KR100949350B1 - 안과용 렌즈 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 두개의 주요측면으로 이루어지며, 그 중 하나의 측면이 적어도 유기성 또는 무기성 외부 박층을 가지는 안과용 렌즈의 처리방법으로서, 표면의 물리적 공격 및/또는 화학적 개질을 수행할 수 있는 활성 및/또는 반응성 종들을 통하여 렌즈의 다른 측면에 대한 적어도 하나의 처리 단계;및 선택적으로, 상기 활성 및/또는 반응성 종들을 통한 처리단계 다음으로 또는 동시적으로 수행되는 무기성 또는 유기성 층을 증착시키는 적어도 하나의 단계들을 포함하고, 활성 및/또는 반응성 종들로 처리하기 전에, 임시 보호층을 유기성 또는 무기성 외부 박층 상에 증착 하는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.
안과용 렌즈, 소수성/소유성, 박층, 임시보호층, 진공증착.

Description

안과용 렌즈 처리방법{Process for treating an ophthalmic lens}
본 발명은 두개의 측면으로 이루어지며, 그 중 하나의 측면이 적어도 렌즈의 표면특성을 수정하는 유기성 또는 무기성 외부 박층을 가지는 안과용 렌즈를 얻는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두개의 주요측면을 포함하는 안과용 렌즈로서, 각 측면이 다중층 코팅을 지니고 있고 그것의 외부층은 소수성 및/또는 소유성 특성을 가지는 박층으로된 안과용 렌즈를 얻을수 있는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 다중층 코팅을 가지고 있는 안과용 렌즈들은 진공 밀봉체내에서 증발된 물질들이 렌즈표면에 증착하는 것에 의해 얻을수 있다.
종래의 장치에 의하면, 진공 밀봉체의 상부에 배열되고 위로 렌즈가 놓여질 장소, 보다 상세하게는 원형홀이 제공되는 회전하는 회전식저장선반(Carrousel) 또는 덮개 상에 렌즈들이 놓여진다.
본 발명에서 사용되는 용어들은 다음과 같은 의미를 갖는다.
-처리영역 : 증착될 재료 원을 포함하는 밀봉체의 하부에 위치하고 회전하는 회전식저장선반 상의 표면과 밀봉체 안의 내부 밑면에 의해서 갇힌 영역.
-둥근 렌즈 : 원형의 렌즈
모든 둥근 렌즈들은 렌즈의 주변부로 회전식저장선반에 접촉한 상태로 유지되며 코팅될 렌즈의 측면은 처리영역쪽을 향해 배치된다.
더 정확히 표현해서, 렌즈들이 주변부로만 고리상에 놓여있게 하기 위해서, 직경이 렌즈의 직경보다 약간 작은 환상 고리-모양 독립 파지 부분들 위에 각 렌즈들이 배열된다. 또한 고리는 고리를 위한 좋은 자리 잡음을 제공하는 탄성 수단을 가진다.
그 다음, 그렇게 형성된 조립체는 선택된 회전식저장선반 홀 위에 배열되며, 그 다음 고리는 홀 주변상에 배열되고 적당한 잠금 수단을 통해 고리가 회전식저장선반과 완전체로 만들어진다.
증발될 물질들은 진공밀봉체 하부에 놓여있는 도가니내에 놓여지고 도가니쪽을 향한 전자빔을 통하여 또는 증발될 물질의 성질에 따른 단순 줄효과(Joule effect)를 통해서 일반적으로 가열된다.
그 다음, 증발된 물질들은 처리될 측면 상에 증착되게 된다. 원하는 두께에 도달했을 때는 첫번째 물질의 증발은 정지되고 두번째 물질의 증발이 일어나게 된다.
일반적으로 안과용 렌즈의 측면들중 하나가 전체적으로 처리가 되며, 그다 음 처리되지 않은 측면을 증착될 물질 원쪽으로 배치시키기 위해서 이 처리된 측면이 위가 아래로 가게 뒤집혀지고 그후, 렌즈의 이 마지막 측면은 첫번째 측면에 대한 것과 일반적으로 동일하게 처리되어 진다.
두번째 측면에 대한 처리작업에서 생기는 기술적 문제점 중에 하나는 첫번째 면에 증착된 층들의 무결성, 특히 외부층의 무결성은 반드시 보존되야 한다는 것이다.
이러한 문제점은 표면에너지 특성을 조절하는 목적을 본질적으로 지닌 안과용 렌즈들의 외부층이 일반적으로 30nm 보다 작고, 바람직하게는 1~20nm, 더 바람직하게는 1~10nm의 매우 얇은 두께를 가지기 때문에 보다 중요하게 된다.
소수성 및/또는 소유성층등의 특정층들의 경우에, 그 두께는 단지 2~10nm, 심지어는 2~5nm에 이르기도 한다.
그러나 증발된 분자들(더 엄밀히 말해서 0.1eV 보다 상위 에너지를 갖는)보다 더 활성 종(species)들 또는 접촉시 기판 표면과 화학적으로 반응하도록 되어진 서로 다른 반응성 종들을 가지고 기판 표면을 처리할 필요도 있다.
특별히 다중층 코팅이 증착되기전에 안과용 렌즈는 이온충돌(특히 희소기체, 산소 또는 그것의 혼합물 또는 질소나 공기로), 플라즈마 처리 또는 무기질 렌즈의 경우에 있어서는 코로나 처리(전형적으로 10-2mbar의 압력에서 산소 플라즈마로 처리)등의 표면 처리가 행해질 수도 있다.
또한, 이러한 활성화 처리는 나중의 층의 증착 이전에, 증착된 층들중 하나의 표면을 준비하기 위해 실행될수 있다.
