KR100866993B1 - 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평선상의 양측에 개구부가 형성되며 일측에 환풍팬을 구비한 건조챔버와 상기 건조챔버 내부 중앙의 수직 상단부에 입설되며, 마이크로파를 조사하는 마이크로파 발생부와 상기 건조챔버 하부에 마이크로파 발생부에 의해 건조되는 안경렌즈를 고정하는 고정수단을 구비한 운반장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치에 관한 것이다.

마이크로웨이브, Microwave, 마이크로파, 안경렌즈, 렌즈

Description

마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치{Apparatus for Drying a Eyeglass Lens}

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치를 정단면을 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 도 1의 측단면을 나타낸 도면,

도 3은 도 1의 측면을 나타낸 도면,

도 4는 안경렌즈의 제조방법의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 건조챔버 11,12: 개구부

20: 마이크로파 발생부

30: 운반장치 31: 속도조절장치

32: 고정수단 33: 수분감지센서

40: 안경렌즈 70: 제어부

90: 환풍기

본 발명은 안경렌즈의 제조과정 중에 발생하는 광학적 변형을 없게 하거나 또는 안경렌즈의 광학적 변형을 최소화하기 위한 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱렌즈는 표면경도가 낮아 쉽게 흠이 난다는 점과, 굴절율 값이 작아 두께가 두꺼워진다는 점, 그리고 왜곡이 일어나기 쉽다는 단점에도 불구하고, 비중이 작아 가볍다 라는 점과, 내충격성이 아주 강하여 쉽게 깨지지 않는다는 점, 깍아내는 절삭성, 자르는 절단성 그리고 접착가공성이 좋다는 점, 내열성과 내약품성이 우수하다는 점, 염색이 쉬어 원하는 색상을 넣을 수 있고 탈색도 용이하다는 점, 파장 350nm이하의 자외선은 거의 차단시킨다는 점, 열전도율이 유리렌즈보다 크기 때문에 김서림 제거 시간이 빠르다 라는 장점을 갖추고 있기에 현재까지 널리 쓰이고 있다.

또한, 재질이 너무 연질인 플라스틱렌즈는 흠이 잘 나고 때가 잘 붙으며 습기는 물방울이 되고 변색 되기 쉬운 단점을 보완하기 위해 하드코팅으로 표면을 단단하게 하고 수막방지 처리 등으로 물 얼룩을 만들지 않게 하는 등 연구 개발의 지속으로 점차 발전하는 추세이다.

이러한 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈와 비교하여 경량이고, 잘 깨지지 않는 등의 특징이 있기 때문에, 최근 안경 렌즈, 카메라 렌즈 등의 광학기기에 널리 사용되게 되었다. 특히 안경용 플라스틱 렌즈는 소재 수지의 고굴절화, 저비중화에 의해 급속하게 공용이 늘고 있다.

또 플라스틱렌즈용 수지재료로서 대표적인 것은 1942년 미국 피츠버그 판유리회사에서 개발한 아릴 디글리콜 카보네이트 수지(allyl-야glycolcarbonate resin)로서 이것으로 만든 렌즈를 CR-39렌즈라고 부른다. 이 렌즈는 시력교정용 및 패션 썬글라스용 렌즈로서 가장 많이 이용되는 대표적인 유기렌즈이다.

오늘날 안경렌즈로서 이용되는 합성수지는 대표적으로 아릴 디글리콜 카보네이트 수지 또는 아크릴(acryl)이라고 부르는 Polymethylmethacrylate(일종의 아크릴산계통의 수지: PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate: PC) 및 폴리우레탄(polyurethane)계 수지 등이 있다.

플라스틱 렌즈는 상기의 렌즈재료를 축합방식, 즉 유리 주형을 통한 주조기법으로 제작되어지는데 이후 왜곡의 해소를 위한 어닐링, 반사방지 코팅, 경도를 높이기 위한 코팅 그리고 착색을 위한 염색 등을 거쳐 상품화 된다. 상기 공정의 전후에는 항상 안경렌즈의 세척공정 및 검사공정이 수행되는데 이유로서는 먼지 및 얼룩으로 오염된 상태에서 공정을 지나가면 불량품이 생산되기 때문이다.

