KR101317591B1 - 섬유 복합재료 보강재를 이용한 안경테의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 안경테 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 복합재료 보강재를 이용한 안경테를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 안경테에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아라미드 섬유나 탄소 섬유 등의 고강도, 고탄성의 고기능성 섬유를 복합재료 형태로 제조하여 이를 심재로 사용하고 그 외부에 고분자 수지로 이루어진 외피재로 사출 성형에 의해 감싸는 방법으로 제조되는 안경테 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따라 제조되는 안경테는 외부에서 강한 충격이 가해지더라도 절단되거나 파손되지 않기 때문에 특히 작업용이나 군용과 같은 가혹한 환경에서 사용되기에 적합하다.

Description

섬유 복합재료 보강재를 이용한 안경테의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 안경테{Method of preparing spectable frame using fiber composite reinforcing member and spectable frame prepared by the same}

본 발명은 안경테를 제조하는 방법 및 그에 의해 제조된 안경테에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부 충격에 대한 내구성이 높아 작업용이나 군용으로 사용될 수 있는 우수한 물성을 갖는 안경테를 제조하는 방법 및 그로부터 제조된 안경테에 관한 것이다.

안경은 일반적으로 안경렌즈와 안경테로 구성되며 안경렌즈는 시력이 좋지 않은 눈을 잘 보이게 하고 먼지나 햇빛 등으로부터 눈을 보호하는 역할을 하며, 안경테는 안경렌즈를 고정하여 착용하기 위한 수단으로서의 역할을 한다.

안경렌즈의 경우 그 소재가 지속적으로 발달하여 군사용이나 작업용으로 사용되기에 적합할 정도로 고강도 및 고탄성을 갖는 안경렌즈가 개발되어 방탄용 고글 또는 작업용 고글 등으로 사용되고 있다.

안경테의 경우 금속재나 합성 고분자 수지를 이용하여 제조되고 있는데 금속재의 경우 종래 니켈합금과 같은 합금소재를 이용하여 제조되어 내구성과 질감이 좋고 내마모성이 뛰어난 장점은 있으나 성형성이 떨어지고 다양한 디자인의 구현이 어려우며 착용시 무게가 많이 나가는 문제가 있다.

또한, 합성 수지 소재의 안경테는 보통 사출 금형을 통해 제조되기 때문에 성형성이 우수하고 다양한 디자인의 구형이 가능하며 대량 생산이 용이하다는 장점이 있으나, 외부로부터의 강한 충격에 의해 파손되기 쉬운 문제가 있다. 즉, 합성 수지 소재의 안경테는 ABS 소재나 셀룰로오스 소재와 같이 탄성이 우수한 소재로 이루어져 꺽임 등에 대해서는 우수한 저항성을 보이나 외부로부터 철 조각과 같은 강한 충격이 가해질 경우에는 쉽게 부러지는 단점이 있다.

실제 군사용이나 작업용으로 사용되는 고글의 경우 안경렌즈 자체는 PC 등의 소재로 제작되어 방탄성이 우수한 특성이 있으나 안경렌즈를 둘러싸고 있는 안경렌즈테와 여기에 연결되는 안경다리의 경우 기존 합성 수지 소재의 경우 철 조각과 같은 강한 외부 충격시 쉽게 파손되거나 절단되는 문제가 있었다.

따라서 안경렌즈 뿐만 아니라 안경테의 경우에도 강한 외부 충격에 대해 강한 내구성을 갖는 소재의 개발 필요성이 큰 상황이었다.

관련 기술로서, 대한민국 등록 특허 제1104463호는 금속 소재의 장점인 내구성, 내마모성 및 질감 효과와 합성 수지 소재의 장점인 성형성, 경량성 및 다양성을 모두 이용하기 위한 복합 소재가 결합된 안경테에 관하여 개시하고 있다. 이 기술에서는 가운데 판넬은 합성 수지재로 구성하고 앞뒤쪽 판넬은 금속재로 구성하여 합성 수지재와 금속재 안경테의 장점만을 확보한 안경테를 제조하여 필요시 부분 교체로 소비자가 원하는 안경테를 신속히 변경할 수 있도록 하며 내구성, 성형성, 경량성 등의 효과를 볼 수 있음을 설명하고 있다. 그러나 이 기술은 안경렌즈테의 용도에 국한되므로 안경다리에는 활용되기 어려우며, 금속재가 양 쪽으로 결합되기 때문에 경량화 효과가 크지 않은 한계가 있다.

대한민국 등록 특허 제1033875호는 폴리아미드 수지로 제조된 사출물과 아세테이트계 시트를 결합시킨 이종 소재의 안경테에 관하여 개시하고 있다. 그러나 이 기술은 아세테이트계 문양 시트를 접착 또는 융착의 방법으로 폴리아미드계 수지로 제조된 사출물의 표면에 부착시킴에 의해 다양한 형태의 장식을 안정적으로 구현하기 위한 방법을 제시하는 것에 불과하다.

