KR100399250B1

KR100399250B1 - 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 및 제조방법

Info

Publication number: KR100399250B1
Application number: KR10-2001-0053071A
Authority: KR
Inventors: 김수진
Original assignee: 김수진
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-09-26
Also published as: US20040263777A1; EP1435015A1; JP2005500925A; KR20030019767A; EP1435015A4; CN1578925A; WO2003019270A1

Abstract

선글라스에 얼마만큼의 색조를 첨가해야만 밝은 곳을 볼 때 눈이 부시지 않고, 어두운 곳을 볼 때 침침하게 보이는 현상이 없어질까? 정답이 없는 질문이다. 밝은 곳을 눈부시지 않게 보고자 기준을 잡고 색조를 부여했다면 짙은 색을 첨가했을 터이니까 어두운 곳에서 침침할 것이요, 반대로 어두운 곳을 침침하지 않게 보고자 기준을 잡아 색조를 부여했다면 보다 옅은 색을 첨가했을 터이니까 밝은 곳에서 눈이 부실 수 밖에 없다. 즉 고정된 색조를 가진 선글라스 렌즈로는 양쪽을 모두 다 편안하게 볼 수가 없다.

①일반 선글라스는 현재 잘 알려진 바와 같이 유리나 투명 프라스틱 소재에 색깔을 부여하여 착색의 효과에 의해 눈부심을 막는 기능과 자외선 흡수제(Absorbent)를 렌즈에 혼입하여 태양광선 속의 자외선이 안구에 도달하지 못하도록 막아주는 기능을 목적으로 사용되고 있다.

그런데 착색 선글라스는 실내나 터널 등 어두운 공간에서는 시야가 너무 어두워지는 문제가 생긴다. 그래서 태양광선의 자외선에 반응하여 야외공간에서는 광 가역성 변색(Photochromic) 화합물에 의한 작용으로 렌즈가 보다 어두워지고, 실내나 터널등 자외선이 없는 공간에서는 렌즈의 색이 보다 밝아지는 ②광 가역성 변색 선글라스 렌즈가 시판되고 있다.

그런데, 이러한 렌즈는 ①일반 착색 선글라스이거나 또는 ②광 가역성 변색 선글라스이거나 모두다 도로와 차량, 기타 반사체로부터 반사 굴절되면서 시야로들어오는 편광화 된 눈부신 반사광선 즉, 간섭광선(횡파: Transverse wave)을 차단할 수가 없다.

한편, ③편광렌즈는 ① ②렌즈가 갖고 있는 기능도 갖고있지만 아울러 도로와 차량, 기타 반사체로부터 반사 굴절되면서 시야로 들어오는 편광화 된 눈부신 간섭광선을 수직의 그물 구조로 된 편광판이 렌즈 사이에 내장되어 있어서 횡파 반사를 차단하는 효과가 더 나타나 ① ② 의 소재보다 한 단계 더 진보된 선글라스 렌즈소재로 각광 받고 있다.

그런데, ③편광렌즈는 필수적으로 생산당시 PVA((Polyvinylalchohol)에 일정한 농도의 요오드(Iodine)로 염착 처리하는 과정을 거치게 되는데 이렇게 염착 처리한 결과 색도가 고정되어있기 때문에 터널이나 실내공간에서 사물이나 시야가 어둡게 보이는 현상이 일어나는 단점이 있다.

본 발명은 ③편광렌즈가 가지고 있는 단점과 ②광가역성 변색(Photochromic) 렌즈가 가지고 있는 단점을 상호 보완해서 편광렌즈의 장점과 광 가역성 변색(Photochromic) 렌즈가 가지고 있는 장점을 상호취하여 새로운 발명을 이루고자 한다.

즉, 햇빛 속에서 ① ② 소재가 차단하지 못하는 도로와 차량, 기타 반사체로부터 반사 굴절되면서 시야로 들어오는 편광화된 눈부신 간섭광선을 차단하는 효과를 볼 수 있으면서도, 터널이나 실내공간에서도 사물이나 시야가 어둡게 보이지 않는 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 및 제조방법{Photochromic power of sunglasses lens for light-polarizing and method of making same}

본 발명은 고품질 고부가가치의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈를 경제적으로 대량 제조하는 제조방법 및 이로 인해 생산된 광 가역성 변색(Photochromic) 도수 편광 선글라스 렌즈에 관한 것이다. 선글라스는 눈부심을 방지하기 위해서 또는 자외선, 유해광선 등을 차단하기 위해서 착용하는데, 일반적으로 알려진 렌즈종류 로는 ① 착색 유리렌즈 ② 착색 프라스틱 렌즈 ③ 광 가역성 변색 유리렌즈 (미국 코닝 그라스 워크스 제품) ④ 편광 유리 렌즈( 미국 폴라로이드 코포레이션 제품) 그리고, ⑤ 편광 세룰로오즈 아세테이트 필림 (일본 구라레이 제품 등)등이 지금까지 일반적으로 사용되고 있다.

이중 ① ② 소재는 단지 사물과 시야를 착색의 효과로 어둡게 보이는 효과와 자외선 흡수제(Absorbent)를 포함시켜서 자외선의 투과를 억제하는 기능만을 지니고 있어서 햇빛이 비추는 야외 공간에서는 사용할 수 있으나 터널이나 실내공간에서 사물이나 시야가 어둡게 보이는 단점이 있다. 특히 운전중일 경우 대단히 위험해지게 된다. 그래서 자외선에 반응하는 ③ 광 가역성 변색 렌즈가 발명되어 시판되고 있으나 도로와 차량, 기타 반사체로부터 반사 굴절되면서 시야로 들어오는 편광화 된 눈부신 반사광선 즉, 간섭광선(횡파: Transverse wave)을 차단할 수가 없는 단점을 가지고 있다.

또한, ④ ⑤ 소재는 ① ② ③ 소재가 갖고 있는 기능은 물론이고 아울러 도로와 차량, 기타 반사체로부터 반사 굴절되면서 시야로 들어오는 편광화 된 눈부신 간섭광선을 수직의 그물 구조로 된 편광판이 렌즈 사이에 내장되어 있어서 횡파 반사를 차단하는 효과가 더 나타나 ① ② ③ 의 소재보다 한 단계 더 진보된 선글라스 렌즈소재로 각광 받고 있다.

본 발명은 편광렌즈가 가지고 있는 단점과 광 가역성 변색(Photochromic) 렌즈가 가지고 있는 단점을 상호 보완해서 편광렌즈의 장점과 광 가역성 변색 렌즈가 가지고 있는 장점을 상호 취하여 새로운 발명을 이루고자 한다.

본 발명을 설명하기 위해서 두 가지 분야에 대한 이해가 필요한데, 첫째 광 가역성 변색 (Photochromic)분야와 둘째 편광에 관한 분야에 대한 이해이다. 우선 광 가역성 변색 (Photochromic)에 대하여 설명하고 편광에 관하여 설명하기로 한다.

일반적으로, 외부자극에 대해 물질 자신의 색상이 가역적으로 변하는 현상을 크로미즘(chromism)이라 하며, 이러한 자극원으로 열, 빛, 전기, 용매 등이 알려져 있다.