일반적인 안경렌즈는 플라스틱을 재료로하기 때문에 세척중 미소량의 습기가 내부로 침투되기 쉽다. 이와 같은 재료의 내부에 머금은 습기는 진공에서 코팅을 수행할 때 표면으로 스며 나오는데 코팅불량의 원인으로서 작용된다.

또한, 건조후에 습기가 남아 있으면 시간이 지남에 따라 왜곡현상이 발생하기 때문에 완벽하게 습기를 제거해야 한다. 또한, 플라스틱 렌즈를 염색하는 경우 80~90도 정도의 염색액에 일정시간 침지시키는데 이 경우에도 균일한 색도를 유지하려면 정밀한 건조장치가 필요하다.

종래에는 상기 공정상에서의 렌즈를 경화시키는 경우 열풍으로 건조를 하였다. 그러나 열풍건조의 경우는 외부에서 공기를 흡입한 후 가열하여 분사하는 방식이어서 오염물질이 렌즈에 부착될 가능성을 전혀 배제할 수 없는 실정이고, 고열로 인한 렌즈의 변형 및 손상을 초래하게 된다. 또한, 고열가열된 플라스틱 렌즈를 서서히 식히지 않고, 단시간내에 대기와 접촉하게 하면 습기가 쉽게 침투하여 이로 인한 플라스틱렌즈의 왜곡현상이 일어나 플라스틱렌즈의 불량율이 상승하는 문제점이 있었다.

그 밖에도, 열풍건조는 일반적으로 오븐내에서 이루어지는 것으로, 많은 인력의 투입, 비싼 설비비 및 오랜 건조시간에도 불구하고 불량율을 극복하지 못하는 단점이 있었다. 또한, 열풍건조는 작업공정이 매우 복잡하고 대량생산이 불가능하며, 생산성이 저하되고 에너지의 낭비가 심한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 안경렌즈의 제조 중 건조효율을 상승시켜 공정 속도를 증가시키며 기존의 공정으로 힘들었던 안경렌즈 내부의 수분을 효과적으로 증발 시켜 코팅불량률 및 공정후 변형을 최소화 하며 건조후 오염물을 최소화 할 수 있는 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 수평선상의 양측에 개구부가 형성되며 일측 에 환풍팬을 구비한 건조챔버와 상기 건조챔버 내부 중앙의 수직 상단부에 입설되며, 마이크로파를 조사하는 마이크로파 발생부와 상기 건조챔버 하부에 마이크로파 발생부에 의해 건조되는 안경렌즈를 고정하는 고정수단을 구비한 운반장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치에 의해 달성된다.

여기서, 마이크로파 발생부는 안경렌즈에 300MHz ~ 300,000MHz의 주파수대로 조사하되, 바람직하게는 2450MHz 또는 915MHz의 주파수로 조사하여야 하고 파장은 각각 12cm와 32.8cm를 가지는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 있어서, 상기 운반장치는 마이크로파에 영향을 받지 않는 저유전율 재료로 제작된 컨베이어로 구성되고, 상기 컨베이어에 의해 안경렌즈가 건조챔버 내부로 운반되면, 마이크로파 발생부가 마이크로파를 조사하여 상기 안경렌즈를 건조하되, 상기 컨베이어는 운반속도가 조절되는 속도조절장치를 구비하고, 건조챔버의 내부는 컨베이어에 의해 운반되는 안경렌즈의 수분을 감지하는 수분감지센서를 더 구비하여 구성하는 것이 특징이다.

