎜, 더욱 바람직하게는 약 3.0~6.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 4.0~4.5㎜ 이다. 약 -4.0~-2.0디옵터 범위의 렌즈에 대하여, 전면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.0~6.5㎜, 더욱 바람직하게는 약 2.6~5.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 3.2~4.0㎜이고, 배면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.0~8.0㎜, 더욱 바람직하게는 3.0~6.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 4.0~4.5㎜이다. 약 -6.0~-4.0 디옵터 범위의 렌즈에 대하여, 전면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.0~5.0㎜, 더욱 바람직하게는 약 2.0~4.0㎜ 및 가장 바람직하게는 약 2.5~3.5㎜이고, 배면 몰드 두께는 바람직하게는 약 2.0~8.0㎜, 더욱 바람직하게는 3.0~6.0㎜ 및 가장 바람직하게는 4.0~4.5㎜이다.
전면 몰드는 안경 렌즈 착용자의 눈으로부터 가장 먼 거리의 안경 렌즈의 표면을 궁극적으로 성형하는 내부 표면을 지닌 몰드 부재를 의미한다. 배면 몰드는 안경 렌즈 착용자의 눈에서 가장 가까운 안경 렌즈의 표면을 궁극적으로 성형하는 내부 표면을 지닌 몰드 부재를 의미한다.
조기 탈형을 최소화하고 물처럼 투명한(water-white) 안과용 렌즈를 제조하기 위하여, 바람직하게는 렌즈는 상기 기술된 대로 초기에 큐어링된다. 즉, 렌즈 성형재는 바람직하게는 비교적 저온, 비교적 낮은 자외선 세기 및 비교적 광개시제의 저농도에서 초기에 큐어링된다.
초기의 또는 제1차 큐어링은 액체 렌즈 성형재의 고체물질로 변형시키는 큐어링을 의미한다. 상기 기술된 대로 약 15분동안 큐어링될 때, 일반적으로 생산되는 렌즈는 약 60~78의 쇼어 D 경도(바람직한 조성물에 대하여) 값을 갖는다.
경도는 상기 기술된 대로, 일반적인 오븐에서 약 10분간 렌즈를 가열하는 포스트 큐어링에 의해 약 80~81 쇼어 D 경도로 개선될 수 있다. 초기 큐어링에서 상기 기술된 수준보다 더 자외선 큐어링된 렌즈의 경도와 표면 큐어링을 증가시키는 것이 어렵다. 경도와 큐어링의 고수준을 이루는 것은 일반적으로 무척 빠르고, 고열의 반응을 필요로 한다. 무척 빠르고, 고열인 초기 큐어링 반응은 그러나, 저생산성과 감소된 렌즈의 광학적 질로 이끄는 경향이 있다.
본 발명에 따른 바람직한 구체예에서, 자외선으로 중합된 렌즈의 큐어링 수준, 강도 및 경도로서의 인자들은 개선될 것이다. 이러한 인자들을 개선시키기 위한 본 발명의 방법은 상기 기술된 대로 제조된 렌즈, 렌즈의 탈형 및 그런 다음 비교적 자외선의 세기가 높은 포스트 큐어링 조건으로 렌즈를 가하는 것을 포함한다. 이러한 방법은 하기의 부품을 포함하는 제9도에서 부분적으로 보여진 시스템을 사용하여 수행되어질 수 있다 : (i) 플라스틱 렌즈를 제조하기 위해 (1) 제1몰드 부재, (2) 제1몰드 부재와 공간을 두고 분리된 제2몰드 부재 및 제1몰드 부재와 제2몰드 부재가 한정하는 몰드공동 (3) 사용하는 동안 제1몰드 부재와 제2몰드 부재중 적어도 하나에 자외선을 발생시켜 조사하기 위한 제1차 자외선 발생기, (4)제1차 자외선 발생기와 제1몰드 부재 사이 및 제1차 자외선 발생기와 제2몰드 부재 사이에 배치된 자외선 필터 및 (5) 사용하는 동안 제1몰드 부재 및 제2몰드 부재 쪽으로 냉각 유체를 접촉시키기 위한 디스트리뷰터를 포함하는 장치(300) ; (ii) 사용하는 동안 렌즈쪽으로 자외선을 발생시켜 조사하기 위한 제2차 자외선 발생기(304); 및 (iii) 사용하는 동안 렌즈를 가열하기 위한 제1히터(heater)(306)이다. 시스템은 또한 가열된 렌즈쪽으로 자외선을 발생시키고 조사하기 위한 제3차 자외선 발생기(308)를 포함할 수 있다. 또한 시스템은 제3차 자외선 발생기가 렌즈로 조사된 뒤 사용하는 동안 렌즈를 가열하기 위한 제2히터(310)를 포함할 수 있다. 또한 시스템은 간단히 작은 망치와 정을 포함하는 디몰더(demolder)(302)를 포함할 수 있다.
바람직한 구체예에서 제2차 및 제3차 자외선 발생기는 동일한 발생기이다. 바람직한 구체예에서 제1히터 및 제2히터는 동일한 히터이다. 바람직한 구체예에서 제1히터 및 제2히터는 제2차 및 제3차 자외선 발생기와 함께 병합될 수 있다. 시스템은 또한 부가된 히터 및/또는 자외선 발생기를 포함할 수 있다.
제2차 및/또는 제3차 자외선 발생기는 약 360~370㎚ 파장범위(바람직하게는 약 365㎚)에서 바람직하게는 약 150~300㎽/㎠의 세기로, 더욱 바람직하게는 약 175~250㎽/㎠ 세기로 자외선을 제공한다. 제2차 및/또는 제3차 자외선 발생기는 약 250~260㎚ 파장범위(바람직하게는 약 254㎚) 에서 바람직하게는 약 50~150㎽/㎠의 세기로, 더욱 바람직하게는 약 75~125㎽/㎠의 세기로 자외선을 제공한다. 제1차 또는 초기의 자외선 발생기는 바람직하게는 10㎽/㎠ 미만(바람직하게는 약 0.2~2.0㎽/㎠)의 전체세기(양 측면으로부터)로 자외선을 제공한다. 그러므로 바람직하게는 제2차 및 제3차 자외선 발생기는 제1차 자외선 발생기에 의해 제공된 자외선 세기보다 적어도 약 2, 5, 10, 20, 40, 100, 500, 1000 및/또는 1800 배인 자외선 세기를 공급한다. 이러한 발생기들은 바람직하게는 제1차 자외선 발생기에 의해 제공된 자외선의 양보다 약 40~100, 100~500, 500~1800, 100~1800 및/또는 40~1800배인 자외선 양을 제공한다. 렌즈는 제2차, 제3차 및/또는 차후의 자외선 발생기에서 발생되는 자외선에 바람직하게는 약 5분 미만동안, 더욱 바람직하게는 1분 미만 동안 및 가장 바람직하게는 30초 미만동안 노출된다. 이러한 노출시간은 바람직하게는 약 0.1~300초, 더욱 바람직하게는 약 0.1~60초 및 가장 바람직하게는 약 0.1~30초이다. 또 다른 바람직한 실시예에서 노출시간은 5분 미만이다. 일반적으로 빛의 세기가 증가되므로써, 노출시간은 감소되고, 빛의 세기가 감소하면, 노출시간을 증가한다.
렌즈는 제1히터 또는 제2히터에서 바람직하게는 약 180분미만, 더욱 바람직하게는 약 30분 미만 및 가장 바람직하게는 약 10분미만 동안 가열된다. 렌즈는 제2히터 및/또는 제3히터에서 바람직하게는 약 65~180℃, 더욱 바람직하게는 약 85~140℃ 및 가장 바람직하게는 약 100~120℃에서 가열된다. 일반적으로 온도가 감소되면 가열시간은 증가되고, 온도가 증가하면 가열시간은 감소된다. 또 다른 바람직한 구체예에서 가열시간은 5초 미만이었다.