추구되는 목적은 처리 부착성를 본질적으로 증가시키는 것이다.
기계적 특성을 증가시키고, 특히 층을 치밀하게 하기 위해서는, 층-형성 재료들의 증발시에 렌즈 표면에 이온충돌을 가하는 것도 가능하다.
종래의 상기 방법은 "이온보조증착법(Ion-assisted deposition)"이나 IAD로 알려져 있다.
처리는 아직 미처리된 측면상에서 주로 수행되지만, 활성화 처리 또는 치밀화 처리의 목적으로 생성되는 종들은 매우 활성적 및/또는 반응적이고, 또한 이러한 종들은 특히 처리영역으로 부터 가장 가깝게 놓여진 렌즈들, 이를테면 회전식저장선반 또는 외부 크라운(crown)의 주변부에 놓여진 렌즈들의 뒷면 상의 이미 형성된 증착물들을 개질시키는데 적합하다.
더욱이, 종래의 경우처럼 둥근 상태의 렌즈가 아닌, 착용자의 시각적 특성(동공편차 같은)뿐만아니라 대응하는 프레임에 따라 최소화된 두께를 가지며 또한 장착될 최종 렌즈에 전체적으로 비슷한 형상을 갖는 특징을 가지는, 소위 "미리-조정된 렌즈들(Pre-calibrated lens)"을 처리하는 것이 빈번해 졌다.
미리 조정된 렌즈의 형상이 더 이상 원형이 아니고 그 렌즈의 크기가 파지부의 크기 보다 작은, 이러한 미리-조정된 렌즈를 고정하기 위해서는, 파지부로 개조된 중간부가 사용된다.
그러한 중간부는, 렌즈의 주변부를 둘러싸도록 미리-조정된 렌즈크기에 따라 전체적으로 성형되고, 파지부 속으로 강제적으로 끌어 넣어진다. 이렇게 해서, 미리-조정된 렌즈를 위에서 설명한 파지부에 적합하게 하는 것이 가능하다.
종래의 장치들을 이용하여 상기 렌즈를 처리하는 것은 어려움을 가지고 있다.
사실 둥근렌즈의 경우와는 다르게, 미리-조정된 렌즈 표면은, 렌즈 /중간부/ 파지부 조립체가 위에 놓여지는 회전식저장선반의 전체 원형 홀을 덮지 못하고 따라서 원형 홀중 상당한 부분이, 활성 및/또는 반응성 종이 관통하는 개구를 형성하게 된다.
그래서, 처리영역의 반대쪽에 있는 렌즈 측면은, 활성 및/또는 반응성 종들이 보다 접근하기 쉽게 되어, 개질되기도 쉽게 된다.
본 발명의 목적은 처리영역의 반대편에 있는 외부 박층이 개질되는 문제점을 줄이거나 없애는 방법을 제시하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 두개의 주요 측면으로 이루어지며, 그중 하나의 측면이 유기성 또는 무기성 외부 박층을 가지는 안과용 렌즈를 처리하는 방법으로서,
표면의 물리적 공격 및/또는 화학적 개질을 수행할 능력이 있는 활성 및/또는 반응성 종들을 이용한, 다른 측면에 대한 적어도 하나의 처리 단계; 및
선택적으로, 상기 활성 및/또는 반응성 종들을 통한 처리단계 다음으로 또는 동시에 수행되는, 무기성 또는 유기성 층을 증착 시키는 적어도 하나 또는 그 보다 많은 단계들을 포함하고,
활성 및/또는 반응성 종들로 처리하기 전에, 임시보호층을 유기성 또는 무기성 외부 박층 위에 증착 하는 것을 특징으로 하는 방법을 제시한다.
본 발명은 또한, 렌즈의 적어도 하나의 측면이, 임시보호층으로 코팅된 유기성 또는 무기성 외부 박층을 포함하는 미리-조정된 렌즈에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 진공처리기구의 개략도 이다.
도 2은 도 1에 따른 진공처리기구의 회전식저장선반의 원형홀 안으로 미리-조정된 렌즈를 고정시키는 시스템의 개략도 이다.
도 3은 바른 소수성/소유성 처리와 개질된 소수성/소유성 처리에 대한 유질 제품을 이용한 친수실험 결과를 나타낸다.
본 발명에 따라 처리 되는 렌즈는, 이미 그 렌즈의 측면들 중 하나가 외부 박층으로 피복 되어 있다.
무기성 또는 유기성 외부 박층은 바람직하게는 소수성 및/또는 소유성 표면 코팅이며, 특히 단일 또는 다중층 반사방지 코팅 위에 증착된 소수성 및/또는 소유성 표면 코팅이다.
소수성 및/또는 소유성 코팅들은, 예를 들면 그리스(greese) 증착물들과 관련하여 그것들의 오염 경향을 줄이기 위해서, 특히 무기재료로, 반사방지 코팅을 가지는 렌즈에 적용된다.
소수성 및/또는 소유성 코팅들은 바람직하게는 14mJoules/m2 , 더 바람직하게는 12mJoules/m2 보다 낮은 표면에너지를 부여한다(표면에너지는 다음의 관련문헌에 포함되어있는 Owens-Wendt법에 의해 계산됨: "Estimation of the surface force energy of polymers", Owens D.K., Wendt R.G.(1969)J. APPL POLYM.SCI, 13, 1741-1474)(mJ=millijoules).
소수성 및/또는 소유성 코팅들은 반사방지 코팅 표면 상에, 렌즈에 대해 표면에너지를 감소시키는 화합물을 코팅함으로써 얻어진다.
그런 화합물들은, 예를 들면 특허 US4410563, EP0203730, EP749021, EP844265 그리고 EP933377 등의 선행기술에 광범위하게 게시되어 있다.