또한, 본 발명은 상기 수분감지센서의 감지신호를 기초로 속도조절장치 및 마이크로파 발생부의 조사 강도를 가변하는 제어부를 구비하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로서 주형 틀 제작(S10) - 렌즈재료 주입(S20) - 열처리에 의한 경화(S30) - 세척/건조(S40) - 검사(S50) - 멀티코팅(S60) - 세척/건조(S70) - 검사(S80) - 하드코팅(S90) - 세척/건조(S100) - 검 사(S110) - 렌즈특성 측정(S120) - 포장검사(S130)의 단계를 포함하고, 상기 세척단계(S40,S70,S110) 이후의 각각의 렌즈 건조단계는 마이크로파(Microwave)의 조사로 건조가 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조방법에 의해서도 달성될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치를 도시한 참조도면을 토대로 상세히 설명한다.

마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치는, 건조챔버(10)의 내부에 구비된 개구부(11,12)와, 환풍팬(90)과, 마이크로파 발생부(20) 및 운반장치(30)를 포함한다.

상기 개구부(11,12)는 건조챔버(10)의 수평선상의 양측에 형성되는 것으로, 높이와 너비는 운반장치(30)의 폭 방향보다 더 넓게, 안경렌즈(40)의 두께보다 더 높게 형성하는 것이 바람직하다.

마이크로파 발생부(20)는 상기 건조챔버(10)의 내부 중앙을 기준으로 수직 상단부에 구비되고, 하방향으로 300MHz ~ 300,000MHz의 주파수대 중 선택되는 주파수 대역(예컨대, 2000MHz)으로 조사할 수 있다. 그러나 본 발명에서의 마이크로파 발생부(20)는 2450MHz 또는 915MHz의 주파수 대역으로 조사한다.

운반장치(30)는 건조챔버(10)의 하부에 구비되는 것으로, 길이는 개구부(11)와 개구부(12) 사이의 길이보다 길게 형성되는 밸트식 컨베이어일 수 있으며 이는 마이크로파와 반응을 하지 않는 저유전율 재료이다. 여기서, 컨베이어의 벨트는 건조챔버(10)의 개구부(11)와 개구부(12)로부터 일정길이 외향되게 구성된다. 또한, 안경렌즈(40)의 유동을 방지하기 위하여 밸트의 상단부에는 고정수단(32)을 구비하게 되는데, 상기 고정수단(32)은 안경렌즈(40)의 지름과 같은 홈이 형성된 고정수단(32)으로서, 하부는 밸트에 부착 고정되며 상부(홈이 형성된 부분)는 안경렌즈(40)의 삽입으로 고정하게 하는 구성이다. 상기와 같은 고정수단(32)은 본 발명을 반복적으로 실시하는 당업자에 의해 다양하게 변형될 수 있다.

한편, 이와 같은 구성에서 운반장치(30)의 운행으로 안경렌즈(40)가 개구부(11)에서 개구부(12)로 이동됨에 따라 안경렌즈(40)는 건조챔버(10) 내부의 상단부에 구비된 마이크로파 발생부(20)에서 발생하는 마이크로파에 의해 건조되는데, 이때 이동되는 안경렌즈(40)가 상기 마이크로파 발생부(20)와 연직방향의 위치에 놓이게 된다.

또한, 안경렌즈(40)를 효율적으로 건조하기 위해 건조챔버(10)의 내부에 상기 안경렌즈(40)의 수분을 감지하는 수분감지센서(33)를 더 구비한다. 이러한 수분감지센서(33)는 물수분을 감지하는 센서로서, 컨베이어에 의해 이동되는 다수의 안경렌즈(40)에 수분이 있는가를 식별하기 위한 것으로, 컨베이어에 일정 간격으로 고정되어 운반되는 안경렌즈(40)의 간격과 컨베이어의 운반속도에 따라 안경렌즈(40)에 일정 주파수를 보내어 미리 저장된 주파수와의 차이가 있으면 신호를 발생시키는 구성이며, 건조챔버(10)의 개구부(12)로부터 건조챔버(10)의 내측의 운반장치(30)에 구비된다.