바람직하게는 렌즈는 비교적 높은 세기의 자외선에 노출되기 전에 세척된다(예를들면, 50부피%메탄올/물 용액). 비교적 높은 세기의 자외선은 장파장/및/또는 단파장을 포함한다. 그런 다음 렌즈는 가열된다. 렌즈는 비교적 높은 세기의 자외선에 반복적으로 노출된다. 렌즈는 반복적으로 가열된다.
바람직한 구체예에서, 높은 세기의 자외선은 유벡스 회사의 모델명 CCU 큐어링실(UVEXS, Inc. Model CCU curing chamber, Sunnyvale, CA, U.S.A)에서 제공된 수은 증기 램프로 준비된다.
단 파장은 표면의 큐어링의 정도를 개선시키는 경향이 있고 장파장은 렌즈의 중간부위내에서 큐어링정도를 증가시키는 경향이 있다. 그러므로 제2차 및 제3차 자외선 발생기에 대한 자외선 단파장 및 장파장 양쪽을 사용하는 것이 바람직하다. 비교적 높은 세기의 자외선 파장에 대한 노출은 렌즈를 황변화하는 경향이 있으나, 차후의 렌즈의 가열은 이러한 황변화를 감소 및/또는 제거시키는 경향이 있다. 바람직하게는 렌즈는 약 110~120℃로 가열된다. 또한 가열은 반응의 종결을 위한 라디칼(radical)을 허용하고 렌즈내에서 화합물의 교차결합을 증가시키는 경향이 있다. 또한 중합반응의 변형은 가열하는 동안 감소되는 경향이 있다.
상기의 방법에 따라 큐어링된 렌즈는 83이상의 쇼어 D 경도, 대부분의 렌즈는 쇼어 D 경도 약 83~85 사이로 나타났다. 또한 이러한 렌즈는 무척 견고하고 렌즈의 가장자리를 예리하게 하여 안경테로 삽입될때 거의 휘지 않는 경향이 있다. 비교적 높은 세기의 자외선에 노출시키지 않고 큐어링되는 렌즈에 비교하여, 이러한 방법에서의 큐어링된 렌즈의 충격 내성과 스크랫치 내성에서의 차이는 무시할만 하다.
상기 기술된 포스트 큐어링 방법은 제1차 자외선 발생기를 사용하여 제1차 큐어링동안 발생할 수 있는 결점을 더욱 감소시키도록 치료하는 경향이 있는 것으로 기대된다. 예를 들면, 포스트 큐어링이 렌즈가 알맞게 큐어링됨을 확신시키는 경향이 있으므로, 제1차 큐어링동안 비교적 적은 질량의 렌즈에 대한 큐어링 수준은 그리 중요하지 않다. 같은 방법으로, 제1차 큐어링동안 안과용 렌즈를 성형하기 위하여 큐어링하지 않은 다른 렌즈 조성물은 포스트 큐어링 방법이 큐어링된 렌즈의 질을 증가시키므로 유용하다. 예를 들면, 초기 조성물에서 광개시제 및/또는 안정제의 함량은 넓은 범위에 걸쳐 다양하고 여전히 마음에 드는 물처럼 투명한 렌즈를 생산한다.
렌즈를 제조하기 위한 선택적인 방법으로, 렌즈의 바람직한 곡률(즉, 도수)은 동일한 몰드로서 서로 다른 광 분산을 지닌 몰드를 사용하여 다양해진다. 이러한 방법에서 하나의 몰드는 서로 다른 곡률을 지닌 서로 다른 렌즈를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
이러한 렌즈 제조방법은 하기의 단계를 포함한다 :
(1) 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 사이의 부분으로 결정된 몰드 공동에 중합가능한 렌즈 성형재를 배치시키고, 공동은 기대수준의 곡률과는 다른 이론적인 곡률을 결정한다. (2) 제1몰드 부재 및 제2몰드 부재의 적어도 하나에 자외선을 조사하고, 기대 수준의 곡률로 렌즈를 성형하기 위해 물질이 큐어링되는 것과 마찬가지로 자외선은 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재로 조사된다. 및 (3) 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재를 냉각시키기 위하여 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재에 대해 유체가 접촉한다. 완성된 렌즈 곡률은 제1몰드 부재와 제2몰드 부재로 조사되는 자외선 조사방법에 따라 다양하다. 렌즈 물질 반경을 가로지르는 빛의 상대적 세기의 변화로 완성된 렌즈의 곡률을 다양하게 할 수 있다.
또한 렌즈 곡률은 렌즈가 포스트 큐어링 가열에 처한때 다양해진다. 그러므로 렌즈의 곡류은 자외선에 렌즈 물질이 노출되고 렌즈를 탈형하고 가열함에 의해 다양해진다.
가열은 기대 수준에 따른 곡률을 얻을 수 있고, 이러한 곡률은 렌즈가 초기의 자외선에 노출된 뒤 얻어진 곡률과 마찬가지로 몰드 공동의 크기로 부터 기대되는 이론적인 곡률과는 다르다.
이하 실시예에서 본 발명을 더욱 상세하게 하고자 한다. 하기 실시예는 단지 본 발명의 예시적인 것일 뿐이며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 방법, 장치 및 조성물에 관한 것이다.
디에틸렌글리콜 비스(아릴)-카르보네이트(DEG-BAC)의 폴리머로부터 열경화 기술에 의해 광학렌즈를 제조하는 것은 통상적인 기술이다.
DEG-BAC의 폴리머는 바람직한 광학적 성밀 및 역학적 성질을 나타낸다. 이러한 성질은 높은 내마멸성과 내충격성을 함께 지닌 고 광투과성, 고 선명도 및 고 굴절률을 포함한다.
종래에는 상기 성질로 인하여 고품질의 렌즈, 안면보호경, 선글라스 및 보안경(safety glass)의 제조시에 리딩 모노머(leading monomer)의 하나인 DEG-BAC가 사용되었다. 그러나 중합반응의 속도가 느린 것과 같은 DEG-BAC의 다른 성질들은 상기 아이템들의 제조시에 DEG-BAC가 바람직하지 아니한 모노머가 되게 한다.
더우기, 다른 어떤 첨가제 또는 코-모노머(co-monomer)가 첨가되지 아니한 DEG-BAC는 단단하지만 매우 깨지기 쉬운 다소 부서지기 쉬운 폴리머를 생성한다. 첨가제가 사용되지 아니한 DEG-BAC는 렌즈 성형 몰드에 단단하게 접착되는 경향이 있고, 종종 몰드의 균열을 야기시킨다.
또한, 광학 렌즈를 제조하기 위하여 DEG-BAC 중합반응을 위한 열경화 기술은 여러 불이익과 단점이 있다. 가장 중요한 결점중의 하나는 열경화 기술에 따라 렌즈를 제조하기 위하여 대략 12시간이 소요된다는 점이다. 그러므로, 렌즈 성형 몰드는 기껏해야 하루에 2개의 렌즈를 제조할 수 있다.
더우기, 열경화 기술은 중합 가능한 DEG-BAC와 촉매 혼합물이 냉각되는 동안에도 천천히 중합되도록 열촉매가 사용된다. 중합 가능한 혼합물은 저장 수명이 매우 짧으므로 단시일안에 사용되어야하거나, 또는 이 혼합물이 용기안에서 경화되게 된다.
더우기, 열경화 기술에 따라 사용되는 열촉매는 휘발성이 강하며 위험하기 때문에, 취급시에 세심한 주의가 요구된다.