크로미즘의 종류로는 열에 의해 색상이 가역적으로 변화하는 현상인 더모크로미즘(thermochromism)(예, 감열염료), 빛 특히 자외선에 의해 색상이 가역적으로 변화하는 현상인 포토크로미즘(photochromism)(예, 조광(調光)유리), 전기에 의해 색상이 가역적으로 변화하는 현상인 일렉트로크로미즘(electrochro-mism) (예, 액정 디스플레이(Liquil crystal display), 용매에 의해 색상이 가역적으로 변화하는 현상인 솔베이토크로미즘(solvatochromism)(예, pH지시약) 등이 있다. 이러한 크로미즘 현상가운데 포토크로미즘은 광의 조사 유무에 따라 작동되므로 본 발명의 광가역성 플라스틱 및 렌즈 예컨데 안과용 렌즈같은 안과용 재료나 광학재료, 선글라스렌즈, 스키안경, 차양, 카메라렌즈 및 훨터 같은 것을 제조하는데 사용될 수 있다. 여기서 사용된 "광학재료"란 렌즈 및 투명체를 포함한다.

광의 조사와 차단에 의해 가역적으로 색상이 변화하는 포토크로믹 재료에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 대한민국 특허 0142804 호, 특허 0145266 호, 특히 미국특허 3,562,172,3,578,602, 4,215,010 및 4,342,668에 공지된 바와 같은 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물은 특히 선글라스와 안과용 렌즈에 유용한 것으로 나타난다. 이런 결정형태의 또는 투명한 매체중 용액이나 분산액 형태의 광 가역성 변색 화합물은 태양광선이나 자외선에 노출되었을 때 무색으로 부터 금방 청색으로 변하며 암소에 두거나 강한 자외선조사가 없는 상태에서는 원래색으로 되돌아온다.

그 중 스피로벤조피란 화합물은 광변색성, 광전도성, 감광특성, 광메모리 특성을 갖고 있어서 표시 소자나 광소자에도 많은 응용이 기대되고 있는 화합물이다. 이에따라 광 변색성을 나타내는 특정의 벤조피란 및 나프토피란을 비롯한 일련의 피란 유도체 (미국 특허 제3,567,605호 및 미국특허 제5,238,981호), 스피로아다만탄 기가 벤조피란 또는 나프토피란 고리의 2-위치에 결합된 일련의 광호변성 스피로피란 유도체 (유럽 특허공개 제246,114호, 유럽 특허공개 제250,193호), 스피로옥사진 화합물(일본 공개특허 평 3-81278호, 한국 특허공보 92-8620호, EP 0432 841 A2호, EP 0600 669 A1호, EP 0600688 A1호)이 알려져 있다.

스피로벤조피란 화합물은 스피로옥사진에 비해 합성이 간단한 장점을 가지고 있다. 공지의 화합물로는 니트로기,술폰산기, 히드록시기 등이 치환되어 있는 스피로벤조피란 화합물(일본 공개특허 공보 평 3-20626호, 일본 공개특허 공보평2-264246호, 일본 공개특허 공보 평4-116545호, 일본 공개특허 공보 평 4-116546호, EP 0414 476 A1호, EP 0483 542 A1호, EP 0502 506 A1호)이 있다.

본 발명에 적용하기에 적합한 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물과 스피로 벤조피렌 화합물을 광 가역성 변색제품으로 이용하기 위해 고분자 재료화하는 방법으로서는 모노머에 스피로(인돌린)나프톡사진 또는 스피로 벤조피렌 화합물유도체를 첨가한 후 그 중합체를 성형하거나, 직접 고분자에 섞은 다음 용융 성형한다. 이 경우 성형가공온도에서의 내열성, 고분자재종류, 상용성, 광안정제와 산화방지제 및 각종 첨가제, 그리고 대기중의 공기 등의 요인을 고려할 필요가 있다. 이때 이용되는 고분자 재료로서는 폴리메타아크릴계, 셀롤로스계, 폴리비닐부티랄계, 폴리에스터계, 폴리스티렌계 등이 폭넓게이용되고 있다. 스피로(인돌린)나프톡사진류를 광 가역성 변색 제품으로 이용한 예로는 고분자 재료화해서 광량조절 목적으로 필름 또는 얇은 판상의 재료를 플라스틱 선글라스, 스키용 안경, 햇빛 가리개, 자동차나 건물창에 사용한 예가 있다.

광 가역성 변색 성질을 갖는 스피로 벤조피렌 화합물은 하기의 화학식 1 과2 로 나타낼 수 있다.

상기 식에서,

R1은 수소원자 또는 탄소수 1-22의 알킬, 또는 수소원자, 할로겐기, 히드록시기, 글리시독시기, 아민기, 비닐기, 에폭시기, 메타아크릴기, 아크릴기, 아미노기 또는 머켑토기로 치환된 탄소수 1-22의 알킬, 탄소수 1-22의 알케닐, 탄소수 1-22의 알콕시, 치환 또는 비치환된 페닐, 페닐알킬을 나타내고;

R2는 각각 수소원자, 할로겐기, 시아노기, 카르복시기, 치환된 아미노기, 니트로기, 탄소수 1-10의 알킬, 탄소수 1-10의알콕시, 탄소수 1-10의 알킬카르복시기, 페닐기 또는 R1으로 치환된 페닐기를 나타내며;

-X-는 -CO-, -CO2-, -S-, -SO2-, -C

C-,-0-,-C(R1)2-,-C(R1)=C(R1)-,-N=N-,-NR1-을 나타내며;

Y는 X와 동일하거나 (CH2)n, -[-C(R1)(R2)-]n-, -[-X-C(R2)2-C(R1)2-]n- 중의 어느 한 치환기이거나 둘 이상의 치환기이며;

m은 1 ～ 10의 수이며; 또

n은 0 ～ 20의 수이다.

상기 화학식 1에서 치환되거나 비치환된 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 1,4-디메틸프로필기, n-헥실기, 시클로헥실기, 1,3-디메틸부틸기, 1-이소프로필프로필기, 1,2-디메틸부틸기, n-헵틸기, 1,4-디메틸펜틸기, 2-메틸-1-이소프로필프로필기, 1-에틸-3-메틸부틸기, n-옥틸기, 2-에틸헥실기, 3-메틸-1-이소프로필부틸기, 2-메틸-1-이소프로필부틸기, 1-t-부틸-2-메틸프로필기 및 n-노닐기 등의 탄화수소기; 메톡시메틸기, 메톡시에틸기, 에톡시에틸기, 프로폭시에틸기, 부톡시에틸기, 메톡시에톡시에틸기, 에톡시에톡시에틸기, 디메톡시메틸기, 디에톡시메틸기, 디메틸기에틸기 및 디에톡시에틸기 등의 알콕시알킬기; 및 클로로메틸기, 2,2,2-트리클로로에틸기, 트리플루오로메틸기, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로필기 등의 할로겐화 알킬기를 들 수 있다.

R1은 탄소수 10 이하의 알킬이고, X는 -CO- 또는 -S-이며 또 Y는 -CO-인 화합물(1)이 바람직하다.

화학식 1의 스피로벤조피란 화합물은 테트라히드로푸란, 톨루엔, 탄소수 1～10 이하의 저급 알코올, 아세토니트릴, 아세톤, 디메틸술폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF),α-메틸나프탈렌, 메톡시나프탈렌, 클로로나프탈렌, 디페닐에탄, 에틸렌글리콜, 퀴놀린, 디클로로벤젠, 디클로로톨루엔, 프로필렌카보네이트, 술폴란, 크실렌 또는 1 종이상의 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 용매중에서 상기 화학식 1과 2를 -5℃ 내지 100℃ 범위에서 30분 내지 5일간 반응시키는 것에 의해 제조한다:

R3는 수소원자, 할로겐기, 히드록시기, 글리시독시기, 아민기, 에폭시기, 메타아크릴기, 아크릴기 또는 머켑토기이며,

R4는 할로겐기, 히드록시기, 카르복실산기 또는 알데히드기이다.

