KR100551398B1 - 기체투과형 하드콘택트렌즈의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 하드렌즈의 물리적 특성을 좋게하고, 산소투과성(DK) 값을 높여 착용감이 우수하고, 침착물이 생기지 않도록 된 RGP렌즈를 제조하도록 함에 그 목적이 있는 것으로서, 본 발명은 실리콘(Slilane(tris(trismethylsiloxy)-3- methacry loxypropy silane)) 과 불소(FMA(2.2.2-trifluoroethyl methacrylate) )를 사용하여 우수한 DK수치를 갖게하며, GMA(Glycidyl methacrylate)의 첨가로 렌즈표면에 이물질 및 침착물이 생기지 않고, MMA와 MA 및 AMA의 조성비율도 여러차례의 실험으로 가장 안정적이며 우수한 물리적 성질을 갖게 되는데, 본 공정의 MMA를 주원료로하는 RGP원료를 조성하기 위한 제 1 공정: MMA(Methyl methacrylate), MA(Methacrylic acid), AMA(Allyl methacrylate), FMA(2.2.2-trifluoroethyl methacrylate), Slilane(tris(trismethylsiloxy)-3-methacryloxypropysilane), TEGDA(Ethylene glycol diacrylate), GMA(Glycidyl methacrylate), AIBN(Azobis isobutyronitrile)을 각각 정량혼합하며, 제 2 공정: 1공정에 의해서 제조된 원료를 25∼30℃의 분위기에서 약 15시간 교반 및 합성에 의해 예비성형되며, 제 3 공정: 상기 제 2 공정에서 예비성형된 재료를 유리시험관틀에 적량하여 수조에서 96시간 주 성형하고, 제 4 공정은 열처리의 공정으로 상기 제 3 공정에서 중합된 재료를 건조기에서 100∼120℃의 분위기로 4시간정도 열처리를 하여서 완성된 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법으로서, RGP렌즈의 원료에 있어서 산소투과성(DK) 값을 높여 착용감을 편안하게 하고, 기타 침착물이 잘 생기지 않게 하는 효과가 있어 높은 착용감과 눈물을 포함한 이 물질이 잘 씻겨 나가며, 단백질 침착이 적어 깨끗한 시야확보 효과가 있고, 제조 공정시 기계적 성질을 높여 재료가공의 우수성을 얻도록된 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법에 관한 발명인 것이다.
기체투과형 하드 콘택트렌즈(RGP), 산소투과성(DK), 실리콘(Slilane), 불소(FMA), MMA, MA, AMA, FMA, TEGDA, GMA, AIBN, WATER BATH

Description

기체투과형 하드콘택트렌즈의 제조방법{Manufacturing Method for Gas Permeable Hard Contact lens}
도 1 은 본 발명으로 제조된 RGP의 단면예시도
도 2 는 본 발명으로 제조된 RGP의 배면예시도
본 발명은 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 하드렌즈의 물리적 특성을 좋게 하고, 산소투과성(DK) 값을 높여 착용감이 우수하고 눈물등의 이 물질이 잘 씻기며, 단백질 침착이 적어 시야확보가 뛰어난 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘택트렌즈는 크게 하드콘택트렌즈와 소프트 콘택트렌즈로 나누게 되며, 하드콘택트렌즈는 다시 PMMA(polymethyl-methacrylate) 렌즈와 산소투과성 하드콘택트렌즈인 RGP(rigid gas Permeable) 렌즈로 나눌수 있고, 소프트콘택트렌즈는 매일착용, 연속착용 및 일회용 렌즈로 나눌 수 있다. 그 밖에 공막, 치료용 콘택트, 토릭 콘택트, 착색, 이중(또는 다중)초점 콘택트, 각막굴절 교정용 렌즈가 있다.