자외선 조사에 의한 렌즈의 큐어닝(curing)은 내구성 있는 렌즈를 제조하기 위해 극복되어야만 하는 다소 문제점이 있다. 이러한 문제점은 렌즈의 황변화, 렌즈 또는 몰드의 균열, 렌즈에서의 광학적 뒤틀림 몰드로부터 렌즈의 조기 분리를 포함한다.
본 발명은 종래기술의 단점을 극복한 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 제조방법, 장치 및 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 안경등에 사용하기 위한 광학렌즈와 같은 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 방법, 장치 및 조성물을 제공한다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 제조방법은, 중합 가능한 렌즈 성형재가 개스킷에 의해서 서로 일정한 공간을 두고 분리된 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 사이에 있는 몰드 공동안으로 배치되도록 한다. 자외선은 제1몰드 부재와 제2몰드 부재의 양쪽 또는 한쪽에, 또는 개스킷의 양쪽 또는 한쪽에 대해 직접 조사되도록 한다. 바람직한 실시예에서, 제1몰드 부재와 제2몰드 부재는 냉각된다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 자외선은 제1몰드 부재와 제2몰드 부재의 양쪽 또는 한쪽에 조사되기전에 필터된다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 장치는 개스킷에 의해 공간을 두고 분리된 제1몰드 부재와 제2몰드 부재를 포함하고, 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 사이에 몰드 공동이 있는 장치이다.
이러한 장치는 제1몰드 부재와 제2몰드 부재중의 적어도 하나에 대하여 자외선을 발생시키고 조사시키기 위한 자외선 발생기를 포함한다. 또한, 이 장치는 개스킷에 대해 자외선의 발생과 조사를 위한 자외선 발생기를 포함한다. 또한 이 장치는 제1몰드 부재와 제2몰드 부재를 통과하는 자외선의 투과를 방해하기 위한 수단을 포함한다. 또한, 이 장치는 자외선을 필터링하는 필터를 포함한다. 필터는 자외선을 발생시키고 조사시키기 위한 제너레이터와 제1몰드 부재 사이에 배치되며, 자외선을 발생시키고 조사시키는 제너레이터와 제2몰드 부재 사이에 배치된다. 이러한 장치는 제1몰드 부재와 제2몰드 부재를 냉각시키기 위한 유체(예를들면, 공기) 디스트리뷰터(distributor) 및 액체 조(liquid bath)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 렌즈 성형제는 자외선(UV)에 노출된 동안 비교적 저온에서 냉각된다. 렌즈 성형재는 몰드 부재로 향하는 냉각 공기의 다양한 플로우레이트(flowrate)에 의해 냉각된다. 몰드 부재 자체는 최적의 렌즈 큐어링 결과를 얻기 위해 더 얇게 또는 더 두껍게 제조된다. 렌즈성형재를 큐어링하는 동안에, 몰드 부재상에 UV 세기 패턴을 여러가지로 다르게 하므로서, 동일한 몰드 부재로부터 서로 다른 곡률을 갖는 렌즈가 제조된다. 상기 기술된 내용으로 만든 렌즈의 경도, 큐어링 및 강성은 렌즈를 탈형한 후에 세기가 강한 UV로 처리 및/또는 가열하여 개량한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 에틸 벤조일 포르메이트를 포함하는 광개시제가 제공된다. 광개시제는 아크릴일과 메타크릴일로부터 선택된 2개의 에틸렌성 불포화 기를 포함하는 적어도 하나의 폴리에틸렌- 기능의 모노머를 포함하는 조성물과 함께 사용될 수 있다. 광개시제는 아크릴일과 메타크릴일로부터 선택된 3개의 에틸렌성 불포화기를 포함하는 적어도 하나의 폴리에틸렌-기능의 모노머를 포함하는 조성물과 함께 사용된다. 조성물은 비스 페놀 에이 비스(알릴 카르보네이트)와 같은 비스(알릴 카스보네이트)- 기능의 모노머를 함유하는 방향족을 포함한다. 조성물은 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판, 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및/또는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 광개시제 조성물은 1-하이드록시 시클로헥실 페닐 케톤도 포함한다.
본 발명에 따른 플라스틱 렌즈의 제조방법, 장치 및 조성물에 대한 목적, 특징 및 장점은 물론, 상기의 간단한 설명은 하기에 설명하고 있는 상세한 설명을 참고하여 더욱 더 완전히 이해될 수 있겠지만, 다음에 첨부된 도면과 함께 예시된 구체예를 참고로 하면 더욱 더 완전히 이해될 것이다.
[렌즈 곡률(도수) 편차]
렌즈는 본 발명에 따른 조성물, 제조방법 및 장치에 따라 다양한 조건하에서 제조되었다.
실시예에 따른 렌즈를 제조하기 위해 사용된 조성물의 조성비는 하기와 같다 :
17.0중량%의 CR-73, 10.0중량%의 HDDMA, 21.0중량%의 TTEGDA, 32.0중량%의 TRPGDA, 20.0중량%의 TMPTA, 0.0356중량%의 메틸 벤조일 포르메이트, 0.0095중량%의 이르가큐어(Irgacure) 184 및 0.16ppm의 더모프라스트 블루(Thermoplast Blue) 684이다. 상기 조성물제제의 굴절률은 1.468내지 1.4738의 범위였다. 실시예에 따라 제조된 렌즈의 굴절률은 1.507 내지 1.511의 범위였다.
실시예에 따른 렌즈를 제조하기 위하여 사용된 방법은 공기냉각과 함께 몰드 조사 방법이다.
실시예에 따른 렌즈를 제조하기 위하여 사용한 개스킷은 GE SE 6035 실리콘 고무 개스킷이었다.
실시예에 따른 렌즈를 제조하기 위하여 사용한 몰드는 스콧(Schott) S-3 유리로부터 제조되었고 대략 평균 두께가 4㎜인 평면을 지녔다.
실시예에 따라 제조된 모든 렌즈에 있어서 상부로 부터의 자외선 세기는 렌즈 셀의 중앙에서 0.35㎽/㎠ 내지 0.37㎽/㎠로 측정되었다. 자외선 램프는 78-98℉의 온도에서 유지되었다.
실시예에 따라 제조된 모든 렌즈에 있어서, 상부 광 필터는 2개의 파이렉스(Pyrex) 유리들의 각각의 사이에 트레이싱 페이퍼(tracing paper) 1장을 끼워 넣어 각각 한쪽면이 프로스트된 2개의 파이렉스 유리들을 포함하며, 하부 광 필터 또한 2개의 파이렉스 유리들 사이에 트레이싱 페이퍼 1장을 낀, 각각의 한쪽면이 프로스트된 2개의 파이렉스 유리들을 포함한다. 어떤 경우, 하부 광 필터는 불투명 디스크(opaque disk)를 포함한다. 불투명 디스크는 몰드 부재의 중앙에서 빛을 최대로 감소시킴과 함께 몰드 부재에 이르는 빛의 양을 감소시키는 경향이 있다. 빛은 중앙으로부터 먼 거리의 지점에서는 미량으로 감소하는 경향이 있다.
하기 큐어링(curing) 조건은 실시예에 따라 제조된 모든 렌즈에 있어서 일정하다 :
-- 주위 온도 --22℃
-- 냉각 공기 온도 --23.5℃
-- 통풍구(33)에서의 공기 배출 플로우레이트 배출 --20ft3/min
-- 디스크에서 스테이지(stage)의 중앙선까지 거리 --38㎜
결과는 하기 표 1에서 나타내었다. 볼록렌즈에 대한 실시예의 결과는, 하부 광 필터에서 불투명 디스크의 직경 증가로서 설명된다 : 1) 하부의 광 세기는 감소된다 2) 전면과 배멸몰드 양쪽 몰드의 유연성은 증가한다 3) 포스트 큐어링 전과 후의 렌즈의 도수는 감소되거나 덜 포지티브(positive)하게 되며 4) 예상한 도수보다는 편차가 감소된다.
