KR100807001B1

KR100807001B1 - 컬러 하드코팅액 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한착색 안경렌즈의 제조방법

Info

Publication number: KR100807001B1
Application number: KR1020070008728A
Authority: KR
Inventors: 김옥현; 고희경; 김용길
Original assignee: 김옥현; 고희경; 김용길
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2008-02-25

Abstract

본 발명은 컬러 하드코팅액 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법에 관한 것으로, 특히 플라스틱 안경렌즈의 경도를 높이기 위해 수행되는 하드코팅 단계에서 착색까지 동시에 이루어지는 컬러 하드코팅을 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는, 실리콘계 하드코팅액 90∼99.39 중량부; 염료 0.1∼10 중량부; 메틸렌글리콜 0.01∼10 중량부 및 유기용제 0.5∼20 중량부로 이루어지는 컬러 하드코팅액 조성물과, 그 제조방법, 그리고 이를 이용하여 착색렌즈를 제조하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 하드코팅에 의해 착색까지 동시에 수행됨으로써 간편하면서도 보다 균일한 착색이 가능하고, 공정마다의 착색 일관성을 유지할 수 있으며, 본 발명의 방법은 굴절률이나 렌즈의 재질에 관계없이 거의 모든 플라스틱 안경렌즈의 착색방법으로 이용될 수 있다. 또한, 종래에 안경렌즈에 대해 일일이 수작업으로 진행되었던 별도의 착색공정을 생략할 수 있어 공정시간이 단축되고 인건비가 절감되는 등 생산비용까지도 크게 줄일 수 있다.

안경 렌즈, 플라스틱 렌즈, 착색 렌즈, 컬러 렌즈, 하드 코팅, 컬러 하드 코팅

Description

컬러 하드코팅액 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법 {Composition of Color Hard Coating Solution and Its Preparing Method and the Method for Preparing Color Lens Using It}

본 발명은 컬러 하드코팅액 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법에 관한 것으로, 특히 플라스틱 안경렌즈의 경도를 높이기 위해 수행되는 하드코팅 단계에서 착색까지 동시에 이루어지는 컬러 하드코팅을 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 안경렌즈에는 크게 유리와 플라스틱 재질의 렌즈가 있는데, 가볍고 잘 깨지지 않으며 가공성이 용이한 특성 때문에 최근에는 플라스틱 재질의 렌즈가 주로 사용되고 있다. 또, 안경의 패션 기능이 강조되고 소비자의 취향이 다양해지면서 도수가 있는 시력보정용 렌즈에서도 렌즈에 색상을 부여한 착색렌즈가 많이 사용되고 있다.

시력보정용 렌즈에 색상을 부여한 착색렌즈는, 제조된 각 도수의 렌즈를 수 작업으로 염료액에 침적 및 디핑하는 방법으로 제조되고 있다. 즉, 선글라스나 시력이 별로 나쁘지 않은 사람들에게 사용되는 일반 평 렌즈(도수가 없는 렌즈)와 달리 CR-39, 중굴절, 고굴절, 초고굴절, PC(Polycarbonate)렌즈 등의 시력 보정용 렌즈는 일반적으로 도수에 따른 종류가 많아 일일이 수작업으로 하여야 한다. 또한, 같은 재료로 생산된 굴절률의 렌즈에서도 도수가 높아질수록 중심두께와 가변두께가 일정하지 않아 착색공정에 상당한 숙련을 요하고 그럼에도 불구하고 균일한 착색이 어려우며, 시력보정용 안경렌즈의 제조 공정마다의 차이로 착색의 일관성을 유지하기 어려운 문제가 있다. 이러한 문제는 좌우 시력이 다른 사람들에서 좌우 렌즈의 색감 차이를 가져올 수 있고, 또 재고 렌즈의 활용도를 떨어뜨리게 된다. 또한, 착색 시 높은 온도(93∼97℃)의 염료액에 침적하기 때문에 렌즈의 변형과 나아가 광학적인 물성의 제조형질 변경을 초래할 수도 있으며, 별도의 착색공정으로 인해 제조공정 자체가 길어지는 문제점도 있다. 이러한 제반 문제점들은 결국 착색렌즈의 제조원가를 상승시키는 원인이 되기도 한다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는, 보다 간편하고도 균일한 착색이 가능하고 나아가 착색의 일관성을 유지할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 이를 위해 다양한 방법이 업계에서 모색되어 왔으며, 특히 플라스틱 안경렌즈의 경도를 향상시키기 위하여 일반적으로 행해지고 있는 하드코팅을 이용하여 착색까지 동시에 수행하고자 하는 연구들이 국내외에서 렌즈 제조업체를 중심으로 이루어져 왔다. 그러나 염료와의 혼합은 실리콘계 수지를 주성분으로 하는 하드코팅액 자체에 장애를 주는 문제점이 있어, 하드코팅 후 바로 염료액에 침적 및 디핑하는 방법으로 착색 하는 방법 정도가 알려져 있을 뿐, 아직까지 하드코팅과 동시에 착색까지 가능한 방법은 국내외 어디에서도 알려지지 않고 있다.