여기서, 비록 도시되지는 않았지만 수분감지센서(33)의 원활한 동작을 위해 수분감지센서(33)의 전방에 안경렌즈(40)의 위치를 감지하는 위치감지센서(미도시) 를 더 구비하여 수분감지센서(33)의 정확한 센싱 능력을 얻을 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 본 발명은 운반장치(30) 즉, 컨베이어의 운반속도를 조절하는 속도조절장치(31)를 더 구비하여 상기 수분감지센서(33)의 감지신호를 기초로 속도조절장치(31) 및 마이크로파 발생부(20)의 출력을 가변하는 제어부(70)를 구비한다.

상기 제어부(70)는 건조챔버(10) 내부에서 미쳐 건조되지 않고 밖으로 이동되는 안경렌즈(40)를 위해 안경렌즈(40)에 수분이 검출되면, 컨베이어의 운반속도를 낮추고, 마이크로파의 출력을 높이는 역할을 수행한다.

따라서, 제어부(70)는 수분감지센서(33)의 신호를 기초로 하여 수분감지센서(33)로부터 수분감지신호가 들어오면, 컨베이어의 운반속도를 낮추기 위해 속도조절장치(31)를 제어하던가 아니면 마이크로파의 출력을 높이기 위해 마이크로파 발생부(20)를 제어하기 위해 구비된다.

그리고 건조챔버(10)는 상황에 따라 마이크로파 발생부(20)에 의해 뜨거워진 건조챔버(10) 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위해 우측 상단부에 환풍팬(90)을 마련한다.

이하에서는 이상과 같은 마이크로파를 이용한 안경렌즈 건조장치의 동작방법을 개시한다.

우선, 안경렌즈(40)를 회전하는 컨베이어 밸트의 고정수단(32)에 안착시키면, 건조챔버(10)로 진입하게 되고, 마이크로파 발생부(20)는 상기 안경렌즈(40)를 건조하기 위해 마이크로파를 조사하며, 이로 인해 건조된 안경렌즈(40)는 외부로 배출되게 된다.

이 과정에서 안경렌즈(40)가 건조챔버(10)를 거쳐 외부로 배출되기 전에 수분감지센서(33)는 상기 안경렌즈(40)에 수분이 남아 있는가를 감지하게 되는데, 이때 안경렌즈(40)에 수분이 감지되면 제어부(70)는 컨베이어의 운반속도를 조절하기 위해 컨베이어의 속도조절장치(31)를 제어해 서서히 운전하게 하거나, 일시정지시킬 수 있다.

또한, 제어부(70)는 상기 컨베이어의 운반속도를 서서히 운전시킴과 동시에 마이크로파 발생부(20)의 출력을 높게 설정하여 건조의 완벽성을 기할 수 있다.

그러므로 본 발명은 이와 같은 기술내용을 토대로 건조장치의 운전을 여러 가지 방법으로 유추해 볼 수 있다.

그 첫번째로는 안경렌즈(40)가 건조챔버(10)의 개구부(11)에 진입하여 개구부(12)로 배출되기까지의 과정에서, 컨베이어의 밸트 운반속도는 일정하다는 가정하에, 마이크로파 발생부(20)는 수분감지센서(33)의 수분감지 신호를 기초로 하는 제어부(70)에 의해 마이크로파의 출력을 가변하여 건조를 원할하게 하는 방법으로써, 보다 자세하게는 안경렌즈(40)가 진입로에서 배출구까지의 거리 중 2/3 지점을 통과하였는데도 안경렌즈(40)가 건조되지 않고, 수분이 남아 있는 것을 수분감지센서(33)가 감지하면 제어부(70)는 마이크로파 발생부(20)의 출력을 높여서 안경렌즈(40)의 건조를 이루도록 한다.

두번째로는 안경렌즈(40)가 건조챔버(10)의 개구부(11)에 진입하여 개구부(12)로 배출되기까지의 과정에서, 마이크로파 발생부(20)의 마이크로파의 주파수 대역은 일정하다는 가정하에, 컨베이어의 밸트 운반속도는 수분감지센서(33)의 수분감지 신호를 기초로 하는 제어부(70)로 조절함으로써 안경렌즈(40)의 건조를 원할하게 하는 방법이다. 또한, 이 밖에도 여러 가지 방법을 유추해 낼 수 있다.