오목렌즈에 대한 실시예의 결과는 하부 광 필터에서 불투명 디스크의 직경의 증가로서 설명된다 : 1) 하부의 광 세기는 감소된다 2) 전면과 배면몰드의 양쪽 유연성은 필수적으로 일치한다 3) 포스트 큐어링 전과 후의 렌즈의 도수는 증가되거나 더 네가티브(negative)하게 되며 4) 예상한 도수보다는 편차가 감소된다.
표 1에서 나타난 결과는 본 발명에 따라 제조된 렌즈가 자외선 큐어링 이후에 스트레스된 상태(stressed condition)에 처해 있다는 것을 명백히 설명한다. 또한 이러한 결과는 렌즈의 스트레스를 받는 조건이 적절한 포스트-큐어링 가열 단계에 의해 감소될 수 있다는 것을 설명한다. 또한 결과는 본 발명에 따라 제조된 완성된 렌즈 도수는, 렌즈 큐어링동안 렌즈 셀에서의 투사되는 자외선 세기를 조작함으로써 변경될 수 있음을 설명한다.
[실시예 2]
[액체 냉각]
상기 기술된 바, 본 발명에 따른 하나의 실시예에 따르면, 렌즈 셀(52)은 액체 냉각조(liquid cooling bath)안에 배치되어 냉각된다. 렌즈는 이러한 공정에 따라, 하기의 조건하에서 큐어링 된다 : 렌즈 셀은 5.75D 전면 몰드, 7.50D 배면몰드 및 실리콘 고무 개스킷으로 되어 있다. 렌즈 성형 조성물은 17% CR-73, 20% TMPTA, 21% TTEGDA, 32% TRPGDA, 10% HDDMA, 0.0336% MBZF 및 0.0084 이르가큐어(Irgacure) 184이다. 이러한 생성물의 중앙 두께는 2.4㎜이다. 렌즈 몰드 공동(82)은 렌즈 성형재로 채워지고 렌즈 셀은 0℃에서 85% HO 와 15% 프로필렌 글리콜을 함유한 조안에서 지지되는 스테이지 위에 놓여졌다. 자외선 램프의 삼각형 배열은 유용하고 투사된 광 세기는 상부에서는 2.8㎽/㎠ 이고, 하부에서는 1.5㎽/㎠이었다. 렌즈 셀은 10분간 조사되었고 생성물인 렌즈는 촛점 도수가 -1.80D로 측정되었다. 렌즈는 몰드에서 탈형되지 않고 우수한 스트레스 패턴을 보여준다. 쇼어(Shore) D 경도는 67이었다.
[실시예 3]
[개스킷 큐어링의 통과]
상기 기술된 바, 본 발명의 하나의 예에 따라서, 렌즈 성형재는 오직 개스킷을 통과하는 자외선 조사에 의해 중합되어질 수 있다. 렌즈 성형재는 26% CR-73, 25% HDDMA, 16% TMPTA, 15% TTEGDA, 16% TRPGDA, 2% 스티렌, 0.03% 아르가큐어(Irgacure) 184 및 0.3ppm 의 더모프라스트 블루였다. 이러한 기술에 따라서, -4.25D 렌즈를 제조하기 위하여 배열된 소프트 실리콘 고무 개스킷을 포함하는 렌즈 셀은, 렌즈 셀(52)의 개스킷(80)에서 대략 평균 2㎽/㎠의 광 세기를 생성하기 위해 렌즈 셀로부터의 일정거리에 위치한 실바니아 형광 F-15 8T/2052 램프의 원통형 배열의 중앙에 위치한다. 샘플(Sample)은 40분동안 조사되었고, 조사한지 13분뒤에는 16파운드의 압력이 걸렸다. 후에 압력은 전체적으로 21.5 파운드로 증가하였다. 렌즈는 몰드에서 탈형되지 않고, 우수한 스트레스 패턴과 바람직한 옵틱(optic)을 주었다.
[실시예 4]
[감소된 온도 큐어링]
히드로퀴논과 메틸에틸히드로퀴논은 몇몇의 디아크릴레이트 및/또는 사르토머(Sartomer)로 부터 얻은 트리아크릴레이트 화합물에 존재하는 안정제였다. 안정제는 큐어링의 속도와 양에 영향을 끼치므로 이의 함량을 최소화하는 것이 바람직하다. 만약 과량의 안정제가 첨가되면, 일반적으로 과량의 광 개시제가 또한 첨가되어야만 한다.
광 조건 : 샘플의 플레인(plane)에서 측정된 값 : ㎽/㎠
공기의 흐름 : 매니폴드(manifold) 당 9.6 표준 입방 피트( ; CFM)/전체 샘플 19.2 CFM
공기의 온도 : 4.4℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평 립(lip)과 중앙 두께가 2.2㎜인 초기 공동을 제공하기에 충분한 수직 립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE6035 실리콘 고무
충 전 : 몰드를 깨끗이 한 후 개스킷과 조립했다. 몰드/개스킷 조립품은 두개의 몰드가 약 1㎏의 압력으로 개스킷 립에 압력을 받아 고정되도록 고정장치 위에 일시적으로 위치시켰다. 약 27.4g의 모노머 블랜드(blend)를 공동안으로 충전시키기 위해 개스킷의 상부 가장자리를 벗겼다. 다시 개스킷의 상부 가장자리를 제자리로 붙이고 초과된 모노머는 소규모의 아스피레이팅(aspirating) 기구에 의한 진공 처리로 제거했다. 이때 몰드의 비캐스팅 표면 위로 모노머가 떨어지는 것을 피하는 것이 좋은데, 이는 이때 생성된 적하물에 의해 자외선이 국부적으로 조사되어 최종 생성물의 광학적인 뒤틀림을 야기할 수 있기 때문이다.
큐어링 : 샘플은 상기의 조건하에서 15분동안 조사되고 이를 큐어링실에서 꺼낸다. 렌즈와 볼록 몰드의 접합점에 고강도의 충격을 가하여 몰드와 큐어링된 렌즈를 분리시켰다. 그런 다음 샘플은 10분동안 110℃의 통상의 중력 타잎의 열 오븐에서 포스트 큐어링되고, 꺼낸 다음 실온으로 냉각시켰다.
결 과 : 생성물인 렌즈는 직경 72㎜, 중앙두께 2.0㎜ 및 가장자리두께 9.2㎜로 측정됐다. 촛점 도수는 ~5.05 디옵터로 측정됐다. 렌즈는 물처럼 투명(water-white)하고, 헤이즈(haze)가 거의 없었으며, 전체 가시광선의 94%를 통과시켰으며, 전반적으로 바람직한 옵틱을 주었다. 쇼어(Shord) D 경도는 약 80 이었다. 샘플은 ANSI 280.1-1987, 4. 6. 4 시험 과정에 따라 50인치 높이에서 떨어진 1인치의 강철공에 의한 충격을 견뎌냈다.
[실시예 5]
[감소된 온도 큐어링]
공기 흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기 온도 : 4.4℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평 립과 중앙 두께가 1.9㎜의 초기 공동을 제공하기에 충분한 수직 립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무
충 전 : 몰드를 깨끗이 한 후 개스킷과 조립했다. 몰드/개스킷 조립품은 두개의 몰드가 약 1㎏의 압력으로 개스킷 립에 압력을 받아 고정되도록 고정장치 위에 일시적으로 위치시켰다. 약 15.1g의 모노머 블랜드를 공동안으로 충전시키기 위해 개스킷의 상부 가장자리를 벗긴다. 다시 개스킷의 상부 가장자리를 제자리로 붙이고 초과된 모노머는 소규모의 아스피레이팅 기구에 의한 진공처리로 제거한다. 이때 몰드의 비캐스팅된 표면 위로 모노머가 떨어지는 것을 피하는 것이 좋은데, 이는 이때 생성된 적하물에 의해 자외선이 공동안의 모노머 상에 매우 강하게 국부적으로 조사되어 생성물의 광학적인 뒤틀림을 야기할 수 있다.