따라서 외부의 강한 충격에 견딜 수 있는 우수한 내구성을 가진 안경테에 관해서는 현재까지 개발되어 있지 않은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 상황을 고려하여 새로이 개발된 것으로서, 작업용이나 군사용으로 사용될 수 있을 정도로 외부 충격에 대한 우수한 내구성을 갖는 안경테를 제공함으로써 안경렌즈와 안경테가 일체로서 우수한 내구성을 갖는 안경을 제공할 수 있도록 하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

(1) 섬유 복합재료 보강재를 안경렌즈테 및 안경다리용 심재로 사용하기 위해 안경렌즈테 및 안경다리 형상으로 재단하는 단계;

(2) 상기 얻어진 섬유 복합재료 심재를 안경렌즈테 및 안경다리 제작용 금형 내에 배치하고 상기 심재의 주변으로 고분자 수지를 사출하여 상기 심재를 감싸도록 하는 단계;

(3) 상기 투입된 고분자 수지를 경화시키고 탈형한 후 건조시키고 표면을 연마하는 단계; 및

(4) 상기 얻어진 안경렌즈테와 안경다리를 결합시키는 단계

를 포함하는 섬유 복합재료 보강재를 이용한 안경테의 제조 방법을 제공한다.

또한 상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

상기 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 안경테로서, 섬유 복합재료 보강재를 재단하여 얻어진 심재 및 상기 심재를 감싸는 고분자 수지로 이루어진 외피재로 이루어진 것을 특징으로 하는 섬유 복합재료 보강재를 이용한 안경테를 제공한다.

본 발명에 따른 안경테는 아라미드 섬유 또는 탄소 섬유와 같은 고기능성 소재로 이루어진 복합소재를 보강재로 사용하여 안경테의 심재에 사용함으로써 외부에서 강한 충격이 가해질 경우에도 안경테가 파손되지 않는다. 따라서 기존 PC계 안경렌즈 등과 결합할 경우 작업용이나 군사용 안경과 같은 극한 용도로 사용되기에 적합하다.

도 1은 본 발명에 따른 안경테의 제조 방법을 순서대로 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 안경렌즈테 제조용 금형에 아라미드 섬유 복합재료 보강재를 투입하고 그 주변에 고분자 수지로 채워서 안경렌즈테를 제조하는 것을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 안경다리 제조용 금형에 아라미드 섬유 복합재료 보강재를 투입하고 그 주변에 고분자 수지로 채워서 안경다리를 제조하는 것을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2에 따라 제조되는 안경렌즈테 및 도 3에 따라 제조되는 안경다리를 A-A 방향에서 도시한 단면도이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하며 본 발명에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 안경테의 제조 방법을 순서대로 나타낸 공정도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명은 하기 단계를 포함하여 구성된다. 즉,

(1) 섬유 복합재료 보강재를 안경렌즈테 및 안경다리용 심재로 사용하기 위해 안경렌트테 및 안경다리 형상으로 재단하는 단계(S11);

(2) 상기 얻어진 섬유 복합재료 심재를 안경렌즈테 및 안경다리 제작용 금형 내에 배치하고(S12) 상기 심재의 주변으로 고분자 수지를 사출하여 상기 심재를 감싸도록 하는 단계(S13);

(3) 상기 투입된 고분자 수지를 경화시키고 탈형한 후 건조시키고 표면을 연마하는 단계(S14); 및

(4) 상기 얻어진 안경렌즈테와 안경다리를 결합시키는 단계(S15)

이하에서는 도면을 참조하며 각 단계별로 나누어 구체적으로 설명한다.

1. 섬유 복합재료 보강재 재단

본 단계는 섬유 복합재료 보강재를 재단하여 안경렌즈테 및 안경다리용 심재의 형상으로 재단하는 단계이다. 안경렌즈테 및 안경다리를 사출성형하기 위한 금형 내부 홈에 포함될 수 있도록 정확히 재단하며, 재단은 컴퓨터 상에 입력된 형상 디자인을 따라 커팅기가 작동되어 안경렌즈테 및 안경다리 형상을 이루도록 커팅하는 것으로 레이저 커팅 또는 CNC커팅을 이용할 수 있다.

상기 레이저 커팅은 CO₂ 레이저 커팅을 사용하여 가공할 수 있으며 구체적으로 특정 파장을 갖는 빔을 이용하여 전력밀도를 높이고 이 빔을 판재에 조사하면 국부적인 온도가 순간적으로 상승하여 에너지를 받은 재료가 제거되는 것이다. 이와 같은 레이저 가공은 피 가공물에 대해 높은 기계적 외압을 가하지 않으므로 뒤틀림이나 응력 등의 현상이 없고 효율이 높으며 광학적으로 수개의 빔으로 분할할 수 있어서 동시 작업이 가능하므로 생산성이 높다.