상기 방법에서, 반응 온도는 염기의 반응성에 따라 상기 범위내에서 달리 선택할 수 있다.

화학식 1 과 2 의 화합물은 시판되는 화합물을 이용하거나 공지의 방법에 의해 제조된다 (한국 특허출원 제98-18556호). 화학식 1 화합물의 제조방법의 일례로 [6-페닐카르보닐-1',3',3'-트리메틸스피로 [2H-1-벤조피란-2,2'-인돌린]-4"-일] 4-(4'-옥틸옥시페닐)벤조에이트(PCSBPI-OOBP)는 [6-페닐카르보닐-1',3',3'-트리메틸스피로[2H-1-벤조피란-2,2'-인돌린]-4"-일]을 4'-옥틸옥시-4-비페닐카르복시산과 반응시켜 제조한다. 이때, 반응 용매는 유기 용매, 예컨대 디클로로메탄, 클로로포름 등의 일반적인 유기 용매이며, 반응을 촉진하기 위하여 산 또는 염기 촉매, 예컨대 디시클로헥실카르보디이미드 (DCC), 4-(디메틸아미노)피리딘(DMAP) 및 아민 등에서 선택된 1 ～ 3 종의 화합물을 추가할 수 있다. 반응 온도는 -5℃ 내지 100℃이며 반응 시간은 30분내지 5일 정도이다. 이렇게 제조된 스피로벤조피란 화합물은 200 - 340 nM 파장대의 자외선에 조사시키면 푸른 빛을 나타내며, 가시광을 조사하면 다시 무색을 띄게 되는 광 가역성 변색 성질을 가진다.

특히 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물은 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 에틸알콜, 메틸알콜,아세토니트릴, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 에틸렌글리콜의 메틸에테르, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 메틸셀로솔브, 모르폴린 및 에틸렌글리콜같은 통상적인 유기용매에 용해시킬 수 있는 때문에 투명 프라스틱 및 렌즈 예컨데 안과용 렌즈같은 안과용 재료나 광학재료, 선글라스렌즈, 스키안경, 차양, 카메라렌즈 및 휠터 같은 것을 제조하는데 사용되는 중합체에 혼입할 수 있다. 여기서 사용된 "광학재료"란 렌즈 및 투명체를 포함한다. 적용될 물질에는 예컨데 : 폴리올(알릴카보네이트) 단량체의중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리(알킬아크릴레이트) 예컨데 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA-Poly Methyl Methacrylate), 메틸메타크릴레이트(MMA-Methyl Methacrylate), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리(스티렌-메틸 메타크릴레이트) 공중합체, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) 공중합체 및 폴리비닐 부티랄이 포함된다. 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물 또한 적용 물질로 적합하다.

광 가역성 변색 화합물을 용해시키는데 사용되는 용매의 양은 피 적용체(host)에 적용했을 때 피 적용체중에 광 가역성 변색 유효양의 화합물을 제공해 줄 수 있는 광 가역성 변색 조성물을 얻기에 충분해야한다.

피 적용 물질에 적용되거나 혼입되는 광 가역성 변색 화합물 또는 이를 함유하는 조성물의 양은 임계적인 것이 아니며 보통 광 조사시 원하는 조성물의 색 강도 및 광 가역성 변색 화합물을 혼입하거나 적용할 때 사용되는 방법에 따라 달라진다. 보통 화합물이 많이 첨가될 수록 색상이 더 강해진다. 일반적으로 이런 양을 광 가역성 변색양이라 한다. 일반적으로 피 적용체에 혼입되는 광 가역성 변색 화합물의 양은 피 적용체 중량을 기준으로 약 0.01-20중량%, 보통은 0.05-10중량%이다. 달리 표현하면 광 가역성변색효과를 내는데 사용되는 광 가역성 변색 화합물의 양은 피 적용체의 두께와 상관없이 피 적용체 표면적(㎠)당 광 가역성 변색 시약 약 1-10mg 범위이다. 따라서 광 가역성 변색 화합물은 얇은 샘플, 필름 또는 코팅에 고농도로 존재하며 두꺼운 샘플에 더 낮은 농도로 존재한다.

스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물은 또한 투명한 중합체, 공중합체 또는 이런 투명한 중합체의 혼합물과 적당한 유기용매로부터 제조된 무색의 또는 투명한 용액중에 용해시킬 수 있으며, 예컨데 상기 언급된 유기용매중 하나 또는 그 이상에 용해된 투명한 피 적용체 중합체가 있다. 이런 용액의 예에는 폴리비닐 아세테이트-아세톤용액, 니트로셀룰로오즈-아세토니트릴용액, 폴리비닐 클로라이드-메틸에틸케톤용액, 폴리메틸 메타크릴레이트-아세톤용액, 셀룰로오즈 아세테이트-디메틸포름아미드용액, 폴리비닐피롤리돈-아세토니트릴용액, 폴리스티렌-벤젠용액 및 에틸셀룰로오즈-메틸클로라이드 용액이 포함된다.

상기한 광 가역성 변색용액 또는 조성물은 셀룰로오즈 트리아세테이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 산화바륨 종이와 같은 투명한 지지체에 적용시킨 다음 건조시켜 광 가역성 변색 물질을 얻을 수 있으며 이것은 자외선에 의해 청색으로 된 후 자외선 광원제거 후 무색으로 되돌아을 수 있다.

스피로(인돌린)나프톡사진류 또는 스피로 벤조피렌 화합물은 광 가역성 변색 화합물이나 이를 함유하는 조성물은 투명한 고체중합 유기물질 예컨데 합성 플라스틱 피적용 물질에 적용하거나 그 내부에 혼입시킬 수 있다. 피 적용 물질은 광학적으로 맑은 물질 예컨데 안과용 렌즈같은 안과용 재료나 창, 바람막이 유리등과 같은 용도에 유용한 물질이 바람직하다. 광 가역성 변색 화합물을 함유하는 피적용 물질은 광 가역성 변색 플라스틱필름, 시트 및 렌즈 예컨데 선글라스렌즈, 스키안경, 차양, 카메라렌즈 및 훨터 같은 것을 제조하는데 사용될 수있다. 여기서 사용된 "광학재료"란 렌즈 및 투명체를 포함한다.

본 발명의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈에 사용될 수 있는 투명한 피 적용 물질에는 예컨데 : 폴리올(알릴카보네이트) 단량체의중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리(알킬아크릴레이트) 예컨데 폴리메틸 메타크릴레이트, 셀룰로오즈 아세테이트, 셀룰로오즈트리아세테이트, 셀룰로오즈 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오즈 아세테이트 부티테이트, 폴리(비닐 아세테이트),폴리(비닐 알콜), 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리(스티렌-메틸 메타크릴레이트) 공중합체, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) 공중합체 및 폴리비닐 부티랄이 포함된다. 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물 또한 피적용 물질로 적합하다. 피적용 물질은 폴리(4,4'-디옥시디페닐-2,2-프로판)같은 폴리카보네이트(LEXAN이란 상품명으로 판매됨);상품명 PLEXIGLAS로 판매되는 폴리메틸메타크릴레이트 : 상품명 CR-39로 판매되는 폴리올(알릴카보네이트)의 중합체 특히 디에틸렌글리콜 비스(알릴 카보네이트) 및 예컨데 비닐 아세테이트와 그의 공중합체예컨데 80-90%의 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)와 10-20%의 비닐 아세테이트의 공중합체 ; 특히 80-85%의 비스(알릴 카보네이트)와 15-20%의 비닐 아세테이트, 셀룰로오즈 아세테이트, 셀룰로오즈 프로피오네 이트, 셀룰로오즈 부티레이트, 폴리스티렌 및 메틸메타크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 아크릴로니트릴과 그의 공중합체 및 셀룰로오즈 아세테이트부티레이트로부터 제조된 광학적으로 투명한 중합유기 물질이 바람직하다.