플루오르화 기(Fluorinated groups), 특히 하나 또는 그이상의 과플루오르화탄소(Perfluorocarbon) 또는 과플루오르화폴리에테르 기(Perfluoropolyether groups)을 지니는 실란에 기초한 화합물(Silane-based compounds)들이 가장 자주 사용된다.
실시예는 위에서 언급된것들과 같은 하나 또는 그이상의 플루오르화 기를 지니는 실라제인(silazane), 폴리실라제인(polysilazane) 또는 실리콘(silicone) 화합물 들을 포함한다.
소수성 및/는 소유성 층을 얻는 것에 대해 알려져있는 방법은, 반사방지 코팅상에 플루오르화 기와 Si-R 기를 갖는 화합물을 가하는데 있고, 여기서 R은 -OH 기 또는 그것의 전구체, 바람직하게는 알콕시(alkoxy) 기이다.
그런 화합물들은 반사방지 코팅 표면상에서 직접적으로 또는 가수분해후, 중합반응 및/또는 교차결합반응을 수행할 수도 있다.
렌즈 표면에너지를 감소시키는 화합물들의 코팅은 상기 화합물의 용액에의 침액되어 지거나 또는 증기상 증착법에의해 종래방식으로 이루어지는데, 이 마지막 코팅 방식이 바람직하다. 일반적으로 소수성 및/또는 소유성 코팅은 30nm 보다 작은 , 바람직하게는 1~ 20nm, 더욱 바람직하게는 1~ 10nm, 가장 바람직하게는 2~ 5nm의 두께를 가진다.
보호 코팅을 증착하기전에, 렌즈의 광학적 특성 특히 렌즈의 반사방지 특성들에 대한 검사가 선택적으로 실행될수 있다.
만약 증착이 진공상태에서 이루어 진다면, 대기압이 밀봉체 내에서 회복된후 검사가 이루어 지게된다.
보호층은 직접 외부 박층 상에 피복된다.
일반적으로 말해서, 보호층은 여러가지의 렌즈 처리 단계중 외부 박층 특성들이 변하는 것을 방지할 수 있을 정도의 두께를 가져야 한다.
상기 두께는 외부 박층 표면에 우연히 도달할 수 있는 반응종들의 에너지에 따라서 선택된다.
그러한 에너지는 기판(렌즈) 표면에서 30 내지는 700 ㎂/cm2의 전류밀도를 가지고 40에서 150eV까지 다르게 나타날 수 있다.
보호층의 두께는 5nm에서 10um범위까지가 바람직하고 보호층은 연속적인 것이 바람직하다.
보호층이 특히 증발에 의해서 증착된 무기성 층일 때는 바람직하게는 5~200nm, 더 바람직하게는 10~200nm의 두께를 가진다.
일반적으로 보호층의 두께가 너무 얇으면, 소수성 및/또는 소유성 층들이 충분히 보호받지 못하게 되는 위험이 발생하게 된다.
본 발명에 의하면, 만약 반대의 경우 보호층의 두께가 너무 두껍게 되면, 특히 본질적으로 무기성 보호층들에 대해서 예상되는 특성에 해가 될 수 있는 기계적 응력이 층내부에 생길 수 있다는 것을 알 수 있다.
분명하게 보호층 물질들은 소수성 및/또는 소유성 코팅의 표면 특성을 바꾸지 말아야 하고 물질제거후에 렌즈의 광학적인 특성과 표면특성이 보호층 증착전 렌즈에서 보여지는 특성들과 전체적으로 동일해야 한다.
임시보호층은 무기재료와 특히 금속 플루오르화물(Metal fluoride)이나 금속플루오르화물의 혼합물, 금속산화물(Metal Oxide) 또는 금속산화물의 혼합물로 이루어지는 경우가 바람직하다.
플루오르화물의 예에는 마그네슘 플루오르화물(MgF2), 란타늄 플르오르화물(LaF3) 또는 세슘 플루오르화물(CeF3)가 있다.
유용한 산화물들은 티타늄, 알루미늄, 지르코늄 또는 프라세오디뮴(Praseodymium) 산화물들을 포함한다.
알루미나와 프라세오디미뮴 산화물의 혼합물들이 권장할 만하다.
특별히 추천되는 상업적으로 이용가능한 재료는 Leybold 사의 PASO2다.
유기 물질로부터 만들어지는 임시보호층들의 예는 가령 Teflon
Figure 112007080624113-pct00001
과 같은 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene)에 기반한 층들을 포함한다.
임시보호층은 그자체로써 다중층,특히 이중층을 가질 수 있다.
그러한 경우, 특히 진공상태에서 증발에 의해, 소수성 및/또는 소유성 박층위에, 얇은 두께(2~200nm, 바람직하게는 5~200nm)의 무기성 제1 층을 먼저 코팅하고 그런 제1 층위에 유기성 층을 코팅하는 것이 바람직하다.
바람직하게 유기성 층은 라텍스의 증착 및 경화에 의해서 얻어질 수 있다.
적절한 라텍스들은 아크릴릭(Acrylic) 또는 메타아크릴릭(Methacrylic) 라텍스;또는 "W234 AND W240"의 상표로 Baxenden에 의해 시판되는 것과 같은 폴리우레탄 라텍스이다.
일반적으로 무기성 제1 층위에 피복되는 유기성 층은 무기성 제1 층의 두께 보다 훨씬 두껍고 그것의 두께는 전형적으로 0.2에서 10um 범위 내에 있다.
유기성 층은 훌륭한 기계적 보호 특성를 제공하고, 가령 층을 그의 주변부로부터 잡아 당기는 것과 같이 벗겨냄에 의해 쉽게 제거할 수 있다.