큐어링 : 샘플은 상기의 조건하에서 15분동안 조사되고 이를 큐어링실에서 꺼낸다. 렌즈와 볼록몰드의 접합점에 고강도의 충격을 가하여 주형과 큐어링된 렌즈를 분리시켰다. 그런 다음 샘플은 10분동안 110℃의 통상의 중력 타잎의 열 오븐에서 포스트 큐어링되고, 꺼낸 다음 실온으로 냉각시켰다.
결 과 : 생성물인 렌즈는 직경 73㎜, 중앙 두께 1.7㎜ 및 가장자리 두께 4.3㎜로 측정되었다. 촛점도수는 ~1.90 디옵터로 측정되었다. 렌즈는 물처럼 투명하고, 헤이즈가 없었으며, 전체 가시광선의 94%를 통과시켰고, 전반적으로 바람직한 옵틱을 주었다. 쇼어 D 경도는 81이었다. 샘플은 ANSI 280.1-1987,4. 6. 4 시험 과정에 따라 50인치 높이에서 떨어진 7/8 인치의 강철공에 의한 충격을 견뎌냈다.
[실시예 6]
[감소된 온도 큐어링]
공기 흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기온도 : 12.3℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평 립과 중앙 두께가 2.2㎜인 초기 공동을 제공하기에 충분한 수직의 릴을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무.
충 전 : 몰드를 깨끗이 한 후 개스킷과 조립했다. 몰드/개스킷 조립품은 두개의 몰드가 약 1㎏의 압력으로 개스킷 립에 압력을 받아 고정되도록 고정장치 위에 일시적으로 위치시켰다. 약 27.4g의 모노머 블랜드를 공동안으로 충전시키기 위해 개스킷의 상부 가장자리를 벗긴다. 다시 개스킷의 상부 가장자리를 제자리로 붙이고 초과된 모노머는 소규모의 아스피레이팅 기구에 의한 진공처리로 제거한다. 이때 몰드의 비캐스팅 표면 위로 모노머가 떨어지는 것을 피하는 것이 좋은데, 이는 이때 생성된 직하물에 의해, 자외선의 공동안의 모노머상에서 매우 강하게 국부적으로 조사되어 생성물의 광학적인 뒤틀림을 야기할 수 있다.
큐어링 : 샘플은 상기의 조건하에서, 15분동안 조사되고, 이를 큐어링실에서 꺼낸다.
결 과 : 샘플은 전면 몰드로부터 조기 탈형된 것으로 발견됐다. 샘플은 또한 가장자리를 따라서 열 거품을 보여주었다.
[실시예 7]
[감소된 온도 큐어링]
공기흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기온도 : 12.3℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평 립과 중앙 두께가 1.9㎜의 초기 구멍을 제공하기에 충분한 수직의 립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무
충 전 : 몰드를 깨끗이 한 후 개스킷과 조립한다. 몰드/개스킷 조립품은 두개의 몰드가 약 1㎏의 압력으로 개스킷 립에 압력을 받아 고정되도록 고정장치 위에 일시적으로 위치시켰다. 약 15.1g의 모노머 블랜드를 공동안으로 충당시키기 위해 개스킷의 상부 가장자리를 벗긴다. 다시 개스킷의 상부 가장자리를 제자리로 붙이고 초과된 모노머는 소규모의 아스피레이팅 기구에 의한 진공처리로 제거한다. 이때 몰드의 비캐스팅 표면 위로 모노머가 떨어지는 것을 피하는 것이 좋은데, 이는 이때 생성된 적하물에 의해 자외선이 공동안의 모노머상에서 매우 강하게 국부적으로 조사되어 생성물의 광학적인 뒤틀림을 야기할 수 있다.
큐어링 : 샘플은 상기의 조건하에서 15분간 조사되고 이를 큐어링실에서 꺼낸다. 렌즈와 볼록 주형의 접합점에 고강도의 충격을 가하여 주형과 큐어링된 렌즈를 분리시켰다. 그런 다음 샘플은 10분동안 110℃의 통상의 중력 타잎의 열 오븐에서 포스트 큐어링되고, 꺼낸 다음 실온으로 냉각시켰다.
결 과 : 생성물인 렌즈는 직경 73㎜, 중앙두께 1.7㎜ 및 가장자리 두께 4.3㎜로 측정되었다. 촛점도수는 ~1.90 디옵터로 측정되었다. 렌즈는 물처럼 투명하고, 헤이즈가 없었으며, 전체 가시광선의 94%를 통과시켰고, 전반적으로 바람직한 옵틱을 주었다. 쇼어 D 경도는 81이었다. 샘플은 ANSI 280.1 -1987, 4.6.4 시험 과정에 따라 50인치 높이에서 떨어진 7/8인치의 강철공에 의한 충격을 견뎌냈다.
[실시예 8]
[감소된 온도 큐어링]
공기흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기온도 : 12.2℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평 립과 중앙 두께가 2.2㎜의 초기 공동을 제공하기에 충분한 수직립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무
충 전 : 몰드를 깨끗이 한 후 개스킷과 조립했다. 몰드/개스킷 조립품은 두개의 몰드가 약 1㎏의 압력으로 개스킷 립에 압력을 받아 고정되도록 고정장치 위에 일시적으로 위치시켰다. 약 27.4g의 모노머 블랜드를 공동안으로 충전시키기 위해 개스킷의 상부 가장자리를 벗겼다. 다시 개스킷의 상부 가장자리를 제자리로 붙이고 초과된 모노머는 소규모의 아스피레이팅 기구에 의한 배큠처리로 제거한다. 이때 몰드의 비캐스팅 표면 위로 모노머가 떨어지는 것을 피하는 것이 좋은데, 이는 이때 생성된 적하물에 의해 자외선이 공동안의 모노머상에 매우 강하게 국부적으로 조사되어 생성물의 광학적 뒤틀림을 야기할 수 있다.
큐어링 : 샘플은 상기의 조건하에서 15분동안 조사되고 이를 큐어링실에서 꺼낸다. 렌즈와 볼록몰드의 접합점에 고강도의 충격을 가하여 몰드와 큐어링된 렌즈를 분리시켰다. 그런 다음 샘플은 10분동안 110℃의 통상의 중력 타잎의 열 오븐에서 포스트 큐어링되고 꺼낸 다음 실온에서 냉각시켰다.
결 과 : 생성물인 렌즈는 직경 72㎜, 중앙두께 2.0㎜ 및 가장자리 두께 9.2㎜로 측정되었다. 촛점 도수는 ~5.05 디옵터로 측정되었다. 렌즈는 물처럼 투명하고, 헤이즈가 없었으며, 전체 가시광선의 94%를 통과시켰고, 전반적으로 바람직한 옵틱을 주었다. 쇼어 D 경도는 80.5이었다. 샘플은 ANSI 280.1-1987, 4.6.4 시험과정에 따라 50인치 높이에서 떨어진 1인치의 강철공에 의한 충격을 견뎌냈다.