중합되어 투명한 광 가역성 변색 렌즈를 형성할 수 있는 폴리올(알릴 카보네이트)는 직쇄 또는 분지쇄지방족 또는 방향족 액체폴리올의 알릴 카보네이트 예컨데 지방족 글리콜 비스(알릴 카보네이트) 화합물 또는 알킬리덴 비스페놀비스(알킬 카보네이트) 화합물이다. 이들 단량체는 폴리올 예컨데 글리콜의 불포화 폴리 카보네이트로 묘사될 수 있다. 단량체는 이 분야공지된 방법 예컨데 미국특허 2,370,567 및 2,403,113의 방법에 의해 제조될 수 있다.

둘째, 편광에 대하여 설명하기로한다.

360°전방향의 진동면을 가지고 있는 자연광이 유리나 물과 같은 면에서 50도 또는 그 이상의 반사각으로 반사할 때 눈부신 반사광으로 시야에 들어온다. 이러한 편광 현상은 밝은 대낮에 도로면에서 일어나는 눈부신 햇빛 반사광일 수 있고, 비오는 날 도로면에서 일어나는 빗물 반사일수 있고, 앞차의 뒷 유리창에서 반사되는 눈부신 햇빛일 수 있다. 또한 낚시할 때 찌를 바라보는 수면에서 일어나는 눈부신 햇빛일 수 있는데 이러한 반사광선은 편광화 된 광선이라서 착색효과만을 주는 일반 선글라스 렌즈나 광 가역성 렌즈로는 막을 수가 없고 오로지 수직 방향으로 편광 시킬 수 있는 편광 선글라스 렌즈만이 이와 같은 눈부신 빛을 막을 수 있다. - (주) 동아출판사발행 고등학교 물리 교과서 Ⅰ

편광필름이란 360°전방향의 진동면을 가지고 있는 자연광을 일정 방향의 진동면을 가진 광만을 투과시키고 나머지 광은 흡수하여 편광된 빛을 얻을 수 있는 선 편광자가 여러 가지의 편광소자들 중 가장 일반적인 편광자로 쓰이고 있다. 편광자의 제조는 공지된 기존의 기술 또는 대한민국특허 제 10-0263821 호의 방법에 의해 제조될 수도 있다. 현재 요오드(Iodine)로 염착 처리한 PVA(Polyvinyl-alchohol)필름을 편광기재(基材)필름으로 하고 PVA 보다 치수나 변형에 대한 안정성과 내마모성이 나은 CTA ( Cellulose Triacetate )필름을 이 편광기재 필름을 보호하는 보호필름으로 하여 구성시킨 적층형 박막편광판(Polarizing plast thin film)이 시판되고 있다. 요오드(Iodine)로 염착하고 편광자 처리된 PVA(Polyvinylalchohol) 필름은 내수성과 내구성이 너무나 약하기 때문에 CTA/PVA/CTA로 양면 적층하여 사용하는데, 그러나 편광 셀룰로즈 아세테이트 필림은 박막 쉬트형 이고 주로 전자계산기, 액정 계기판, 휴대폰 액정화면 등등 주로 공업용으로 사용되고 있을 뿐이며 더러 무 도수용 편광선글라스 렌즈용으로도 쓰이고 있다.

그런데, 편광 선글라스 렌즈도 일반 착색 선글라스 렌즈처럼 필수적으로 생산당시 PVA(Polyvinyl-alchohol)에 일정한 농도의 요오드(Iodine)로 염착 처리하는 과정을 거치게 되는데 이렇게 염착 처리한 결과 색도가 고정되어있기 때문에 터널이나 실내공간에서 사물이나 시야가 어둡게 보이는 현상이 일어나는 단점이 있다.따라서, 편광자를 이루는 PVA를 염착할 때 실내공간에서 어둡지 않게 볼수 있도록 기본적으로 색조를 옅게 염착하고, 햇빛 아래에서는 짙은 색조로 볼 수 있도록 자외선에 반응하여 광가역성 변색 성질을 가지는 광 가역성 변색 물질이 적당량 혼입된 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물을 예컨데: MMA(Methyl Methacrylate)가 광원으로부터 가까운 전면부(층)에 위치하도록 적층하여 자외선의 조사에 반응하여 색이 짙어지는 광 가역성변색(Photochromic material)선글라스 역할을 하도록 발명하였다.

한편, 일반 선글라스로는 차단할 수 없는 도로와 차량, 기타 반사체로부터 반사 굴절되면서 시야로 들어오는 편광화 된 눈부신 횡파 반사 간섭광선을 수직의 그물 구조로 된 편광판이 렌즈 사이에 내장되어 있어서 차단하는 효과가 더 나타나 일반 선글라스보다 뛰어난 기능과 성능을 편광 선글라스가 가지고 있음에도 불구하고 지금까지 시력이 나쁜 사람들이 사용하기에 적합한 도수 편광 선글라스를 저렴한 가격으로 공급할 수 있도록 대량생산할 수 있는 제조방법이 제시된 사례가 없다.

지금까지 도수가 없는 편광 선글라스는 여러 가지 방법으로 제품화되어 사용자에게 비교적 저렴한 가격으로 제시되고 있다. 한편 시력이 나빠 안경을 착용해야하는 사람들은 도수가 있는 선글라스를 사용할 수는 있지만, 반사광의 차단효과가 있는 편광 선글라스를 도수상태로 사용하기란 여간 어려운 일이 아니었다.

도수 편광 렌즈를 제공하기 위한 시도는 오직 유리 편광 렌즈에서만 가능하였고, 연마 가공성의 어려움 때문에 아주 고가의 제품 가격대로 사용자의 구매에부응해 오고 있는 현실에서 시력이 나쁜 사람이 편광 선그라스를 착용하는 방법은, 간이 방법으로 본인의 도수 안경 위에 무 도수 편광 선글라스 알을 덮경(Clip on)의 형태로 덧씌워 사용하는 방법이 고작이다.

본 발명은 비교적 단순하고 간단하게 대량의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈를 생산할 수 있다 대량생산의 결과에 따라 현재보다 월등히 저렴한 가격으로 전 세계 소비자의 구매에 부응할 수 있다.

본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하고자 연구하던 차, 투명한 중합체, 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물에 대한민국 특허 0142804 호, 특허 0145266 호, 특히 미국특허 3,562,172,3,578,602,4,215,010 및 4,342,668에 공지된 바와 같은 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물을 혼입하여 광가역성 변색 안과용 렌즈 같은 안과용 재료나 선글라스렌즈, 스키안경, 차양, 카메라렌즈 및 휠터를 제조할 수 있다는데 착안하여 본 발명인 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈를 완성하기에 이르렀다.