바람직하게, 유기성 층의 물질은 무기성 성질의 제1 층과 유기성 층의 제2 층사이 경계면에서의 부착성이 소수성 및/또는 소유성 층과 무기성의 제1 층사이 경계면의 부착성보다 더 높도록 선택되야 한다.
이렇게 해서 유기성 층이 벗겨질 때 유기성 층에 접착되어 있는 무기성 층 또한 제거되는 것이다.
증기상(진공하 증착) 또는 액상에서, 가령 분무, 원심분리, 액침등의 적당한 종래의 공정을 통해 보호층이 코팅될 수 있다.
일반적으로, 반사방지의 소수성 및/또는 소유성 코팅들은 진공기내에서 증발에 의해서 증착되어왔고 동일한 기술로 임시보호층을 코팅하는 것이 바람직하고 그 것에 의해 단계들 사이에서, 렌즈들을 과도하게 조작할 필요 없이 일련의 작업들이 연속적으로 수행될 수 있다.
진공증착의 또 다른 관심은 보호층이 코팅될 박층이 소수성 및/또는 소유성 특징을 나타내는 경우에 있어서 친수성(Wettability) 문제를 방지하는 것이다.
보호층은 소수성 및/또는 소유성 특성을 가지는 렌즈의 표면에너지가 증가되는 것을 수용할 수 있고 다듬질 후 연속적인 작업에 의해 제거될 수 있는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.
특히 보호층이 소수성 및/또는 소유성 특성을 가지는 렌즈표면에 관한 표면에너지를 증가시키는 하나 이상의 재료들로 만들어질 때, 그러한 특질은 렌즈 다듬질에 대해서 얻어지는 이익이 될수 있다.
사실, 안과용 렌즈들은 일련의, 주형, 및/또는 상기 렌즈의 오목하고 볼록한 광학적 표면들에 대해 형상을 결정하는 표면처리/연마 작업, 그다음 적절한 표면 처리의 결과로써 얻어진다.
안과용 렌즈의 마지막 마무리 단계는 렌즈가 들어갈 테에 렌즈를 끼우는데 필요한 크기로 만들기 위해, 렌즈의 모서리나 주변부를 기계처리하는 다듬질 작업이다.
상기 다듬질은 상기한 바와 같이 기계처리를 수행하는 디이아몬드 휠을 가지고 있는 연마기위에서 보통 이루어 진다.
렌즈는 그러한 작업중에 축으로 작동하는 잠금 부재에 의해 파지된다.
휠에 대한 렌즈의 상대적인 운동은 원하는 모양에 이르게 하기 위해 일반적으로 디지털 방식으로 제어된다.
외관적으로는, 그러한 작동 중에 렌즈는 반드시 단단히 파지된 상태로 있어야 한다.
그에 대하여 다듬질 작업 전에, 이를테면 파지 수단 또는 에이코온(acorn)인 렌즈에 대한 에이코온-위치결정(acorn-positioning)은 렌즈의 볼록한 표면 위에 놓여진다.
자기접착성 칩, 예를 들면 양면접착제와 같은 파지 패드는 렌즈의 볼록한 표면과 에이코온 사이에 놓여지게 된다.
그렇게 장치된 렌즈는 상기 축 잠금 부재들 중 하나 위에 놓여지고 그 다음 제2 축 잠금 부재는 교대, 일반적으로 탄성중합체의 교대를 통하여 렌즈의 오목한 면을 고정할 수 있도록 맞추어 진다.
기계처리 시, 접선에 작용하는 회전력이 렌즈상에 발생되게 되고, 그결과 렌즈-파지 시스템이 효율적이지 못한 경우, 에이코온에 대해서 렌즈가 회전할 수도 있다.
양호한 렌즈 파지는 주로 파지 패드와 렌즈의 볼록한 표면 사이 경계면에서의 양호한 부착성에 달려있다.
그런 기술적 문제는, 소수성 및/또는 소유성 표면 코팅을 포함하는 렌즈위에 적어도 15mJoules/m2 에 상당하는 표면에너지를 렌즈에 부여하는 임시보호층을 증착시킴으로써 해결된다는 것이 알려져 있다.
결과적으로, 기술적 분야에서 전통적으로 사용되는 패드들에 대하여, 파지 패드/렌즈사이 경계면에서의 충분한 부착성을 얻는 것이 가능하다.
이렇게, 본 발명은 소수성 및/또는 소유성 코팅을 가지는 렌즈, 예를 들면 안과용 렌즈로서, 전술한것 처럼 바람직하게 적어도 15mJoules/m2의 표면에너지를 렌즈에 부여하는 다중층, 특히 이중층 임시 보호층이 그위에 코팅되는 렌즈와도 관련되어 있다.
일반적으로 소수성 및/또는 소유성 표면 코팅에 대한 적용은 표면에너지가 14mJoules/m2 보다 작은, 바람직하게는 12mJoules/m2 이하의 값을 갖는다.
다중 임시 보호층은 표면에너지를 적어도 15mJoules/m2 의 값까지 증가시킨다.
표면에너지들은 다음 참고 문헌에서 알려진 Owens-Wendt방법에따라 계산된다: "Estimation of the surface force energy of polymers" Owens D.K., Wendt R.G. (1969) J. APPL.POLYM.SCI., 13, 1741-1474.
본 발명의 방법은 다듬질 공정으로 이미 넘겨진, 하나의 면이 무기성이나 유기성 외부 박층, 바람직하게는 소수성 및/또는 소유성 층을 포함하는 렌즈에도 적용될 수 있다.