콘택트렌즈의 물리적 중요한 특성중에 산소투과성(DK)이 있는데, D는 렌즈 재질 자체의 산소에 대한 확산계수(diffusion coefficient)이며, K는 렌즈 재질의 산소 용해계수(soubility coefficient)로 단위는 10-11(㎝ ×ml ×mmHg)이다. 산소투과성은 콘택트렌즈의 모양이나 크기와 관계없이 재질 자체의 물리적 특성이다. 모든 콘택트렌즈에서 산소투과성은 렌즈 재질의 성분과 밀접한 관련이 있으며, 소프트콘택트렌즈에서 함수율이 38％, 55％, 75％정도가 되면 산소 투과성이 9, 18, 36 정도된다. 또, 소프트콘택트렌즈에서 가장 높은 산소투과성은 약 40으로 RGP렌즈는 약 25％정도로 새로운 재질의 개발에 따라 점점 높아지는 추세이다.
위에서 함수율(water content)이란 다음과 같다.
Figure 112004000116488-pat00001
렌즈재질의 강도, 침착물이 잘 생기는 정도, 산소투과성 등은 함수율에 따라 달라지는데, 함수율이 증가하면 렌즈재질의 강도와 굴절률은 감소하고, 침착물이 잘 생기며, 산소투과성과 렌즈 재질의 구멍 크기는 증가한다. 대부분의 소프트콘택트렌즈는 38∼79％의 함수율을 가지고 있으며, 함수율이 약 40％이면 함수율이 낮다고 하고, 50∼60％이면 중간정도 이며, 60％가 넘으면 함수율이 높다고 분류한다, 50％를 기준으로 함수율의 높낮이를 결정하기도 한다.
그러나 DK 값을 높여 산소투과성을 높게하면 각막에 산소 공급은 늘어나지만 콘택트렌즈를 제작하기가 어렵고, 렌즈재질이 약해져 콘택트렌즈의 굴곡, 뒤틀림 등이 증가하며, 렌즈가 잘 긁히고, 잘깨지며, 표면의 습윤성이 떨어지고, 침착물에 의한 오염이 생기게 된다,
RGP 렌즈의 제작 공정을 살펴보면 다음과 같다.
원 료
↓
배합 및 교반
↓
제 품 성 형 (중 합)
↓
내,외면가공
↓
세 척
↓
검 사
↓
포 장
↓
완제품검사
↓
출 하
그 밖에 RGP의 성질은 다음과 같은데,
당량산소백분률 : 각막과 콘택트렌즈 사이의 눈물에 녹아 있는 산소량을
대기 중 산소의 ％로 표시한 값이고,
표면의 습윤성 : 고체 표면이 액체에 젖는 정도이며,
렌즈의 굴곡 : 눈을 깜박일 때 각막 위의 RGP 렌즈가 상안검에 의해 눌려
이리적으로 굴곡되는 성질이고,
렌즈의 뒤틀림 : RGP렌즈가 뒤틀리어 변형된 상태이며,
비중 : 일정 온도에서 같은 부피의 물의 무게의 대한 RGP 렌즈의 무게이고,
굴절률 : 대부분의 RGP 렌즈는 1.47∼1.49의 굴절률을 가지고 있다.
참고로 눈물의 굴절률은 1.333, 각막의 평균 굴절률은 1.370,
PMMA 렌즈의 굴절률은 1.491이다,
기계적성질 : 재질의 경도, 긁힘에 대한 저항등을 표현하기도 하는 것이다.