따라서, 이러한 동작을 실시하는 본 발명을 안경렌즈의 제조공정(주형 틀 제작단계(S10) - 렌즈재료 주입단계(S20) - 열처리에 의한 경화단계(S30) - 세척/건조단계(S40) - 검사단계(S50) - 멀티코팅단계(S60) - 세척/건조단계(S70) - 검사단계(S80) - 하드코팅단계(S90) - 세척/건조단계(S100) - 검사단계(S110) - 렌즈특성 측정단계(S120) - 포장검사(S130)단계) 중 세척이후의 건조단계에 적용하였다.

종래에는 상기 세척단계(S40,S70,S110) 이후의 건조단계를 열풍건조방식을 사용하였으나, 본 발명에서는 상기 세척단계(S40,S70,S110) 이후의 각각의 렌즈 건조단계를 마이크로파(Microwave)의 조사방식으로 바꾸어 안경렌즈의 제조 중 건조효율을 상승시켜 공정 속도를 증가시키며 기존의 공정으로 힘들었던 안경렌즈 내부의 수분을 효과적으로 증발 시켜 코팅불량률 및 공정후 변형을 최소화 하며 건조후 오염물을 최소화 할 수 있다.

상기 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치 및 이를 이용한 안경렌즈의 건조방법의 사용으로, 시설투자비를 저감시키고, 자동화가 용이하여 인건비를 절약하며, 오랜 건조시간으로 인한 에너지의 낭비를 막을 수 있고, 양질의 안경렌즈를 생산할 수 있으며, 생산성 향상에 기여한다.

또한, 마이크로파는 수분과의 반응성이 특히 뛰어나 안경렌즈의 건조시간을 대폭 감축시킬 수 있는 효과를 갖게 되어 건조효율이 상승되고 공정 속도가 증가된다.

또한, 기존의 공정으로 힘들었던 안경렌즈 내부의 수분을 효과적으로 증발 시켜 코팅불량률 및 공정후 변형을 최소화하며 건조 후 오염물을 최소화할 수 있고 특히, 기존의 열풍건조방식에서 오염된 공기 및 세척액에 의해서 안경렌즈의 표면에서 발생하기 쉬웠던 오염물이 발생하지 않는 장점이 있어 플라스틱 렌즈 뿐만아니라 유리렌즈의 코팅에도 적용이 가능할 것으로 판단된다.

Claims (11)

1. 안경렌즈를 건조하는 장치에 있어서,

   수평선상의 양측에 개구부(11,12)가 형성되며 일측에 환풍팬(90)을 구비한 건조챔버(10)와;

   상기 건조챔버(10) 내부에 입설되며, 마이크로파를 조사하는 마이크로파 발생부(20)와;

   상기 건조챔버(10)의 마이크로파 발생부(20)에 의해 건조되는 안경렌즈(40)를 고정하는 고정수단(32)을 구비하여 상기 건조챔버(10)의 개구부(11)에서 개구부(12)로의 운반을 수행하는 회전식 운반장치(30);를 포함하여 구성하며,

   상기 운반장치(30)는 속도조절장치(31)가 구비되며 마이크로파와 반응을 하지 않는 저유전율 재료로 이루어진 컨베이어로 구성되고,

   상기 건조챔버(10) 내부의 개구부(12)측 컨베이어의 상부는 컨베이어에 의해 운반되는 안경렌즈(40)의 수분을 감지하도록 수분감지센서(33)를 더 구비하여,

   상기 수분감지센서(33)의 감지신호를 기초로 속도조절장치(31) 및 마이크로파 발생부(20)의 조사 주파수대를 300MHz ~ 300,000MHz 내에서 마이크로파 출력을 가변하는 제어부(70)로 안경렌즈(40)의 건조상태를 파악하며 안경렌즈(40)의 건조를 실시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 안경렌즈의 건조장치.
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