도 1를 참고하면, 본 발명에 따른 공정을 이행하기 위한 진공기(1)가 예시되어 있다. 종래의 그러한 기구로서, 처리될 렌즈들을 수용하도록 맞춰진 원형개구(12)가 제공된 회전식저장선반(11), 활성 및/또는 반응성 종들과 작용하는, 가령 이온 총과같은 충돌장치(13), 증발될 물질을 담는 중심부 도가니를 가지는 가령 전자총과 같은 제1 물질 증발장치(14) 그리고 줄효과 장치와 같은 제2 물질 증발장치(15)가 내부에 제공되는 진공 밀봉체(10)를 포함한다.
또한, 질량 유량계와 같은 장치들(16, 17, 18)은 충돌장치에 아르곤과 산소, 그리고 외부원(미도시)으로부터 기구의 밀봉체(10)에 산소와 같은 적합한 기체를 공급하기 위해 제공된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈 뒷면의 개질은 회전식저장선반(11)의 외부 크라운(crown, 11a)의 수준에서, 더욱이 사각형으로 빗금친 영역(A)에서 주로 발생한다.
도 2는 미리-조정된 렌즈(20)의 조임의 세부 사항을 개략적으로 나타낸 것이다. 그런 미리-조정된 렌즈들은 미리-조정된 렌즈 모양에 맞춰진 중간부(21)에 의해, 본 경우에 있어서는 미리-조정된 렌즈를 파지하는 삼각형 모양의 개방스프링에 의해 분지들 사이로 집음으로써 파지된다. 그런 중간부(21)은 회전식저장선반(11)의 개구(12)에 있는 둥근 렌즈들을 파지하기 위해 사용되는 종래의 파지 고리(22)에서 3개의 정점들에 의해 자체로 파지된다.
본 발명의 방법은 예로써 다음과 같이 도 1에 따른 기구를 사용함으로써 이행될수 있다.
처리될 렌즈들은, 예를 들면 오목한 면들이 증발장치(14, 15) 그리고 이온총(130)에 노출된 상태로 회전식저장선반(11)의 개구(12)에 놓여진다.
그 다음, 이온충돌에 의한 렌즈 오목면의 활성화가 종래방식으로 수행되고, 그런후에 증발장치(14)를 통한 다중층 반사방지 코팅을, 그 다음, 예를 들면 줄효과장치를 통한 소수성 및/또는 소유성 코팅의 외부 박층을 진공상태하에서 증착하게 된다.
그 다음, 본 발명에 따라 외부 임시 보호 층의 증착이 예를 들면 증발장치(14)를 통해서 수행된다.
그 다음, 렌즈들은 윗면이 아래를 향하게 놓여지고, 볼록면은 오목면의 소수성 및/또는 소유성 외부 박층이 개질되는 위험 없이, 동일한 방법으로 처리될 수 있다.
회복과 렌즈의 가능한 다듬질 후에 임시보호 층들이 제거된다.
만약 보호층이 외부층의 표면에너지를 증가시키는 물질로 되어있는 경우, 다듬질 작업중, 렌즈에 대해서 에이코온-위치결정(acron-positioning)에 유리하게 유지될 수 있다.
임시 보호 층 제거 단계는 액체매질 이나 건식제거 또는 심지어 그런 두가지 방법을 모두 연속적으로 수행하거나 심지어 이중층, 특히 상기한 바와 같이 무기성 제1 층과 유기성 제2 층을 가지는 이중층의 경우에 있어서는 벗겨내는 방법에 의해서 수행될 수 있다.
액체 매질에서의 제거 단계는 특히, 0.01내지 1N의 몰농도의 정인산용액(orthophosphoric acid solution)과 같은 산성용액으로 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 산성용액은 양이온, 음이온 또는 양쪽성의 계면활성제를 포함할수 도 있다.
제거 단계가 이루어지는 온도는 다를 수 있으나 보통은 상온에서 실행된다.
또한, 임시보호층의 제거는 기계적 작용으로, 바람직하게는 초음파를 사용함으로써 쉽게 행해질 수 있다.
일반적으로, 산성용액같은 액체매질, 건식 제거 또는 두가지의 조합에 의하여 처리한 후에, 제거 단계는 pH가 실질적으로 7인 수용액으로 세척하는 단계를 가진다.
임시 보호층 제거 단계의 마지막에, 렌즈는 소수성 및/또는 소유성 코팅을 가지는 초기 렌즈의 것들과 같은 정도, 심지어는 거의 동일한 광학 및 표면 처리 특성을 가지게 된다.
무기 물질의 임시보호층을 가지는 렌즈들은 프로그레시브 렌즈분야의 기술자들에 의해서 현재 사용되는 다양한 잉크로 표시될 수 있다.
비록 본 공정은 종래의 증발법에 의한 반사방지 층들의 증착의 경우에 보다 상세하게 개시되어 있지만, 임시보호층의 이용은, 10-1 내지 10-3mbar의 압력하에서 증착된 입자들의 에너지가 1 내지 10eV의 플라즈마 보조 화학 기상 반응 공정과 같은 다른 증착 공정에 있어 보다 유리하게 쓰여질수 있다.
플라즈마 보조 화학 기상 반응들(Plasma-assisted chemical vapor phase reactions)의 전통적인 실시예는 다음 반응들을 포함한다.
TEOS + O2 →SiO2 + 펌핑에 의해서 제거된 기체 잔류물.
Ti(OiPr)4 + O2 →펌핑에 의해서 제거된 기체 잔류물.
TEOS : 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane ,Si(OC2H5)4)
Ti(OiPr)4:티타늄이소프로프옥사이드(titanium isopropoxide,(IV)Ti(OC3H7) 4)
플라즈마와 산소의 존재상태에서 전구체들을 분해하는 것은 외부 박층을 개질하기 쉬운 O- 나 (O2)+ 같은 이온 또는 라디칼종에 이른다.