이상과 같이 RGP 제조방법중 제품성형에는 Water Bath를 사용하는데, 기존에는 Water Bath의 온도편차가 심하여 재료성형이 일정치 않고, 성형된 재료마다 각각 다른 형질을 나타내어 균일한 제품을 만들기에 곤란한 점이 많은 문제점 등이 있었다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 하드렌즈의 물리적 특성을 좋게하고, 산소투과성(DK) 값을 높여 착용감이 우수하고, 침착물이 생기지 않도록 된 RGP렌즈를 제조하도록 함에 그 목적이 있는 것으로서, 본 발명은 실리콘(Slilane(tris(trismethylsiloxy)-3- methacry loxypropy silane)) 과 불소(FMA(2.2.2-trifluoroethyl methacrylate) )를 사용하여 우수한 DK수치를 갖게하며, GMA(Glycidyl methacrylate)의 첨가로 렌즈표면에 이물질 및 침착물이 생기지 않고, MMA와 MA 및 AMA의 조성비율도 여러차례의 실험으로 가장 안정적이며 우수한 물리적 성질을 갖게 되는데, 본 공정의 MMA를 주원료로하는 RGP원료를 조성하기 위한 제 1 공정: MMA(Methyl methacrylate), MA(Methacrylic acid), AMA(Allyl methacrylate), FMA(2.2.2-trifluoroethyl methacrylate), Slilane(tris(trismethylsiloxy)-3-methacryloxypropysilane), TEGDA(Ethylene glycol diacrylate), GMA(Glycidyl methacrylate), AIBN(Azobis isobutyronitrile)을 각각 정량혼합하는 단계, 제 2 공정: 상기 1공정에 의해서 제조된 원료를 25∼30℃의 분위기에서 15시간 교반 및 합성에 의해 예비성형하는 단계, 제 3 공정: 상기 제 2 공정에서 예비성형된 재료를 유리시험관틀에 적량하여 수조에서 96시간 주 성형하는 단계, 제 4 공정은 열처리의 공정으로 상기 제 3 공정에서 중합된 재료를 건조기에서 100∼120℃의 분위기로 4시간정도 열처리를 하는 단계로 된 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법으로서, RGP렌즈의 원료에 있어서 산소투과성(DK) 값을 높여 착용감을 편안하게 하고, 기타 침착물이 잘 생기지 않게 하는 효과가 있어 높은 착용감과 눈물을 포함한 이 물질이 잘 씻겨 나가며, 단백질 침착이 적어 깨끗한 시야확보 효과가 있고, 제조 공정시 기계적 성질을 높여 재료가공의 우수성을 얻도록된 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법에 관한 발명인 것이다.
본 발명은 기존의 RGP가 가지고 있는 문제를 해결하기 위해서는 재질의 요건뿐만이 아니고 사용된 단량체의 중합속도의 조절과 중합조건을 정확하게 하여 균일한 중합을 수행해야 하는데, 고분자 재료는 중합온도와 중합시간이 그재료의 성질를 결정하는 중요한 요소이다.
본 발명은 기존의 고물성을 갖는 RGP재질의 개발과 성형과정에서 나타나는 불균일한 중합의 조건을 새로운 제조방법으로 균일한 중합을 수행하기 위한 방법이다.
이하 RGP렌즈의 재질의 분량 및 제조방법의 흐름도와 각 공정을 설명하기로 한다.
[제 1공정] 원료의 혼합 (FIUOROCONEN)
MMA(Methyl methacrylate) 75∼80 중량%,
MA(Methacrylic acid) 4∼5 중량%,
AMA(Allyl methacrylate) 3∼4 중량%,
GMA(Glycidyl methacrylate) 6∼7 중량%,
EGDA(Ethylene glycol diacrylate) 1∼2 중량%,
FMA(2.2.2-trifluoroethyl methacrylate) 10∼13 중량%,
Slilane(tris(trismethylsiloxy)-3-methacryloxypropysilane) 4∼5 중량%,
AIBN(Azobis isobutyronitrile)0.1∼0.2 중량%,
상기와 같은 각각의 원료를 정량하여 혼합하는데, 불소(FMA)-실리콘(Silane)함유의 조절로 DK값을 조절할 수 있으며, 이들 두 원료를 혼합할때 DK값을 갖는 중합체를 얻을 수 있다.
가교 단량체는 EGDA(Ethylene glycol diacrylate)를 사용하는데, 상기 단량체는 경화 및 내 약품성을 갖는 공중합체를 부여하는데 효과가 있다.