편광필름이란 360°전방향의 진동면을 가지고 있는 자연광을 일정 방향의 진동면을 가진 광만을 투과시키고 나머지 광은 흡수하여 편광된 빛을 얻을수 있는 선 편광자가 여러 가지의 편광소자들 중 가장 일반적인 편광자로 쓰이고 있다. 편광자의 제조는 공지된 기존의 기술 또는 대한민국특허 제 10-0263821 호의 방법에 의해 제조될 수도 있다. 현재 요오드(Iodine)로 염착 처리한 PVA(Polyvinylalchohol)필름을 편광기재(基材)필름으로 하고 PVA 보다 치수나 변형에 대한 안정성과 내마모성이 나은 CTA(Cellulose Triacetate )필름을 이 편광기재 필름을 보호 하는 보호필름으로 하여 구성시킨 적층형 박막편광판(Polarizing plast thin film)이 시판되고 있다. 요오드(Iodine)로 염착하고 편광자 처리된 PVA(Polyvinylalchohol) 필름은 내수성과 내구성이 너무나 약하기 때문에 CTA/PVA/CTA로 양면적층하여 사용하는데, 그러나 편광 셀룰로즈 아세테이트 필림은 박막 쉬트형이고 주로 전자계산기, 액정 계기판, 휴대폰 액정화면 등등 주로 공업용으로 사용되고 있을 뿐이며 더러무 도수용 편광선글라스 렌즈용으로도 쓰이고 있다.

본 발명의 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈용으로 사용될 변색렌즈는 위의 C T A (Cellulose Triacetate )필름이 적층될 위치 중 광원으로부터 가까운 전면부에 위치시켜 자외선의 조사에 반응하여 광 가역성변색(Photochromic material)소재역할을 다하게 하여야 한다. 그러기 위하여 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물을 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 에틸알콜, 메틸알콜,아세토니트릴, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 에틸렌글리콜의 메틸에테르, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 메틸셀로솔브, 모르폴린 및 에틸렌글리콜 같은 통상적인 유기용매에 용해시킨 다음 하기와 같은 투명한 중합체, 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물에 혼입하여 광 가역성 변색소재로 경화시켜 CTA / PVA / CTA 로 적층하던 위치를 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물 예컨데: MMA/PVA/MMA(Methyl MethacrylateMethyl )식으로 적층한다. 이때 광원으로부터 가까운 전면부(층)에 광 가역성 변색 물질이 혼입된 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물 예컨데: MMA가 위치하도록 적층하여 자외선의 조사에 반응하여 광 가역성변색(Photochromic material)소재역할을 다하게 하여야 한다. 이후 투과되는 자외선은 후면의 광원으로부터 가장 먼 후면부(층)에 적층되는 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물 예컨데: MMA에 혼입된 자외선 흡수제(Absorbent)에 의해 차단되는 효과를 볼 수 있다.

본 발명의 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈용으로 적용하기 위해 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물을 혼입하여 광 가역성 변색 렌즈로 만들 물질에는 예컨데 폴리올(알릴카보네이트) 단량체의중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리(알킬아크릴레이트) 예컨데 폴리메틸메타크릴 레이트(PMMA-Poly Methyl Methacrylate), 메틸메타크릴레이트(MMA-Methyl Methacrylate), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리(스티렌-메틸 메타크릴레이트) 공중합체, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) 공중합체 및 폴리비닐 부티랄이 포함된다. 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물 또한 적용 물질로 적합하다.

본 발명의 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈용으로 적용하기 위해 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물을 혼입하여 광 가역성 변색렌즈로 만들 물질은 폴리(4,4'-디옥시디페닐-2,2-프로판)같은 폴리카보네이트(LEXAN이란 상품명으로 판매됨);상품명 PLEXIGLAS로 판매되는 폴리메틸메타크릴레이트 : 상품명 CR-39로 판매되는 폴리올(알릴카보네이트)의 중합체 특히 디에틸렌글리콜 비스(알릴 카보네이트) 및 예컨데 비닐 아세테이트와 그의 공중합체 예컨데 80-90%의 디에틸렌글리콜 비스(알릴 카보네이트)와 10∼20%의 비닐 아세테이트의 공중합체 ; 특히 80∼85%의 비스(알릴카보네이트)와 15-20%의 비닐 아세테이트로부터 제조된 광학적으로 투명한 중합유기 물질이 바람직하다.

본 발명의 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈용으로 적용하기 위해 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물을 혼입하여 광 가역성 변색렌즈로 만들 물질에는 중합되어 투명한 광 가역성 렌즈를 형성할 수 있는 폴리올(알릴 카보네이트)는 직쇄 또는 분지쇄 지방족 또는 방향족 액체폴리올의 알릴 카보네이트 예컨데 지방족 글리콜 비스(알릴 카보네이트) 화합물 또는 알킬리덴 비스페놀비스(알킬 카보네이트) 화합물이다. 이들 단량체는 폴리올 예컨데 글리콜의 불포화 폴리 카보네이트로 묘사될 수 있다. 단량체는 이 분야 공지된 방법 예컨데 미국특허 2,370,567 및 2,403,113의 방법에 의해 제조될 수 있다.

그리고, 지금까지 편광자 소재를 이용하여 도수가 없는 무 도수 편광 선글라스제품은 쉽게 만들어지고 있다. 그런데, 시력 나쁜 사람이 도수가 있는 편광 선글라스제품을 착용하는데는 많은 어려움이 있다. 편광 선글라스가 일반 선글라스보다 눈부신 반사광을 차단하는 뛰어난 기능과 성능을 가지고 있음에도 불구하고 지금까지 시력이 나쁜 사람들이 사용하기에 적합한 도수 편광 선글라스를 저렴한 가격으로 공급할 수 있도록 대량생산할 수 있는 제조방법이 제시된 사례가 없다.

이런 가운데 도수 편광 렌즈를 제공하기 위한 시도는 오직 유리 편광 렌즈에서만 가능하였고, 가공성의 어려움 때문에 아주 고가의 제품 가격대로 사용자의 구매에 부응해 오고 있는 현실에서 시력이 나쁜 사람이 편광 선그라스를 착용하는 방법은, 간이 방법으로 본인의 도수 안경 위에 무도수 편광 선그라스알을 덮경(Clip on)의 형태로 덧씌워 사용하는 방법이 고작이었다.

편광 렌즈에 있어서 편광 셀룰로오즈 아세테이트 필림 소재는 요오드를 함유하거나 이색 염료가 고착된 폴리비닐 알콜(PVA)계 필름은 편광 필름으로서 잘 알려져 있다. 이러한 통상적인 편광 필름은 편광성능은 우수하나 내열성 및 내습성은 그리 우수하지 않다. 이러한 문제를 해결하고자, 셀룰로오즈 아세테이트를 기재로 하는 보호 필름으로 적층화 시키는 것이 제안되었으며, 이러한 방법으로 제조한 편광필름이 시판되어 오고 있다. 그러나, 박막의 얇은 쉬트 형태의 제품이라서 도수(Deopter)를 구현할 수 없고 또한 안과용 렌즈로 사용하기에는 광선의 투과율이 나쁘고 물성이 비교적 연성이라서 쉽게 표면에 흠집이 나는 등 광선투과율(Light permeabiliyt)이 나빠져서 안과용 렌즈의 소재로는 적합하지 않으며 주로 전자계산기, 액정 계기판, 휴대폰 액정화면 등등 주로 공업용으로 사용되고 있는데 현재 일부에서 무 도수 편광 선글라스의 렌즈 소재로 사용되고는 있다.

편광 유리 렌즈는 편광 판을 감싸는 양면이 아세테이트 필림이 아니라 유리이기 때문에 경도는 높아서 흠집에는 강하나 착용감이 나쁘다. 플라스틱 안과용 렌즈보다 표면적당 중량이 크기 때문에 여러 가지 불리한 점이 있으며 예컨대 소비자가 사용할 때 착용감이 무거우며 궁극적으로 유리라는 물리적 성질 때문에 보다 큰 렌즈를 제공할 수 없게 된다.