실시예 1
특허출원 EP614957의 실시예3에 대응하는 폴리실록사인(polysiloxane) 유형의 마모방지 코팅을 양쪽면 상에 포함하는 CR39
Figure 112007080624113-pct00002
기반 안과용 렌즈들인 기판 상에 증착이 수행된다.
렌즈들은 초음파세척용기에서 씻겨지며 최소 3시간동안 100℃에서 증기로 가열된다. 그렇게 하면 렌즈들은 처리될 준비가 된다.
2개의 다른 형태를 가진 렌즈들이 처리된다.:
- 둥근렌즈들
- 도 2에 나타낸 미리-조정된 렌즈들
1.1 소수성 및/또는 소유성 반사방지 코팅을 가지는 렌즈의 준비
사용되는 진공처리기구는 전자총, "end-Hall" Mark2 Commonwealth 타입의 이온총 그리고 줄 효과 증발원이 제공된 Balzers BAK760이다.
둥근렌즈들은 오목면이 증발원과 이온총에 노출되도록 회전식저장선반 위에 놓여진다.
둥근렌즈들은 회전식저장선반의 외부 크라운(가장 처리에 민감한 지역에 있는)위와 회전식저장선반의 중앙부에 배열된다.
미리-조정된 렌즈들은 회전식저장선반의 외부 크라운과 중심부 양쪽 모두에 또한 배열된다.
진공 처리는 제2 진공에 도달할때 까지 이뤄진다.
Commonwealth사의 "end-Hall" 모델 타입의 Mark2의 이온총을 통하여 아르곤(Ar)과 산소(O2)의 이온 빔과의 충돌에 의해서 기판 표면이 활성화된다.
그 이온총은 이온에너지가 80eV이 되고 이온총 축에 있는 기판 수준에서 전류밀도가 40에서 70uA/cm2 가 되도록 맞춰진다. 기판들은 1분동안 이온충돌에 노출되게 된다.
그 다음으로, 이온충돌이 멈춘후, 전자총으로 연속적인 증발이 이뤄지게 되어 고지수(HI),저지수(LI) HI, LI: ZrO2, SiO2, ZrO2, SiO2의 4개의 광학적 반사방지 층들을 형성하게 된다.
마지막으로, 소수성 및 소유성 코팅층이 DAIKIN사에 의해서 판매되는 상표 OPTOOL DSX(과플루오로프로필렌(perfluoropropylene) 패턴을 포함하는 화합물)의 제품의 증발에 의해서 증착된다.
OPTOOL DSX의 정해진 양을 줄효과도가니(탄탈 도가니)안에 그 자체가 배열된 직경 18mm의 구리 컵에 넣는다.
그 다음, 2nm 두께의 소수성 및 소유성 코팅이 증발에 의해서 증착된다.
증착된 두께를 검사하는 것은 석영자를 이용해서 수행된다.
1.2 임시보호층의 증착
그 다음 보호층의 증발이 수행된다.
증착되는 물질은 Merck에 의해서 판매되는 1 내지 2.5mm의 입자 크기를 갖는, 식 MgF2의 화합물이다.
증발은 전자총에 의해서 수행된다.
0.52nm/s의 증착속도에서, 증착되는 물리적 두께는 20nm가 된다.
증착된 두께의 검사는 석영자로 수행된다.
그 다음으로 밀봉체가 가열되고 처리실은 다시 한번 실내분위기에 놓이게 된다.
그런 다음, 렌즈들은 볼록면이 처리영역을 지향한 채로 윗면이 아래로 내려가게 놓여진다. (상기 공정1.1 과 공정1.2를 반복함으로써) 볼록면은 오목면과 동일하게 처리된다.
마지막단계에서 볼록면에 코팅된 MgF2의 임시 층은, 이를테면 상기 면을 파지수단이나 에이코온을 통해 위치 결정하기 위한 에이코온-위치결정(acorn-positioning) 작업을 수행할수 있도록 볼록면의 표면에너지를 증가시키는 것을 목적으로하고 그렇게 함으로써 렌즈를 테 모양에 맞추도록 렌즈 주변부를 마지막으로 기계처리하는 작업(다듬질) 동안에 렌즈를 파지하는 역활을 하게 된다.
렌즈들은 연마 장치를 통해서 다듬질되고 마지막으로 테 상에 설치된다.
1.3 임시층의 제거
렌즈들은 임시 보호층을 제거하기 위해 통상의 무명 천을 이용해서 닦여진다. MgF2층의 제거후의 색채계 값은 MgF2를 갖지 않는 처리의 색채계 값과 같다: MgF2 및 그의 제거 작업은 반사방지 처리의 색채계 특질을 개질하지 않는다.
실시예 2.
기판들은 실시예1에서 사용된 것들과 비슷한, 광택이 나는 CR39
Figure 112007080624113-pct00003
안과용 렌즈들이다. 그 기판들은 초음파 세척 용기속에서 씻겨지고, 그 다음 최소한 3시간동안 100℃의 온도에서 증기로 가열된다.
2.1 소수성 및/또는 소유성 코팅을 가지는 렌즈들의 준비
사용되는 진공처리기구는 전자총, Mark2유형의 이온총 그리고 줄효과증발원이 제공된 Leybold LH1104 기구이다.
렌즈들은 오목면이 증발원과 이온총에 노출된 상태로 회전식저장선반 상에 놓여진다.
둥근렌즈들은 회전식저장선반의 외부 크라운(가장 처리에 민감한 지역속에) 과 회전식저장선반의 중심부 모두에 배열 된다.
미리-조정된 렌즈들 또한 회전식저장선반의 외부 크라운과 중심부 모두에 배열 된다.