[실시예 9]
[감소된 온도 큐어링]
공기흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기온도 : 22.2℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평 립과 중앙 두께가 1.9㎜의 초기 공동을 제공하기에 충분한 수직의 립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무
충 전 : 몰드를 깨끗이 한 후 개스킷과 조립했다. 몰드/개스킷 조립품은 두개의 몰드가 약 1㎏의 압력으로 개스킷 립에 압력을 받아 고정되도록 고정장치 위에 일시적으로 위치시켰다. 약 15.1g의 모노머 블랜드를 공동안 넣기 위해 개스킷의 상부 가장자리를 벗긴다. 다시 개스킷의 상부 가장자리를 제자리로 붙이고 초과된 모노머 소규모의 아스피레이팅 기구에 의한 진공처리로 제거한다. 이때 몰드의 비캐스팅된 표면 위로 모노머가 떨어지는 것을 피하는 것이 좋은데 이는 이때 생성된 적하물에 의해 자외선이 공동안의 모노머상에 매우 강하게 국부적으로 조사되어 생성물의 광학적인 뒤틀림을 야기할 수 있다.
큐어링 : 샘플은 상기의 조건하에서 15분동안 조사되고 이를 큐어링실에서 꺼낸다. 렌즈와 블록몰드의 접합점에 고강도의 충격을 가하여 몰드와 큐어링된 렌즈를 분리시켰다. 그런 다음 샘플은 부가된 10분동안 110℃의 통상의 중력 타잎의 가열 오븐에서 포스트 큐어링되고, 꺼낸 다음 실온에서 냉각시켰다.
결 과 : 생성물인 렌즈는 직경 73㎜, 중앙두께 1.7㎜ 및 가장자리 두께 4.3㎜로 측정되었다. 촛점 도수는 ~1.87 디옵터로 측정되었다. 렌즈는 물처럼 투명했고, 헤이즈가 없었으며, 전체 가지광선의 94%를 통과시켰고, 전반적으로 바람직한 옵틱을 주었다. 쇼어 D 경도는 83이었다. 샘플은 ANSI 280.1-1987, 4.6.4 시험과정에 따라 50인치 높이에서 떨어진 1인치의 강철공에 의한 충격을 견뎌냈다.
[실시예 10]
[감소된 온도 큐어링]
공기흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기온도 : 22.2℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평립과 중앙 두께가 2.2㎜의 초기 공동을 제공하기에 충분한 수직의 립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무
충 전 : 몰드를 깨끗이 한 후 개스킷과 조립했다. 몰드 개스킷 조립품은 두개의 몰드가 약 1㎏의 압력으로 개스킷 립에 압력을 받아 고정되도록 고정장치 위에 일시적으로 위치시켰다. 약 27.4g의 모노머 블랜드를 공동안에 충전시키기 위해 개스킷의 상부 가장자리를 벗긴다. 다시 개스킷의 상부 가장자리를 제자리로 붙이고 초과된 모노머는 소규모의 아스피레이팅 기구에 의한 진공처리로 제거한다. 이때 몰드의 비캐스팅 표면 위로 모노머가 떨어지는 것을 피하는 것이 좋은데, 이는 이때 생성된 적하물에 의해, 자외선이 공동안의 모노머상에 매우 강하게 국부적으로 조사되어 생성물의 광학적인 뒤틀림을 야기할 수 있다.
큐어링 : 샘플은 상기의 조건하에서 15분동안 조사되었고 이를 큐어링실에서 꺼낸다.
결 과 : 샘플은 조기 탈형된 상태로 발견되었다. 또한 가장자리에서 열 거품을 보여주었다.
[실시예 11]
[높은 세기의 UV 포스트 큐어-1 조성물]
여러개의 렌즈들이 물리적으로 동일한 몰드와 개스킷, 동일한 렌즈 성형 조성물 및 동일한 초기 UV 큐어링 조건하에서 준비되었다. 이러한 렌즈는 제2차 및/또는 제3차 UV 세기/시간과 온도/시간 조건의 다양한 조합에 따른다. 각 렌즈의 쇼어 D 경도와 충격 저항성은 표 2에서 나타내었다. 제2차 또는 제3차 UV 공급원은 중앙 증기 램프로 배열된 UVEXS CCU 큐어링실, 램프의 적외선(IR)을 50%로 감소시키는 조준된 이색의 반사기 및 2개의 선택가능한 출력 레벨이다. 저출력은 약 365㎚에서 대략 175㎽/㎠, 약 254㎚에서는 약 70㎽/㎠을 제공한다. 고출력은 약 365㎚에서 약 250㎽/㎠, 약 254㎚에서 약 100㎽/㎠를 제공한다. 초기의 큐어링 조건은 아래와 같다.
초기 큐어
공기흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기온도 : 4.8℃
개스킷 : 3㎜ 두께의 수평 립과 초기 공동의 중앙 두께를 2.4㎜로 제공하기에 충분한 수직 립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무
큐어링 : 샘플은 상기의 조건 하에서 15분간 조사시킨 뒤 큐어링실에서 꺼낸다. 몰드는 렌즈와 볼록 몰드 사이의 접합점에 고강도의 충격을 부여하여 큐어링된 렌즈로부터 분리된다. 그런 다음 샘플은 기술된 바대로 포스트 큐어링된다. 다른 방법이 지적되지 않는다면, 일정한 투과 능력이 큰 또는 고세기 UV 포스트 큐어링 시간/세기 량은 두번 적용되었다… 즉, 각각의 노출에 대하여 처음에는 볼록한 표면에서 및 다음엔 오목한 표면에서 적용되었다. 예로 적용량이 1.4초/저강도로 기술된다면, 렌즈의 전면은 낮은 세기 광선에서 1.4초 동안 노출되고 그런 다음 렌즈는 뒤집어서, 배면은 같은 세기의 광선에서 같은 시간 동안 노출된다는 것을 의미한다. CX라는 용어는 볼록을 의미하고 CC는 오목, HD는 쇼어 D 경도, 패스(pass)는 전술된 실시예(예, 실시예 9)에서 기술된 1인치(inch)의 강철공 충격 저항성 시험을 통과한 렌즈를 의미하며, 제2차 UV는 제1차 UV 포스트 큐어링 광(초기 큐어는 제1차 UV였다) 및 제3차 UV는 제2차 UV 포스트 큐어링 광을 의미한다. 시간단위는 분이며 초는 초로 나타낸다. 온도는 ℃로 표시한다.
[실시예 12]
[고세기 UV 포스트큐어-여러 조성물]
서로 다른 조성물들로 제조된 많은 렌즈가 물리적으로 동일한 몰드와 개스킷으로 및 동일한 초기 큐어링 조건하에서 제조되었다. 그런 다음 렌즈는 고정된 UV의 세기/시간과 온도/시간이 고정된 포스트큐어링 과정으로 들어간다. 아크릴 조성물은 사용하기 전에 오염물과 저해제를 제거하기 위해 알루미늄 컬럼을 통과시켜야 한다. 포스트 큐어 후 쇼어 D 경도에 대한 결과와 각 생성물의 충격 저항성은 표 3에 나타내었다.
사용되는 포스트 큐어 UV 공급원은 중앙증기램프로 배열된 UVEXS CCU 큐어링실, 램프의 적외선을 50%로 감소시키기 위한 조준된 이색 반사기, 및 두개의 선택가능한 출력 레벨이다. 저출력은 약 365㎚에서 대략 175㎽/㎠ 및 약 254㎚에서 70㎽/㎠를 제공한다. 고출력은 약 365㎚에서 약 250㎽/㎠ 및 약 254㎚에서 100㎽/㎠를 제공한다.