그러나 유리 편광렌즈를 안경점의 렌즈 연마기 (일명 옥습기)로 표면을 연마하면 구하고자 하는 도수의 편광렌즈를 만들어 낼 수는 있다.

그런데, 이렇게 도수를 가공하는 방법은 사용자에게 고가의 연마 가공비를 부담하게 할뿐만 아니라 프라스틱 렌즈보다 중량이 무거워서 근본적으로 착용감이 나빠진다.

편광 선글라스가 일반 선글라스보다 뛰어난 기능과 성능을 가지고 있음에도 불구하고 지금까지 시력이 나쁜 사람들이 사용하기에 적합한 도수 편광 선글라스를 보다 가볍게 만들고, 저렴한 가격으로 공급할 수 있도록 대량생산할 수 있는 제조방법이 제시된 사례가 없음에 기인하여 또한, 본 발명이 제시된다. 본 발명은 단순하고 간단하게 대량의 광 가역성 변색 도수 편광선글라스 렌즈를 생산할 수 있다. 대량생산의 결과에 따라 현재보다 월등히 저렴한 가격으로 전 세계 소비자의 구매에 부응할 수 있다.

제 1 도는 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈의 적층 단면도

제 2 도는 도수 편광렌즈 판 생산용 형틀조립 사시도

제 3 도는 도수 편광렌즈 판 및 무 도수 판 형틀 조임쇠 사시도 단면도

제 4 도는 광 가역성 변색 도수 편광 렌즈 판 적층 사시도

제 5 도는 각 주형의 편광자 세로축 방향, 굴절율 표시 정면도

제 6 도는 선글라스 곡면 형성용 벤딩금형의 암(凹), 수(凸)금형 형태도

본 발명의 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈 의 제조방법은 PVA(Polyvinylalchohol)를 연신하고 요오드 염색한 다음 요오드 입자를 PVA 필름에 붕산 수용액에서 염착 고정화시킨 후 건조시켜서 편광자( 8 )를 얻는 1 단계 공정, 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )로 도수렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 형태의 도수렌즈 판( 5' )만드는 2 단계 공정, 투명한 공중합체 및 투명한 공중 합체의 혼합물 ( 5 )에 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물(17)을 혼입하여 광 가역성 변색 무 도수렌즈 판( 5" )만드는 3 단계 공정, 1 단계 공정의 편광자( 8 )와 3단계 공정의 무 도수렌즈 판( 5" )을 자외선 경화 수지(9) 또는 접착제로 접착 로울러 가공 하는 4 단계 공정, 4 단계 공정의 편광자(8) 면과 2단계 공정의 도수렌즈 판( 5' )의 평면을 자외선 경화 수지(9) 또는 접착제로 접착 로울러 가공하여 투명한 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 형태의 적층판( 10 )을 완성하는 5 단계 공정, 5 단계 공정을 마친 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈 적층판( 10 )을 스크레치를 방지하기 위해 양면을 하드코팅제( 13 )를 바르고 건조 처리한 다음, 렌즈로서의 곡면각을 주는 벤딩(Vending)공정을 거치는 6 단계 공정으로 구성된다.

이하 본 발명의 제조방법을 각 단계별로 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명이 실시될 사례를 설명하자면 다음과 같으나, 본 발명이 이들 실시 사례에 국한하는 것으로 의도되지 않으며 해당 분야의 숙련된 기술자에 의해 명백한 각종 변경 및 수정이 가능하다.

[ 실시 1 ] - 편광자의 제막

먼저 두께 75-95㎛정도인 PVA 필름을 30 - 50℃온도의 수조속에서 팽윤처리한 후 길이방향으로 3∼8배 연신시켜 PVA 필름의 구성분자구조를 선상으로 한쪽 방향으로 배향시킨 후 0.5-5% 농도의 요오드 수용액(I₂Water Solution)중에 함침시켜 요오드 분자를 PVA 필름에 염착시킨 후 이어서, 25℃ - 50℃의 붕산 수용액 3 - 4%속에서 일축 방향으로 1 - 4분 동안 침지 시키므로서 염착된 요오드입자를 PVA 필름에 고정화시킨 다음 건조시켜서 편광자( 8 )를 만든다.

[ 실시 2 ] - 도수 렌즈 판 제조

내열판유리로 도수 안경에 적합하도록 각 도수(Dioper)에 맞는 오목, 볼록렌즈 주형(Mold)(2) 이 수개이상 수십 개 배열된 주형틀(Mold base)( 3 )을 만든 다음 봉함제 (Sealant)( 4 )를 두른 후 자외선 흡수제(Absorbent)(18)를 혼입 시킨 상기의 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )을 충진한다.

그 위를 또 다른 내열 평판유리( 6 )로 덮은 후 조임쇠(Clamp)( 7 )로 채워서 안에 들어있는 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체( 5 )의 혼합물이 흘러나오지 않도록 한 상태로 경화 시켜서 투명한 도수렌즈가 수 개이상 수십 개 배열된 형태의 도수렌즈 판( 5' )을 만들어 [ 실시 1 ]의 편광자( 8 )와 적층할 한쪽 단면을 구한다. 성형된 도수렌즈 판( 5')의 두께는 최소 0.4 mm이상에서 각 도수(Diopter)에 맞는 두께로 만들면 적당하다.

오목, 볼록렌즈 주형(Mold)( 2 )이 수 개이상 수십 개 배열된 도수렌즈 판( 5' )을 만들기 위한 주형틀(Mold base)( 3 )는 내열 판유리 대신 내열 세라믹 또는 금형을 사용할 수도 있다.

[ 실시 3 ] - 광 가역성 변색렌즈로 만들기 위한 무 도수렌즈 판 제조

스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물을( 17 )을 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 에틸알콜, 메틸알콜,아세토니트릴, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 에틸렌글리콜의 메틸에테르,디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 메틸셀로솔브, 모르폴린 및 에틸렌글리콜 같은 통상적인 유기용매에 용해시키거나 상기 언급된 유기용매중 하나 또는 그 이상에 용해된 투명한 피 적용체 중합체 용액 예컨데, 폴리비닐 아세테이트-아세톤용액, 니트로셀룰로오즈-아세토니트릴용액, 폴리비닐 클로라이드-메틸에틸케톤용액, 폴리메틸 메타크릴레이트-아세톤용액, 셀룰로오즈 아세테이트-디메틸 포름아미드용액, 폴리비닐피롤리돈-아세토니트릴용액, 폴리스티렌-벤젠용액 및 에틸셀룰로오즈-메틸클로라이드 용액에 상온에서 교반하면서 용해시킨 다음 상기의 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )에 약 0.01-20중량%, 보통은 0.05-10중량% 혼입하고 교반기로 충분히 분산되도록 교반한 다음 내열 평판유리( 6 )에 봉함제 (Sealant)( 4 )를 두른 후에 충진하고 그 위에 또 다른 내열 평판유리( 6 )로 덮은 후 조임쇠(Clamp)( 7 )로 채워서 안에 들어있는 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )이 흘러나오지 않도록 한 상태로 경화 시켜서 투명한 광 가역성 변색 무 도수 판( 5" ) 을 만들어 [ 실시 1 ]의 편광자( 8 )를 적층 할 또 다른 한쪽 단면을 구한다. 크기는 [실시 2]보다 가로 세로가 약간 크고, 두께는 약 0.2 - 1.0 mm 정도로 만듦으로서 작업성을 좋게 할 수 있고, 본 발명의 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈( 1 )를 경량화 할 수 있다.