중합개시제로는 AIBN(Azobis isobutyronitrile)를 사용하는데, 중합이 시작 하게 하는 역활을 하며, 전체 용매의 양의 0.1-0.2 중량% 정도가 바람직하다.
중합개시제로는 AIBN(Azobis isobutyronitrile)과 가교제인 EGDA(Ethylene glycol diacrylate)는 중합시 반응속도와 밀접한 관계를 갖고 있으므로 항상 적정의 사용을 필요로 한다.
GMA(Glycidyl methacrylate)는 렌즈표면에 이물질 및 침착물이 잘 생기지 않게 하는 효과를 가지고 있다. 이는 RGP렌즈의 착용시 착용감을 결정하는 중요한 요소로 눈물과 함께 이물질이 씻겨나가며, 단백질등의 침착이 적어 깨끗한 시야확보 및 편안한 착용감을 느낄 수 있다.
[제 2 공정] 예비성형
상기 1 공정에서 혼합된 원료를 교반하는 과정이다. 온도는 25∼30℃의 분위기에서 500rpm으로 15시간 교반한다. AIBN(Azobis isobutyronitrile)은 분말의 형태이기 때문에 용매에 잘 분해되어야 균일한 중합을 얻을 수 있다.
[제 3 공정] 중합
상기 2 공정에서 예비성형된 재료를 주성형하는 과정으로, 유리시험관 성형틀에 적량하여 실리콘마개로 밀봉한 후 수조에서 중합한다. 이때 중합은 제 1 중합과 제 2 중합으로 나뉘게 된다. 수조의 초기 온도는 45℃로 약 48시간 제 1 중합한다. 고분자의 재질의 물성은 일반적으로 낮은 온도에서 많은 시간을 반응해야 좋은 물성을 가질 수 있다. 제 1 중합인 45℃에서의 중합은 전체 중합 중 가장 중요한 과정이라고 볼 수 있는데, 그 이유는 이 중합에서 재료의 성질과 물성을 상당부분 결정되기 때문이다. 중합의 속도가 너무 빠르면 재질이 강도가 너무 단단해져서 부반응된 성분을 많이 함유하게 된다. 그러면 재질의 기계적 가공능력이 떨어지고, RGP의 성질인 DK값이 떨어지게 되며, 성형과정에서 기포의 함유가 늘어나게 되어 좋은 물성을 지닌 재료를 얻을 수 없게 된다.
반대로 중합과정이 너무 느리게 나타나게 되면 성형된 각각의 높이에 따라서 물성과 기계적 성질이 다르게 나타나며, 과반응된 성분이 발생하게 되어 유리시험관 성형틀에서 잘떨어지지 않는 형태를 나타내기도 한다. 따라서 온도조절의 중요성이 요구시 되는 부분이다. 45℃에서 48시간 중합하면 외형은 액상에서 고상으로 바뀐다.
하지만 각 원료의 중합온도가 다르기 때문에 아직 부반응한 성분을 중합하기 위하여 75℃에서 48시간으로 제 2 중합한다.
이때 각 재료의 온도를 균일하게 유지하기 위해서는 수조에서의 적은온도 편차가 중요하다. 기존의 수조는 각 재료마다의 온도 편차가 심해서 각각의 재료가 다른 물성을 나타내었다. 이러한 단점을 보완하여 각각의 재료마다 온도편차가 적은 새로운 수조를 제작하였다.
기존의 수조는 재료는 움직이지 않고 펌프에 의한 물의 순환으로만 이루어진 반면 새로운 수조는 펌프에 의한 물의 순환과 동시에 모터에 의한 재료의 틀 자체가 회전하여 균일한 온도를 유지하게 되어 제품의 균일성과 더 우수한 재료 성형을 하게 되었다.
제 2 중합에서는 각 원료의 완성된 중합을 이루며, 재질의 강도 및 기계적 물성을 강화하게 된다. 이때 온도가 갑자기 낮아지게 되면 제 2 중합중인 반응이 중단되어 재질이 불안정해져서 유리시험관 성형틀에서 재질이 떨어져 나가서 깨지는 현상을 보이게 된다.