진공처리는 이차적 진공상태가 도달되기까지 수행된다.
그런 후에 연속적인 증발이 전자총을 가지고 증발원을 가열함으로써 수행되어 고지수(HI),저지수(LI) HI, LI: ZrO2, SiO2, ZrO2, SiO2의 4개의 광학적 반사방지 층들을 형성하게 된다.
ZrO2의 세번째 층은 그의 치밀화를 향상시키기 위해 이온보조증착(IAD)의 기술적도움으로 증발된다. 이온총은 전자총과 동시에 작동된다. ZrO2 물질인 OPTRON은 산소이온의 흐름속에서 증발된다. 이온총은 이온에너지가 120eV가 되도록 그리고 이온총의 축에 있는 기판 레벨에서의 전류밀도가 50 내지 70uA/cm2가 되도록 세팅된다.
그 후에 소수성 및 소유성 코팅은, DAIKIN사에 의해서 시판되는 상표 OPTOOL DSX(perfluoropropylene 유형을 포함하는 화합물) 제품의 줄효과에 의한 증발에 의해서 증착된다.
액체상의 제품은, 줄효과도가니(탄탈 도가니)속에 놓여지는 직경 18mm의 구리컵속에 부어진다.
그 다음, 2nm 두께의 소수성 및 소유성 코팅이 증발에 의해서 증착된다.
증착된 두께의 검사는 석영자에 의해서 이뤄지게 된다.
2.2 임시보호층의 증착
임시층은 위의 단계 1.2과 같은 절차에 따라서 증착이 된다.
그 다음, 렌즈들은 볼록면이 처리영역을 향하도록 한 채로 윗면이 아래를 향하도록 놓여지며 상술한 단계 2.1과 2.2를 반복함으로써 오목면과 동일하게 처리된다.
렌즈들은 다듬질된 후 테 속에 설치된다.
2.3 임시층의 제거
절차는 위의 1.3단계와 동일하다.
비교예 1
MgF2의 임시층들의 증착과 제거 단계들(단계1.2 와 단계1.3)이 없는 것을 제외하고는, 실시예 1이 동일하게 반복된다.
비교예 2
MgF2의 임시층들의 증착과 제거 단계들(단계2.2 와 단계2.3)없이 없는 것을 제외하고는, 실시예 2가 동일하게 반복된다.
다양한 예들을 통해서 얻어지는 렌즈들은 기름 실험(Oil test)로 넘겨지게 된다.
기름 실험의 설명
작동기는, WD40사의 "THREE IN ONE" 상표로 상업적으로 이용가능한 기름방울을 테스트될 렌즈의 오목면 또는 볼록면에 피펫으로 떨어트리고 기름방울이 자체 중량에 따라 그 표면 위에서 흐를수 있도록 렌즈를 기울인다.
실험결과는 다음과 같이 해석된다.
양호 실험
기름이 젖지 않고 수축한다. 그 자국은 불연속적이다.
그것은 처리표면에너지가 가령, Optool DSX 처리로 부터 얻어지는 소수성 및 소유성 층에 대해 매우 약하게 되면 얻어지는 것이다.
불량 실험
기름이 젖는다. 자국은 연속적이고 잘 표시된다.
삭제
그것은, 두번째 측면처리동안에 소수성 및 소유성 코팅이 개질된 경우 얻어지는 것이다.
이 실험은 매우 선별적이어서 표면에너지의 아주 약한 증가도 두드러지게 한다.
기름자국의 모습은 도 3 에 표시되어 있다. 실험 결과들은 다음 표로 요약된다.
결과 요약 표
개질이 발생하는 단계 MgF2의 보호층을 제거한 후 CC면(처리된 첫번째 면)에 대한 기름 실험 MgF2의 보호층이 없는 CC면 (처리된 첫번째 면)에 대한 기름 실험
둥근렌즈 미리-조정된 렌즈 둥근렌즈 미리-조정된 렌즈
중앙 크라운 외부 크라운 모든 크라운 중앙 크라운 외부 크라운 모든 크라운
Ex.1 양호 양호 양호
Ex.Comp.1 IPC 양호 불량 불량
Ex.2 양호 양호 양호
Ex.Comp.2 IAD 불량 불량 불량
CC 면 : 오목면

Claims (43)

  1. 두개의 주요측면으로 이루어지며, 그 중 하나의 측면이 적어도 유기성 또는 무기성 외부 박층을 갖는 안과용 렌즈의 처리방법으로서,
    표면의 물리적 공격, 화학적 개질, 또는 물리적 공격 및 화학적 개질을 수행할 수 있는 활성, 반응성, 또는 활성 및 반응성 종들을 통하여 렌즈의 다른 측면에 대한 적어도 하나의 처리 단계를 포함하고,
    상기 활성, 반응성, 또는 활성 및 반응성 종들을 통한 처리 단계 전에, 임시 보호층의 증착이 상기 유기성 또는 무기성 외부 박층 상에 수행되는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 활성, 반응성, 또는 활성 및 반응성 종들을 통한 처리단계 다음으로 또는 동시적으로 수행되는 무기성 또는 유기성 층을 증착시키는 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외부 박층은 30nm 보다 작은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외부 박층은 유기 물질 층인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외부 박층은 소수성, 소유성, 또는 소수성 및 소유성 층인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 외부 박층은 다 층 반사방지 코팅 상에 증착 되는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임시 보호층은 5 내지 200nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임시 보호층은 금속플루오르화물 또는 금속 플루오르화물의 혼합물, 금속산화물 또는 금속산화물의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 금속 플루오르화물은 MgF2, LaF3 또는 CeF3 인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 금속산화물은 TiO2, Al2O3, ZrO2 또는 프라세오디뮴 산화물이고, 상기 금속산화물의 혼합물은 알루미나와 프라세오디뮴 산화물의 혼합물인것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 임시 보호층은 폴리테트라플루오로에틸렌층인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 렌즈의 상기 하나의 측면은 오목면인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 미리조정된 또는 다듬질된 렌즈인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  14. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 활성 종의 에너지는 1 내지 150eV인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  15. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 활성, 반응성, 또는 활성 및 반응성 종을 통한 처리단계는 이온충돌인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  16. 