[ 실시 4 ] - 광 가역성 변색 무 도수 판과 편광자의 접착

광 가역성 변색 무 도수 판( 5" )과 [실시1]의 편광자( 8 ) 사이에 자외선 경화 수지( 9 )를 투입하고 압착 로울러로 통과시킨 후 자외선을 조사하여 경화하므로서 접착을 완성한다. 이 공정에서 자외선의 파장은 250∼350nm가 바람직하고,자외선 광원과 판 사이의 간격은 5∼25cm정도면 충분하며 노출시간은 자외선 경화제의 성분구성에 따라 달라질 수 있으나 5-20 분정도 노출이 적당하다.

[ 실시 5 ] - 도수 편광렌즈 적층판 완성

[실시4]의 편광자(8) 면과 [실시2]의 투명한 도수 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 도수렌즈 판( 5' )의 평평한 면을 자외선 경화 수지( 9 )를 투입하고 [실시 4]와 같이 자외선을 조사하여 접착 하므로서 본 발명의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 형태의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 적층판( 10 )을 완성한다.

[ 실시 6 ] - 양면 하드코팅 및 렌즈곡면 벤딩 공정

이렇게 완성된 광 가역성 변색 도수 편광선글라스 렌즈 적층판( 10 )에 스크레치를 방지하기 위해 양면을 하드코팅제( 13 )를 바르고 오븐에서 감압 건조 처리한 다음, 렌즈로서의 곡면각을 주는 벤딩(Vending)공정을 거치므로서 본 발명이 완성되는데 이때 광 가역성 변색성질이 있는 무 도수판( 5" )이 반드시 선글라스 착용자가 광원을 바라볼 때 광원의 전면부에 위치할 수 있도록 프레스 벤딩 금형에 올려질 때 아래 방향에 위치해야 한다.

위의 가공을 모두 거쳐 만들어진, 광 가역성 변색 도수 편광선글라스 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 형태의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 적층판( 10 )은 그대로 벤딩하면 부러지므로 전 처리 과정으로 내부온도가 70℃ - 120℃인 챔버에서 5-25 초정도 가열한 다음, 선글라스 렌즈로서 가져야할 곡면(Lens curve) ( 16 ) (일반적으로 기본곡률 6.00 - 8.00)이 벤딩 암 금형( 14 )과 벤딩수 금형( 15 )으로 Lens Curve가 정해진 프레스 벤딩 금형 위에 올려져 프레스 벤딩( Press Vending)기의 압력에 의해 주형(Mold)(2) 부분의 하나 하나가 각각 수( 15 )금형에 의해 A 방향으로 눌리어지며 선글라스 렌즈곡면(Lens curve)이 완성되어 냉각되어지고 주형(Mold)( 2 )의 모양에 따라 하나 하나가 각각 굴절율(Diopter)을 가진 광 가역성 변색 도수편광 선글라스 렌즈( 1 )로 만들어짐에 따라 본 발명이 완성된다.

이러한 과정에서 [실시 1]의 단계는 공지된 기존의 방법을 사용하여 제작이 가능하고, [실시 2]의 단계에서 사용되는 오목, 볼록렌즈 주형(Mold)( 2 )에는 반드시 주형(Mold) 하나 하나 마다 편광자의 세로축 표식( 11 )(Vertical Axis) 방향이 음각 또는 양각으로 표시되어 져야 한다. 그것은 편광축 (Polar Axis)방향을 모르는 채로는 편광 선글라스로 가공을 할 수가 없기 때문이다. [실시 6]단계를 거쳐 완성된 도수 편광 렌즈( 1 )가 선글라스로 제품화 될 때 편광축 (Polar Axis) 방향에 맞추어 가공할 수 있도록 편광자의 축 방향의 표식이 있어야하며, 아울러 렌즈가 갖고 있는 고유 도수(Diopter)표식( 12 )도 음각 또는 양각으로 표시되어 져야 한다. 도수 편광 렌즈제품이 완성된 후 보관, 유통시에 뒤섞여 지더라도 쉽게 구분될 수 있다.

[실시 4]와 [실시 5]의 접착과정에서 일정한 접착과 두께를 일정하게 얻기 위하여, 상, 하로 배치된 압착로울러로 통과시켜 밀착시키는 가공이 이루어지는데 이때, [실시 2]의 도수 렌즈용 주형틀(Mold base)( 3 )에 새겨지는 각각의 도수 렌즈 주형(Mold)( 1 )를 배열할 때 가로, 세로방향으로 일렬로 배열을 할 경우 로울러가 렌즈의 고점과 저점을 지날 때 생길 수 있는 높이 편차 때문에 상하로 유격이 생길 수도 있으므로 이를 방지하기 위해서 도수 렌즈용 주형틀(Mold base)( 3 )에 새겨지는 각각의 도수 렌즈 주형(Mold)( 2 )를 배열할 때 길이 방향의 마름모형으로 배열을 하므로서 로울러 가공의 높이 안정성을 구할 수 있다.

본 발명은 편광렌즈가 가지고 있는 단점과 광 가역성 변색(Photochromic) 렌즈가 가지고 있는 단점을 상호 보완해서 편광렌즈의 장점과 광 가역성 변색 렌즈가 가지고 있는 장점을 상호 취하여 눈부신 반사광선도 차단하면서 터널에 들어가도 어두워지지 않는 선글라스 발명을 이루고자 한다.

즉, 햇빛 속에서 일반 선글라스 렌즈 나 광 가역성 변색 선글라스 렌즈 소재가 차단하지 못하는 도로와 차량, 기타 반사체로부터 반사 굴절되면서 시야로 들어오는 편광화된 눈부신 간섭광선은 편광막에 의해 차단하는 효과를 볼 수 있으면서도, 태양광 속에 포함된 200 - 380 nM의 파장대를 가진 자외선에 반응하여 자외선이 조사되는 야외공간에서는 렌즈의 색 강도가 좀더 진해지지만, 자외선이 조사되지 않는 터널이나 실내공간에서는 렌즈의 본래 색으로 되돌아가서 옅어지는 광 가역성 변색(Photochromic)효과를 이용하여, 편광자 생산시점에서 편광자를 이루는 PVA를 염착할 때 실내공간에서 어둡지 않게 볼수 있도록 기본적으로 색조를 옅게 염착하고, 햇빛 아래에서는 짙은 색조로 볼 수 있도록 자외선에 반응하여 광 가역성 변색 성질을 가지는 광 가역성 변색 물질이 적당량 혼입된 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물을 [예컨데: MMA(Methyl Methacrylate)] 광원으로부터 가까운 전면부(층)에 위치하도록 적층하여 자외선의 조사에 반응하여 색이 짙어지는 광 가역성변색(Photochromic material)선글라스 역할을 하도록 발명하였다. 편광 선글라스 렌즈를 착용하고도 터널이나 실내에서 사물이나 시야가 어둡게 보이지 않는 효과가 나게 되므로서 운전하며 터널에 진입해도 선글라스를 벗지 않게 되는 편리함과 안전성이 보장되는 효과를 사용자에게 줄 수 있다.

본 발명처럼 광 가역성 변색 도수편광 선글라스용 렌즈 및 제조방법이 제시된 사례가 전 세계적으로 없었다.