제 3공정을 마치면 건조기에서 열처리를 하는 제 4 공정을 거치게 된다.
[제 4 공정] 열처리
제 3공정에서 중합이 완료된 재료를 건조기에서 100∼120℃의 분위기로 4시간 열처리 한다. 열처리의 목적은 중합된 재료의 미반응 물질을 반응시키기 위한 것으로 중합시 부반응물에 의한 성형물이나 중합이 재료 전체적으로 고르게 이루어지지 못한 재료는 이 과정에서 깨지거나 유리시험관 성형틀에 붙게된다.
열처리는 재질의 강도를 좀더 높이고 잘못된 재질을 선별할 수 있다. 4시간정도의 열처리를 거친 후 상온에서 서서히 냉각시킨다. 냉각의 과정에서 고른 중합의 재질은 유리시험관 성형틀이 완전히 붙어 있거나 깨끗이 떨어져 나간다.
RGP원료는 중합의 과정에서는 재료가 수축하고 중합이 완료되어 고상화된 상태에서 열처리를 하면 재료는 팽창하게 된다. 이로 인해서 유리시험관 성형틀에서 재질이 잘떨어지게 된다. 중합이 고르게 일어난 재료에서 이러한 성질을 보이게 되며, 만약 재질이 유리에 붙어있거나 잘 떨어지지 않는 것은 중합과정에서 원료들의 완전한 중합이 일어나지 못하여 미반응 및 부반응된 재질이 유리표면과 반응하여 붙는 것이다. 이런재료는 성형시 기계적 물성 및 재료의 RGP가 가져야할 광학적 성질이 좋지 못하다.
도 1, 2 는 상기와 같은 공정으로 제조된 RGP의 단면 및 배면예시도로서,
A : 곡물반경(Base Curve)이고 ,
B : 주변부커브(Blend Curve)이며,
C : 주변부(Bevel)이고,
D : 엣지두께(Edge Thickness)이며,
E : 지름(Diameter)이고,
F : 중심부 두께( Center Thickness)를 나타내 보인 것이다.
이상에서와 같이 제조되는 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법은 RGP렌즈의 원료에 있어서 DK값을 높여 착용감을 편안하게 하고, 기타 침착물이 잘 생기지 않게 하는 효과를 가지고 있어 착용감을 높이고, 눈물을 포함한 이물질이 잘 씻겨나가며, 단백질 침착물이 적어 깨끗한 시야확보 및 편안한 착용감을 느낄 수 있으며, 제조공정에 있어서 기계적 성질을 높임으로서, 재료 가공의 우수성을 가지는 뛰어난 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. MMA(Methyl methacrylate) 63.8∼71.9 중량%, EGDA(Ethylene glycol diacrylate) 1∼2 중량%, AMA(Allyl methacrylate) 3∼4 중량%, MA(Methacrylic acid) 4∼5 중량%, FMA(2.2.2-trifluoroethyl methacrylate) 10∼13 중량%, Slilane(tris (trismethylsiloxy)-3-methacryloxypropysilane) 4∼5 중량%, AIBN(Azobis isobutyronitrile) 0.1∼0.2 중량%, GMA(Glycidyl methacrylate) 6∼7 중량%를 각각 혼합하여 원료를 조성하는 단계와, 상기 혼합된 원료를 25∼30℃의 분위기에서 500rpm으로 15시간 동안 교반 및 합성하여 예비성형하는 단계와,
    상기 예비성형된 재료를 유리시험관 성형틀에 적량하여 수조에서 45℃로 48시간 중합하는 제 1 중합단계와,
    상기 제 1 중합 후에 75℃로 약 48시간 중합하는 제 2 중합단계와,
    상기 중합된 재료를 건조기에서 100∼120℃의 분위기에서 약 4시간 열처리하여 된 것을 특징으로 하는 기체투과형 하드콘택트렌즈(RGP)의 제조방법.
  4. 삭제
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