제 2항에 있어서, 상기 무기성 또는 유기성 층을 증착시키는 적어도 하나의 단계는 진공상태에서 증발에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 무기성 또는 유기성 층을 증착시키는 적어도 하나의 단계와 동시에 수행되는 이온 충돌을 포함하는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 렌즈의 상기 다른 측면상에 다중층 코팅을 증착하기 전에 수행되는 활성 처리인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 처리는 이온 충돌, 플라즈마 처리 및 코로나 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  20. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 다중층 코팅의 적어도 하나의 층이 상기 렌즈의 상기 다른 측면상에 증착되고, 상기 처리는 상기 다중층 코팅의 다음 층의 증착전에 상기 적어도 하나의 층의 표면을 준비하도록 수행되는 활성화 처리인 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  21. 제 2항에 있어서, 상기 무기성 또는 유기성 층의 증착은 상기 활성, 반응성, 또는 활성 및 반응성 종으로의 처리와 동시에 수행되지 않는 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  22. 임시 보호층이 코팅된 유기성 또는 무기성 외부 박층을 포함하는 적어도 하나의 측면을 포함하는 미리 조정된 렌즈로서, 상기 임시 보호층은:
    -금속플루오르화물 또는 금속플루오르화물의 혼합물, 금속산화물 또는 금속산화물의 혼합물로 이루어진 층;또는
    - 폴리테트라플루오로에틸렌-계 층;또는
    - 2 내지 200㎚의 두께를 갖는 무기성 제1 층, 그리고 상기 제1 층 상에 코팅된 유기성 제2 층을 갖는 이중층을 포함하는 것을 특징으로 하는 미리 조정된 렌즈.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 임시 보호층은 5 내지 200㎚의 두께를 갖는 무기성 제1 층, 그리고 상기 제1 층 상에 코팅된 유기성 제2 층을 갖는 이중층을 포함하는 것을 특징으로 하는 미리 조정된 렌즈.
  24. 제 22항 또는 제 23항에 있어서, 상기 유기성 제2 층은 라텍스의 증착 및 경화에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 미리 조정된 렌즈.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 금속플루오르화물은 MgF2, LaF3 또는 CeF3 인 것을 특징으로 하는 미리 조정된 렌즈.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 금속산화물은 TiO2, Al2O3, ZrO2 또는 프라세오디뮴 산화물이고, 상기 금속산화물의 혼합물은 알루미나와 프라세오디뮴 산화물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 미리 조정된 렌즈.
  27. 제 22항 또는 제 23항에 있어서, 상기 유기성 또는 무기성 외부 박층은 14mJ/m2 이하의 표면에너지를 상기 렌즈에 부여하는 소수성, 소유성, 또는 소수성 및 소유성 코팅인 것을 특징으로 하는 미리 조정된 렌즈.
  28. 14mJ/m2 이하의 표면에너지를 렌즈에 부여하는 소수성, 소유성, 또는 소수성 및 소유성 코팅을 포함하는 렌즈로서, 다중층 임시 보호층이 상기 코팅 상에 증착되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 임시보호층은 이중층인 것을 특징으로 하는 렌즈.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 임시보호층은 무기성 제1 층 및 상기 무기성 제1 층상의 유기성 제2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 무기성 제1 층은 2 내지 200nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 유기성 제2 층은 0.2 내지 10um의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  33. 제 30항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기성 제1 층은 금속플루오르화물 또는 금속플루오르화물의 혼합물이나 금속산화물 또는 금속산화물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 금속플루오르화물은 MgF2, LaF3 그리고 CeF3로 이루어진 군에서 선택되고 상기 금속산화물은 티타늄, 알루미늄, 지르코늄 및 프라세오디뮴 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  35. 제 30항 내지 제 32항 중 어느 하나에 있어서, 상기 유기성 제2 층은 아크릴 라텍스, 메타크릴릭 라텍스 및 폴리우레탄 라텍스로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  36. 제 28항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중층 임시 보호층은 적어도 15mJ/m2의 표면에너지를 렌즈에 부여하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  37. 제 28항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성, 소유성, 또는 소수성 및 소유성 코팅은 12mJ/m2 이하의 표면에너지를 상기 렌즈에 부여하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  38. 두 개의 주요 측면으로 이루어지며, 그 중 하나의 측면이 적어도 임시 보호층이 코팅된 유기성 또는 무기성 외부 박층을 포함하는 렌즈로서, 상기 임시 보호층은 폴리테트라플루오로에틸렌-계 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  39. 제 38항에 있어서, 상기 유기성 또는 무기성 외부 박층은 소수성, 소유성, 또는 소수성 및 소유성 코팅인 것을 특징으로 하는 렌즈.
  40. 제 38항 또는 제 39항에 있어서, 상기 렌즈는 안과용 렌즈인 것을 특징으로 하는 렌즈.
  41. 제 22항, 제 38항 및 제 39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 박층은 다중층 반사방지 코팅상에 증착되는 것을 특징으로 하는 렌즈.
  42. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활성 종의 에너지는 40 내지 150eV 것을 특징으로 하는 안과용 렌즈의 처리방법.
  43. 제 30항에 있어서, 상기 무기성 제1 층은 5 내지 200nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 렌즈.
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