초기 큐어
공기흐름 : 매니폴드당 9.6CFM/전체 샘플 19.2CFM
공기온도 : 4.8℃
개스킷 : 3㎜두께의 수평 립과 초기 공동의 중앙 두께를 2.4㎜로 제공하기에 충분한 수직립을 지닌 제네랄 일렉트릭 SE 6035 실리콘 고무
큐어링 : 샘플은 상기 조건하에서 15분간 조사시킨뒤 큐어링실에서 꺼낸다. 몰드는 렌즈와 볼록몰드 사이의 접합점에 고강도의 충격을 부여하여 큐어링된 렌즈로부터 분리된다. 그런 다음 렌즈는 UVEXS 큐어리실에서 장치된 저출력 장치에 1차 노출시키므로 포스트 큐어링된다(몰드에서 탈형 시킨 후 각 면을 1.4초간) 샘플은 115℃의 가열 오븐에서 5분간 넣어 두고, 꺼낸 다음, 저출력 장치에서 포스트 큐어 UV에 따라 1.4초동안 다시 노출시킨다. 그런 다음 다시 115℃의 가열 오븐에서 5분간 넣어 둔다. 포스트 큐어 UV 조사는 각각을 노출시키기 위해 제1볼록면에 적용하고 그런 다음 오목면에 적용한다. 예로, 만약 조사량이 1.4초/저세기라면 이것은 렌즈의 전면이 1.4초동안 저세기에서 노출되고 그런 다음 뒤집고 배면은 동일한 세기 수준에서 동일한 시간동안 노출된다는 것을 의미한다. 각 렌즈의 충격 강도(I/R)는 다른 실시예에서 기술되어진, ANSI 표준 시험에 따른다. 렌즈를 1차로 직경 5/8인치의 강철공으로 시험하고, 직경 7/8인치의 강철용으로 시험하고, 그런 다음 직경 1인치의 강철공으로 시험하였다. 샘플이 충격에 대해 공의 최대 직경은 하기에 기술된다. CR-73은 비스페놀 에이 비스(알릴 카보네이트), MBZF는 메틸 벤조일포르메이트, Irg. 184는 이르가큐어 184를 의미한다.
각 렌즈에 대한 초기 UV 큐어링 시간은, MBZF와 이르가큐어 184를 포함한 TTEGDA만으로 이뤄진 조성물(초기 큐어링 시간은 20분), HDDMA와 MBZF만으로 이뤄진 조성물(초기 큐어링 시간은 45분), CR-73, TMPTA 및 MBZF만으로 이루어진 조성물(초기 큐어링 시간은 20분)을 제외하고 15분이다. 제조된 렌즈는 일반적으로 황변화와 헤이즈를 무시해도 좋은 물처럼 투명한 광학적으로 투명한 렌즈였다. 100% TMPTA와 98.6% TMPTA 렌즈는 약간 황색을 띠닌 반면 다른 렌즈와 같은 종류이다. 약간 황색을 띠는 렌즈의 조성물의 조성비는 조성물에 첨가되는 더모플라스트 블루(Thermoplast blue)의 효과적인 함량의 첨가로 감소된 황변을 갖는다.
일반적으로, 단일 성분(또는 초기 단일성분) 렌즈는 덜 바람직한 광학적 품질을 지녔다. 이들 렌즈의 몇몇은 렌즈의 일부 부위에서 가벼운 물결 모양을 보인다.
본 발명에 따른 제조방법, 장치 및 조성물은 여러가지 잇점을 제공하는 것이다. 예로, 본 발명의 어떤 실시예에 따라 플라스틱 광학 렌즈는 30분 이하에서 큐어링될 수 있다. 더우기, 본 발명의 어떤 실시예에 있어서, 렌즈 조성물은 얇은 렌즈의 생산을 위하여 통상적인 모노머 물질들보다 더욱 높은 굴절률을 지닌 모노머를 포함한다.
도면에서 특징적으로 지적되지는 않았어도, 다른 부가적인 및 필수적인 장치와 구조적 성분은 제공되어질 것이고, 상기 기술된 이들과 모든 조성물들은 완전하며 작동적인 시스템을 형성하기 위한 적절한 형태로 배열되고 지지된다는 것이다.
본 발명에서 발명의 정신과 영역에서 벗어나지 않고 본 발명에서 여러 변형이 제조될 것이다. 물론, 다른 변형들은 청구된 특허청구의 범위에 의해 한정된 발명을 따라서 이 분야에 대한 기술을 지닌자에 의해 제조될 수 있다.

Claims (45)

  1. 하기 (1)~(2) 단계를 포함함을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈 제조방법 : (1) 1.0~5.0㎜의 두께를 가진 제1몰드 부재와 1.0~5.0㎜의 두께를 가진 제2몰드 부재 사이의 부분으로 제한된 몰드 공동내로 중합가능한 렌즈 성형재를 배치시키고, (2) 0~20℃ 사이의 온도의 공기를 제1몰드 부재를 냉각시키기 위해 분당 1~30 표준 입방 피이트(0.028~0.850 표준입방미터)의 속도로 제1몰드 부재를 향해 접촉시키고, 제2몰드 부재를 냉각시키기 위해 분당 1~30 표준 입방 피이트(0.028~0.850 표준 입방미터)의 속도로 제2몰드 부재를 향해 접촉시켜 제1몰드 부재와 제2몰드 부재를 냉각시킴과 동시에 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 중 어느 하나 또는 둘 모두에 자외선을 조사시킴.
  2. 제1항에 있어서, 공기온도는 0~15℃임을 특징으로 하는 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 공기온도는 0~10℃임을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 공기온도는 3~8℃임을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 몰드 공동은 원통형이고 공동의 높이는 공동의 직경에 따라 변화되고, 자외선의 세기는 공동의 높이에 비례하여 변화됨을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 제1몰드 부재와 제2몰드 부재는 각각 하나의 면이 있고, 공기는 제1몰드 부재의 면과 제2몰드 부재의 면을 향하여 흐름을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 제1몰드 부재와 제2몰드 부재는 각각 중심과 가장자리가 있고, 공기는 제1몰드 부재의 가장자리에서 제1몰드 부재의 중심으로 흐르고, 제2몰드 부재의 가장자리에서 제2몰드 부재의 중심으로 흐름을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 제1몰드 부재에 접촉시키는 공기의 속도는 분당 4~20 표준 입방 피이트(0.113~0.566표준 입방미터)이고, 제2몰드 부재에 접촉시키는 공기의 속도는 분당 4~20 표준 입방 피이트(0.113~0.566표준 입방미터)임을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 제1몰드 부재에 접촉시키는 공기의 속도는 분당 9~15 표준 입방 피이트(0.225~0.423 표준 입방미터)이고, 제2몰드 부재에 접촉시키는 공기의 속도는 분당 9~15 표준 입방 피이트(0.255~0.423 표준 입방미터)임을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재는 두께가 2.0~4.0㎜임을 특징으로 하는 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재는 두께가 2.5~3.5㎜임을 특징으로 하는 제조방법.
  12. 하기 (1)~(2) 단계를 포함함을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈 제조방법; (1) 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 사이의 부분으로 제한된 몰드 공동 내로 중합 가능한 렌즈 성형재를 배치시키고, 여기서 공동은 원하는 곡률과는 다른 이론 곡률을 가지며, (2) 원하는 곡률을 갖는 렌즈를 성형하기 위해 성형재를 경화시킬 목적으로 상기 공동내의 성형재의 일부와 성형재의 다른 일부에 서로 다른 세기의 자외선이 조사되도록 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 중 어느 하나 또는 둘 모두를 향해 자외선을 조사시킴.
  13. 제12항에 따른 플라스틱 렌즈 제조방법에 렌즈 탈형 단계와 렌즈 가열 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 가열은 원하는 곡률을 갖는 렌즈를 성형하기 위한 것임을 특징으로 하는 제조방법.
  15. 제12항에 있어서, 자외선의 세기는 원하는 곡률을 갖는 렌즈를 성형하기 위해 성형재가 경화되도록 제1몰드 부재 또는 제2몰드 부재의 지름에 따라 변화시킴을 특징으로 하는 제조방법.