본 발명은 하드코팅과 동시에 원하는 색상으로의 착색까지 이루어지도록 하는 방법에 관한 것으로, 하드코팅액에 염료를 혼합하면서도 하드코팅 공정 자체에 장애를 주지 않고 하드코팅과 동시에 원하는 색상의 착색이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 발명에서는, 하드코팅과 동시에 원하는 색상의 착색이 이루어질 수 있는 컬러 하드코팅액 조성물과 그 제조방법 및 이를 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법을 제공하고자 한다.

기타 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 더 잘 알게 될 것이다.

본 발명의 컬러 하드코팅액 조성물은, 실리콘계 하드코팅액 90∼99.39 중량부; 염료 0.1∼10 중량부; 메틸렌글리콜 0.01∼10 중량부 및 유기용제 0.5∼20 중량부로 이루어진다.

하드코팅액으로는 실리콘계 수지를 주성분으로 하는 공지의 하드코팅액을 사용할 수 있다. 예를 들어, 프랑스 디멘션사의 D50™, D250™; 일본 도꾸야마사의 TS56™; 일본 스미도모사의 KMC03™; 화인코트(FINE COAT)의 ST11TN-6H™, ST11TN- 8H™, ST11MP, ST11MS, ST11HI, ST11GN-158, ST11TN-158, ST11GN-161, ST11TN-161; DON CO., LTD의 VH-56(M-S)™ 등을 사용할 수 있다.

염료로는 안경렌즈의 착색에 사용되는 공지의 유용성 안료와 염료가 사용될 수 있다. 본 발명에서 “염료”는 특별히 한정하지 않는 한 안경렌즈의 착색에 사용 가능한 안료와 염료를 모두 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 오리엔트화학주식회사의 ORIKO COLORS을 사용하였다. 색상은 빨강, 노랑, 파랑, 검정의 4가지 기본색을 사용하여 원하는 다양한 색상을 표현할 수 있다.

메틸렌글리콜은 하드코팅액과 염료의 혼합물이 분리되지 않고 균일성을 유지하도록 해주며, 하드코팅에 적합한 적정 유동성을 유지할 수 있도록 해준다.

유기용제는 염료와 하드코팅액을 용해시켜 균일한 혼합이 이루어지게 한다. 유기용제로는 하드코팅액과 염료를 균일하게 용해시킬 수 있는 것이면 제한없이 모두 사용될 수 있다. 바람직하게는, 유기용제로 톨루엔 또는 메틸알코올 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 톨루엔과 메틸알코올은 바람직하게는 0.05∼5 중량부 대 0.45∼15 중량부의 비율로 사용된다. 또 메틸알코올은 후단계의 디핑 공정에서도 코팅액의 고형분을 일정하게 유지하기 위해 추가로 사용될 수 있다.

상기 성분들을 균일하게 혼합하여 본 발명의 컬러 하드코팅액 조성물을 제조한다. 이때 바람직하게는 각 성분을 교반기에 투입하여 100∼250RPM으로 30분 정도 교반하여 균일한 상태가 되도록 한다.

또한 본 발명에서는,

(a) 실리콘계 하드코팅액 90∼99.39 중량부; 염료 0.1∼10 중량부; 메틸렌글리콜 0.01∼10 중량부 및 유기용제 0.5∼20 중량부로 원료를 균일하게 혼합하여 컬러 하드코팅액 조성물을 만드는 단계와;

(b) 렌즈를 40∼70℃의 NaOH 또는 KOH 4∼15% 수용액으로 5분 이상 에칭 처리하는 단계와;

(c) 상기 단계(a)의 컬러 하드코팅액 조성물에, 단계(b)의 에칭 처리된 렌즈를 디핑한 후 경화시키는 단계;를 포함하는 컬러 하드코팅을 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법이 제공된다.

상기 에칭처리 단계에서, NaOH 또는 KOH 수용액은 바람직하게는 4∼15% 수용액을 사용한다. 에칭처리 후에는 같은 온도의 순수로 스프레이 세정하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 계속하여 순수 초음파 세척한 후 다음 단계를 진행한다. 그러나 구체적인 에칭조건은 대상 렌즈의 재질, 굴절률 등의 조건에 따라 달라질 수 있다.