그리고, 지금까지 도수가 없는 편광 선글라스는 여러 가지 방법으로 제품화되어 사용자에게 비교적 저렴한 가격으로 제시되고 있다. 한편 시력이 나빠 안경을 착용해야하는 사람들은 도수 가 있는 선글라스를 사용할 수는 있지만, 반사광의 차단효과가 있는 편광 선글라스를 도수상태 로 사용하기란 여간 어려운 일이 아니었다. 시력이 나쁜 사람에게 도수 편광 렌즈를 제공하기 위한 시도는 오직 유리 편광렌즈에서만 가능하였다. 유리 편광렌즈를 안경점의 렌즈 연마기 (일명 옥습기)로 표면을 연마하면 구하고자 하는 도수의 편광렌즈를 만들어 낼 수는 있으나 이렇게 가공하는 방법은 사용자에게 고가의 연마 가공비를 부담하게 할뿐만 아니라 플라스틱 렌즈보다 중량이 무거워서 근본적으로 착용감이 나빠진다. 연마 가공성의 어려움 때문에 아주 고가의 제품 가격대에서 소비자의 구매에 부응해 오고 있는 현실에서 시력이 나쁜 사람이 편광 선글라스를 착용하는 방법은, 간이 방법으로 본인의 도수 안경 위에 무 도수 편광 선글라스 알을 덮경 (Clip on)의 형태로 덧씌워 사용하는 방법이 고작이었다.

편광 선글라스가 일반 선글라스보다 뛰어난 기능과 성능을 가지고 있음에도 불구하고 지금까지 시력이 나쁜 사람들이 사용하기에 적합한 도수 편광 선글라스를 저렴한 가격으로 공급할 수가 없었는데 본 발명으로 유리보다 착용감이 가볍고 저렴한 가격으로 공급할 수 있도록 대량 생산할 수 있는 제조방법이 제시 되므로서 대량생산의 결과에 따라 현재보다 월등히 저렴한 가격으로 전 세계 소비자의 구매에 부응할 수 있다.

Claims

내열 판유리로 도수 안경에 적합하도록 각 도수(Dioper)에 맞는 오목, 볼록렌즈 주형(Mold)(2) 이수 개 이상 수십 개 배열된 주형틀(Mold base)( 3 )의 가장자리로 봉함제 (Sealant)( 4 )를 두른 후 자외선 흡수제(Absorbent)(18)를 혼입 시킨 상기의 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )을 충진한다. 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )을 충진한 다음 다른 내열 평판유리( 6 )로 덮은 후 조임쇠(Clamp)( 7 )로 채워서 안에 들어있는 투명한 공중합체 및 투명할 공중합 체의 혼합물( 5 )이 흘러나오지 않도록 한 상태로 경화 시켜서 투명한 도수 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 형태의 투명한 도수렌즈 판( 5' )을 만들어 편광자( 8 )와 적층 할 한쪽 단면을 구하고 스피로(인돌린) 나프톡사진 화합물 또는 스피로 벤조피렌 화합물( 17 )을 벤젠, 톨루엔, 클로로포름, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 에틸알콜, 메틸알콜,아세토니트릴, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 에틸렌글리콜의 메틸에테르, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 메틸셀로솔브, 모르폴린 및 에틸렌글리콜 같은 통상적인 유기용매에 용해시키거나 상기 언급된 유기용매중 하나 또는 그 이상에 용해된 투명한 피 적용체 중합체 용액 예컨데, 폴리비닐 아세테이트-아세톤용액, 니트로셀룰로오즈-아세토니트릴용액, 폴리비닐 클로라이드-메틸에틸케톤용액, 폴리메틸 메타크릴레이트-아세톤용액, 셀룰로오즈 아세테이트-디메틸 포름아미드용액, 폴리비닐피롤리돈-아세토니트릴용액, 폴리스티렌-벤젠용액 및 에틸셀룰로오즈-메틸클로라이드 용액에 교반하면서 용해시킨다음 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )에 약 0.01-20중량%, 보통은 0.05-10중량% 혼입하고 교반기로 충분히 분산되도록 교반한 다음 내열 평판유리( 6 )에 봉함제 (Sealant)( 4 )를 두른 후에 충진하고 그 위에 또 다른 내열 평판유리( 6 )로 덮은 후 조임쇠(Clamp)( 7 )로 채워서 안에 들어있는 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물( 5 )이 흘러나오지 않도록 한 상태로 경화 시켜서 투명한 광 가역성 변색 무 도수 판( 5" ) 을 만들어 [실시 1 ]의 편광자( 8 )를 적층 할 또 다른 한쪽 단면을 구한 다음

광 가역성 변색 무 도수 판( 5" )과 편광자(8) 사이에 자외선 경화 수지( 9 )를 투입하고 압착 로울러로 통과시킨 후 250∼350nm의 자외선을 조사하여 경화 시키므로서 접착을 완성하고 다시 편광자( 8 )면과 투명한 도수 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 도수렌즈 판( 5')의 평평한 면에 자외선 경화 수지( 9 )를 투입하고 압착 로울러로 통과시킨 후 250∼350nm의 자외선을 조사하여 접착하므로서 광 가역 성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 형태의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 적층판( 10 )을 완성한다.

광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈가 수 개 이상 수십 개 배열된 형태의 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 적층판( 10 ) 이 완성되면 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 적층판( 10 )에 스크레치를 방지하기 위해 양면을 하드코팅제( 13 )를 바르고 오븐에서 감압 건조 처리한 다음, 내부온도가 70℃ - 120℃인 챔버에서 5-25 초정도 예열하고 선글라스 렌즈로서 가져야할 곡면(Lens curve)(16) (일반적으로 기본곡률 6.00-8.00)인 벤딩 암(凹) 금형(14)과 벤딩 수(凸) 금형(15)에 의해 곡면(Lens curve) 이 정해진 프레스 벤딩 금형 위에 올려져 프레스 벤딩( Press Vending)기의 압력에 의해 주형(Mold)( 2 ) 부분의 하나 하나가 각각 수(凸) ( 15 )금형에 의해 A 방향으로 눌리어지며 선글라스 렌즈곡면(Lens curve)( 16 )이 완성되어 냉각되어지고 주형(Mold)( 2 )의 모양에 따라 하나 하나가 각각 굴절율(Diopter)을 가진 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈( 1 )로 만들어진 것을 특징으로 하는 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈 및 제조방법.
제 1 항에 있어서 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈( 1 )의 도수 렌즈 판(5')이 도수(Diopter)가 전혀 없는 것을 특징으로 하는 광 가역성 변색 무 도수 편광 선글라스 렌즈.
제 1 항에 있어서 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈( 1 )의 상, 하단에 편광자의 세로축( 11 )(Vertical Axis)방향표식과 렌즈가 갖고 있는 고유 도수(Diopter)표식( 12 )이 음각 또는 양각으로 표시 되어진 것을 특징으로 하는 광 가역성 변색 도수 편광 선글라스 렌즈.
제 1 항에 있어서 오목, 볼록렌즈 주형(Mold)( 2 )이 수 개 이상 수십 개 배열된 도수렌즈 판 ( 5')을 만들기 위한 주형틀(Mold base)( 3 )이 사출금형으로 된 것.
제 1 항에 있어서 오목, 볼록렌즈 주형(Mold)( 2 )이 수 개 이상 수십 개 배열된 도수렌즈 판 ( 5' )을 만들기 위한 주형틀(Mold base)( 3 )이 내열 세라믹으로 된 것.
제 1 항에 있어서 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체 혼합물( 5 )은 폴리올(알릴카보네이트) 중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리(알킬아크릴레이트), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA-Poly Methyl Methacrylate), 메틸메타크릴레이트(MMA-Methyl Methacrylate), 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리(스티렌-메틸 메타크릴레이트) 공중합체, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) 공중합체 및 폴리비닐부티랄로 필수적으로 구성된 국으로부터 선택된 광학적으로 투명한 공중합체 및 투명한 공중합체의 혼합물로 된것.