  16. 하기 (3)~(5) 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 제1항에 따른 플라스틱 렌즈 제조방법 : (3) 몰드 부재중 하나 또는 둘 모두로부터 렌즈를 탈형시키고, (4) 렌즈에 360~370㎚의 파장 범위에서 150~300㎽/㎠, 250~260㎚의 파장범위에서 50~150㎽/㎠의 세기로 자외선을 이차 조사시키고, (5)를 렌즈를 가열시킴.
  17. 제16항에 따른 제조방법에 부가적으로 렌즈에 자외선을 3차로 조사시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈 제조방법.
  18. 제17항에 따른 제조방법에 부가적으로 렌즈에 3차 자외선 조사 후 렌즈를 가열시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 플라스틱 제조방법.
  19. 제16항에 있어서, 몰드부재에 1차로 조사된 자외선의 총세기는 10㎽/㎠ 이하 임을 특징으로 하는 제조방법.
  20. 제16항에 있어서, 렌즈는 65~180℃의 온도로 가열시킴을 특징으로 하는 제조방법.
  21. 제16항에 있어서, 렌즈는 30분 이하로 가열시킴을 특징으로 하는 제조방법.
  22. 제16항에 있어서, 2차로 조사된 자외선은 1분 이하 동안 렌즈에 조사됨을 특징으로 하는 제조방법.
  23. 제17항에 있어서, 3차로 조사된 자외선의 세기는 360~370㎚의 파장 범위에서 150~300㎽/㎠이고, 250~260㎚의 파장 범위에서 50~150㎽/㎠임을 특징으로 하는 제조방법.
  24. 제17항에 있어서, 3차로 조사된 자외선은 1분 이하 동안 렌즈에 조사됨을 특징으로 하는 제조방법.
  25. 제18항에 있어서, 렌즈는 3차로 렌즈에 자외선을 조사한 후 65~180℃의 온도로 가열시킴을 특징으로 하는 제조방법.
  26. 제18항에 있어서, 렌즈는 삼차로 렌즈에 자외선을 조사 후 30분 이하 동안 가열시킴을 특징으로 하는 방법.
  27. 하기 (1)~(5)를 포함함을 특징으로 하는 플라스틱 렌즈 제조장치 ; (1) 1.0~5.0㎜의 두께를 갖는 제1몰드 부재, (2) 제1몰드 부재와 공간을 두고 분리된 1.0~5.0㎜의 두께를 갖는 제2몰드 부재와, 제1몰드 부재와 제2몰드 부재가 한정하는 몰드 공동, (3) 자외선을 발생시키고, 사용중인 제1몰드 부재와 제2몰드 부재의 어느 하나 또는 둘 모두에 자외선을 조사시키기 위한 자외선 발생기, (4) 자외선 발생기와 제1몰드 부재 사이 및 자외선 발생기와 제2몰드 부재 사이에 배치된 자외선 필터; 및 (5) 사용중인 제1몰드 부재와 제2몰드 부재에 0~20℃ 온도의 냉각 공기를 동시에 접촉시키기 위한 디스트리뷰터, 상기 디스트리뷰터는 몰드 부재를 냉각하기 위해 제1몰드 부재와 제2몰드 부재를 향해 분당 1~30 표준 입방 피이트(0.028~0.850표준 입방미터)의 속도로 냉각 공기를 공급하도록 구성되어 있음.
  28. 제27항에 있어서, 공기의 온도는 0~15℃임을 특징으로 하는 제조장치.
  29. 제27항에 있어서, 공기의 온도는 0~10℃임을 특징으로 하는 제조장치.
  30. 제27항에 있어서, 공기의 온도는 3~8℃임을 특징으로 하는 제조장치.
  31. 제27항에 있어서, 몰드 공동은 원통형이고, 몰드 공동의 높이는 몰드 공동의 직경에 따라 변화됨을 특징으로 하는 제조장치.
  32. 제27항에 있어서, 필터는 사용되는 동안 자외선이 몰드 공동의 높이에 비례해서 변화되는 세기로 자외선이 조사되도록 위치시킴을 특징으로 하는 제조장치.
  33. 제27항에 있어서, 몰드 부재는 각각의 면을 지니며, 디스트리뷰터는 사용되는 동안 몰드 부재면으로 공기를 분산시키도록 연결되어 있음을 특징으로 하는 제조장치.
  34. 제27항에 있어서, 몰드 부재는 각각 가장자리의 면이 있고, 디스트리뷰터는 사용하는 동안 제1몰드 부재의 가장자리에서 제1몰드 부재의 중심쪽으로, 그리고 제2몰드 부재의 가장자리에서 제2몰드 부재의 중심쪽으로 공기를 분산시키도록 연결되어 있음을 특징으로 하는 제조장치.
  35. 제27항에 있어서, 필터는 사용하는 동안 몰드 부재의 가장자리에 이르는 자외선의 세기에 비례하여 몰드 부재의 중심에 이르는 자외선 세기를 감소시키기 위한 불투명 물질의 디스크를 포함함을 특징으로 하는 제조장치.
  36. 제27항에 있어서, 필터는 사용하는 동안 몰드 부재의 중심에 이르는 자외선 세기에 비례하여 몰드 부재의 가장자리에 이르는 자외선 세기를 감소시키기 위한 불투명 물질의 링을 포함함을 특징으로 하는 제조장치.
  37. 제27항에 있어서, 필터는 필터에 프린트된 다수의 자외선 흡수 형상을 갖는 투명한 시이트 물질을 포함함을 특징으로 하는 제조장치.
  38. 제37항에 있어서, 자외선 흡수 형상의 단위 면적당 밀도는 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 사이의 최대의 거리에 상응하는 점에서는 최소이고, 자외선 흡수 형상의 단위 면적당 밀도가 제1몰드 부재와 제2몰드 부재 사이의 최소 거리에 상응하는 점에서는 최대임을 특징으로 하는 제조장치.
  39. 제27항에 있어서, 디스트리뷰터는 원통형보어를 가지며, 보어는 이의 원주에 배치된 다수의 개구를 갖는 공기 분출구(air jet)를 포함함을 특징으로 하는 제조장치.
  40. 제39항에 있어서, 공기 분출구에 있는 개구의 평균 직경은 보어의 원주에 따라 변화됨을 특징으로 하는 제조장치.
  41. 제39항에 있어서, 공기 분출구는 공기 입구를 포함하고, 개구의 직경은 공기 입구에 인접한 곳에서 최소이고, 개구의 직경은 최소 직경을 갖는 보어에 대향된 보어의 원주를 따라 있는 점에서 최대임을 특징으로 하는 제조장치.
  42. 제27항에 있어서, 디스트리뷰터는 사용하는 동안 제1몰드 부재를 냉각시키기 위해 제1몰드 부재를 향해 분당 4~20 표준 입방 피이트(0.113~0.566표준 입방미터)와 제2몰드 부재를 냉각시키기 위해 제2몰드 부재를 향해 분당 4~20 표준 입방 피이트(0.113~0.566 표준 입방 미터)로 분산시키기에 적합한 것임을 특징으로 하는 제조장치.
  43. 제27항에 있어서, 디스트리뷰터는 사용하는 동안 제1몰드 부재를 냉각시키기 위해 제1몰드 부재를 향해 분당 9~15 표준 입방 피이트(0.255~0.423 표준 입방 미터)와 제2몰드 부재를 냉각시키기 위해 제2몰드 부재를 향해 분당 9~15 표준 입방 피이트(0.255~0.423표준 입방미터)로 분산시키기에 적합한 것임을 특징으로 하는 제조장치.
  44. 제27항에 있어서, 몰드 부재는 두께가 2.0~4.0㎜인 것임을 특징으로 하는 제조장치.
  45. 제27항에 있어서, 몰드 부재는 두께가 2.5~3.5㎜인 것임을 특징으로 하는 제조장치.
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