상기 하드코팅 단계에서, 구체적인 디핑 조건은 사용하는 하드코팅액에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로는 75mm 중굴절 NK 계열 렌즈를 기준으로 코팅 캐비넷의 온도를 25℃ 이하로 하고, 상대습도는 60% 이하로 하며, 인상속도를 37∼48초 정도로 한다. 이때 코팅액의 온도는 상온, 바람직하게는 10∼13℃ 정도가 좋다. 그러나 구체적인 디핑 조건은 사용하는 하드코팅액에 따라 차이가 있으므로, 해당 하드코팅액 제조사의 지시를 따르는 것이 좋다.

디핑 후에는 UV경화 또는 열경화 방법으로 경화시킨다. 바람직하게는, 80∼ 140℃로 100∼160분 열처리하여 하드코팅액을 경화시키며, 더욱 바람직하게는 100∼120℃에서 110∼140분 열처리한다. 또, 이렇게 본 경화를 실시하기 전에, 바람직하게는 예비건조 단계를 둔다. 예비건조는 바람직하게는 60℃ 이상에서 10분 이상 한다.

상기와 같은 단계를 거치는 본 발명의 착색렌즈 제조방법은, 기존 착색공정에 비해 보다 균일한 착색이 가능하고 착색의 일관성을 유지할 수 있으며, 굴절률이나 렌즈의 소재에 관계없이 거의 모든 플라스틱 안경렌즈의 착색방법으로 이용되어 전광선 영역대 투과율이 5∼95%로 차단된 렌즈를 얻을 수 있다. 즉, 일반렌즈, 중굴절렌즈, 고굴절렌즈, 초고굴절렌즈, PC(Polycarbonate)렌즈 등이 모두 본 발명에 따라 전광선 투과율이 5∼95%로 차단된 착색렌즈로 제조될 수 있다. 이렇게 본 발명에 따라 컬러 하드코팅으로 제조된 착색렌즈는 그대로 또는 저반사를 위한 다층박막코팅, 방오성 불소박막코팅 및 초경도코팅 등을 거쳐 안경렌즈로 완성되게 된다.

특히, 대한민국 특허 제403902호에 기재된 자외선 차폐용 다층박막 기술이 본 발명의 컬러 하드코팅된 렌즈에 적용될 경우 여러 장점을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따라 컬러 하드코팅을 한 후 특허 제403902호의 자외선 차폐용 다층박막을 형성할 경우, 주간에는 완전한 자외선 차폐효과가 생기고, 야간 운전 시에는 앞에서 들어오는 자동차 불빛을 반사시켜 시야를 확보해주는 효과가 있으며, 나아가 자외선 차폐효과로 장기간 사용에도 착색렌즈의 색상 변화를 막아 주는 장점까지 있다. 자외선 차폐용 다층박막을 형성하는 방법은, 먼저 본 발명에 따라 컬러하드막을 코팅한 후 코팅된 플라스틱 안경렌즈 표면에 고진공하에서 이온빔 보조증착 방식에 의해 저굴절률과 고굴절률을 갖는 유전체 박막을 교대로 여러 번 반복증착하며, 이 과정에서 유전체 박막 두께를 조절하여 자외선파장 340∼400nm 대역에서는 자외선을 차단할 수 있도록 표면반사를 최대화시키고, 가시광선 파장 대역에서는 투과가 최대화되도록 표면반사를 최소화시킨다.

이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 다음의 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 물론이다.

실시예 1

하드코팅액 -염료 혼합단계

(1) 실리콘계 하드코팅액(화인코트, ST11TN-6H™) 97.9 중량부

염료(오리엔트화학주식회사의 ORIKO COLORS) 1 중량부

메틸렌글리콜 0.1 중량부

톨루엔 0.3 중량부

메틸알코올 0.7 중량부

를 교반기에 투입하여 150RPM으로 교반하면서 균일하게 혼합하였다.

(2) 72mm 고굴절 플라스틱 렌즈를 대상으로 에칭처리를 하였다. 40∼50℃의 NaOH(비중 1.035∼1.056)로 6분간 에칭 처리한 후 같은 온도의 순수로 스프레이 세정하고, 계속하여 순수 초음파 세척하였다.

(3) 상기 (1)에서 준비된 혼합액에 상기 (2)의 에칭공정을 거친 렌즈를 다음 표 1의 조건으로 디핑(Dipping)한 후 열경화시켰다.

(4) 65℃에서 15분간 예비 건조시켰다.

(5) 상기 예비건조 후 120℃로 150분간 경화처리하여 본 발명의 컬러 하드코팅된 착색렌즈를 얻었다.

실시예 2

하드코팅액 -염료 혼합단계

(1) 실리콘계 하드코팅액(DON CO., LTD의 VH-56(M-S)™) 97.9 중량부

염료(오리엔트화학주식회사의 ORIKO COLORS) 1 중량부

메틸렌글리콜 0.1 중량부

톨루엔 0.3 중량부

메틸알코올 0.7 중량부

(2) 75mm 중굴절 플라스틱 렌즈를 대상으로 에칭처리를 하였다. 60∼70℃의 NaOH(비중 1.083∼1.169)로 6분간 에칭 처리한 후 같은 온도의 순수로 스프레이 세정하고, 계속하여 순수 초음파 세척하였다.

(3) 상기 (1)에서 준비된 혼합액에 상기 (2)의 에칭공정을 거친 렌즈를 다음 표 2의 조건으로 디핑(Dipping)한 후 열경화시켰다.

(4) 65℃에서 15분간 예비 건조시켰다.

(5) 상기 예비건조 후 120℃로 120분간 경화처리하여 본 발명의 컬러 하드코팅된 착색렌즈를 얻었다.

본 발명에 따르면, 하드코팅액에 염료를 혼합하면서도 하드코팅 공정 자체에 장애를 주지 않고 하드코팅과 동시에 원하는 색상의 착색이 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 하드코팅에 의해 착색까지 동시에 수행됨으로써 간편하면서도 보다 균일한 착색이 가능하고, 공정마다의 착색 일관성을 유지할 수 있으며, 굴절률이나 렌즈의 재질에 관계없이 거의 모든 플라스틱 안경렌즈에 적용되어 착색렌즈를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 종래에 안경렌즈(CR-39, 중굴절, 고굴절, 초고굴절, PC(Polycarbonate)렌즈)에 대해 일일이 수작업으로 진행되었던 별도의 착색공정을 생략할 수 있어 공정시간이 단축되고 인건비가 절감되는 등 생산비용까지도 크게 줄일 수 있으며, 아울러 종래 착색기술의 문제점인 고온의 염료에 의한 렌즈의 변형 우려가 없고, 종래방법과 달리 불량 발생시 재작업 및 박리가 용이하다는 장점까지 있다.

Claims

실리콘계 하드코팅액 90∼99.39 중량부; 염료 0.1∼10 중량부; 메틸렌글리콜 0.01∼10 중량부 및 유기용제 0.5∼20 중량부로 이루어지고, 전광선 영역대의 투과율 차단을 위한 착색과 하드코팅이 동시에 이루어지는 컬러 하드코팅액 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유기용제는 톨루엔 0.05∼5 중량부 및 메틸알코올 0.45∼15 중량부로 이루어지는 컬러 하드코팅액 조성물.
실리콘계 하드코팅액 90∼99.39 중량부; 염료 0.1∼10 중량부; 메틸렌글리콜 0.01∼10 중량부 및 유기용제 0.5∼20 중량부로 원료를 균일하게 혼합하는 단계를 포함하며, 렌즈에 색상을 부여함으로써 전광선 영역대의 투과율 차단을 위한 착색과 하드코팅이 동시에 이루어지는 컬러 하드코팅액 조성물의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 유기용제는 톨루엔 0.05∼5 중량부 및 메틸알코올 0.45∼15 중량부로 이루어지는 컬러 하드코팅액 조성물의 제조방법.
(a) 실리콘계 하드코팅액 90∼99.34 중량부; 염료 0.1∼10 중량부; 메틸렌글리콜 0.01∼10 중량부; 유기용제 0.5∼20 중량부로 원료를 균일하게 혼합하여 컬러 하드코팅액 조성물을 만드는 단계와;

(b) 렌즈를 40∼70℃의 NaOH 또는 KOH 4∼15% 수용액으로 5분 이상 에칭 처리하는 단계와;

(c) 상기 단계(a)의 컬러 하드코팅액 조성물에, 단계(b)의 에칭 처리된 렌즈를 디핑한 후 경화시키는 단계;를 포함하는 컬러 하드코팅을 이용한 착색 안경렌즈의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 유기용제는 톨루엔 0.05∼5 중량부 및 메틸알코올 0.45∼15 중량부로 이루어지는 착색 안경렌즈의 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 경화는 UV경화 또는 열경화 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 착색 안경렌즈의 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 경화는 열경화 방법을 이용하여 100∼130℃로 100∼160분 경화시키는 것을 특징으로 하는 착색 안경렌즈의 제조방법.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(c)는 디핑 후 80℃ 이상에서 10분 이상 열처리하는 예비건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착색 안경렌즈의 제조방법.
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