상기 CNC커팅은 기계적 가공에 의해 행하는 것으로 절단, 밀링, 드릴링, 탭핑, 터닝 및 그라인딩을 순차적으로 행하면 원하는 형상의 안경렌즈테와 안경다리를 제작할 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 섬유 복합재료 보강재는 아라미드 섬유 복합재료 및 탄소섬유 복합재료로 이루어진 보강재를 들 수 있다. 상기 아라미드 섬유와 탄소섬유는 나일론이나 폴리에스테르 등의 일반 의류용 섬유보다 강도가 월등히 강하고 내열성이 크며 인장강도와 탄성률이 매우 높은 반면 중량이 가벼우므로 방탄용 소재나 항공기용 소재 등으로 사용된다.

본 발명에서는 이와 같은 아라미드 섬유와 탄소 섬유와 같은 섬유의 복합재료를 보강재로 이용하여 안경렌즈테와 안경다리를 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 상기 섬유 복합재료는 상기 아라미드 섬유, 탄소 섬유 등의 고기능성 섬유를 에폭시 수지 등의 열강화성 수지로 경화시켜 제조된 복합재료 판재를 재단 가공하여 제조한다. 재단하는 방법은 상기에서 설명된 바와 같고, 재단되는 형상은 안경렌즈테용이나 안경다리용으로 제조될 수 있다. 본 발명에서 안경렌즈테와 안경다리는 사출성형으로 제조되는 고분자 수지재로 한정된다. 왜냐하면 사출성형시 금형 내부에 상기 섬유 복합재료 보강재를 넣고 그 주변에 성형용 고분자 수지를 투입하여 성형하기 때문이다.

이 때 재단되는 안경다리용 심재는 안경다리 전체가 플라스틱 재질인 경우 그 형상을 따라 그대로 재단될 수도 있고, 안경다리 중 앞 부분만 플라스틱 재질이고 뒷부분은 장석 등에 의해 금속재 귀걸이부가 결합되는 형태인 경우에는 앞 부분의 플라스틱 재질 부분의 형상으로만 재단될 수도 있다.

상기와 같이 안경렌즈테와 안경다리 형상으로 재단된 섬유 복합재료 심재는 표면 연마와 세척을 실시하여 표면을 매끄럽게 한 후 사출 금형 내에 배치한다.

2. 사출 성형

상기 얻어진 섬유 복합재료 심재를 안경렌즈테 및 안경다리 제작용 금형 내에 배치하고 상기 심재의 주변으로 고분자 수지를 사출로 투입하여 상기 심재를 감싸도록 하는 단계이다.

이는 도 2 및 도 3에 잘 나타나 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 안경렌즈테 제조용 금형에 아라미드 섬유 복합재료 보강재를 투입하고 그 주변에 고분자 수지로 채워서 안경렌즈테를 제조하는 것을 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 안경다리 제조용 금형에 아라미드 섬유 복합재료 보강재를 투입하고 그 주변에 고분자 수지로 채워서 안경다리를 제조하는 것을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 아라미드 섬유나 탄소 섬유와 같은 고강도 기능성 섬유 복합재료로 된 심재(10)를 금형(11)의 내부 홈(12)에 배치하고 그 주변으로 용융 상태의 고분자 수지(13)를 사출로 투입하여 완전히 감싸도록 한다. 이 때 상기 심재(10)는 금형(11)의 홈(12) 중간에 위치하도록 금형의 구조를 설계하는 것이 바람직하며, 또한, 고분자 수지 외피재의 두께는 0.01~2.0mm 범위에 들도록 하는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 0.5~1.5mm이다. 상기 고분자 수지 외피재의 두께가 0.01 미만이면 성형이 어렵고 심재가 피부와 직접 맞닿을 수 있어 착용감이 좋지 않으며, 2.0mm를 초과할 경우에는 외피재가 심재와 비교하여 상대적으로 두꺼워져 방탄 기능 등 본 발명이 이루고자 하는 성능이 얻어지기 어려우므로 상기 범위에 속하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 안경다리의 형상으로 재단된 섬유 복합재료 심재(20)를 금형(21)의 내부 홈(22)에 배치하고 그 주변으로 용융 상태의 고분자 수지(23)를 사출로 투입하여 완전히 감싸도록 한다. 이 때 상기 심재(20)는 금형(21)의 홈(22) 중간에 위치하도록 금형의 구조를 설계하는 것이 바람직하하며, 또한, 고분자 수지 외피재의 두께는 0.01~2.0mm 범위에 들도록 하는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 0.5~1.5mm이다. 상기 고분자 수지 외피재의 두께가 0.01 미만이면 성형이 어렵고 심재가 피부와 직접 맞닿을 수 있어 착용감이 좋지 않으며, 2.0mm를 초과할 경우에는 방탄 기능 등 본 발명이 이루고자 하는 성능이 얻어지기 어려우므로 상기 범위에 속하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 고분자 수지는 나일론 등의 폴리아미드계(예, TR-90계통), 셀룰로오스 에스테르계, ABS계 수지, 실리콘계 고무 등의 합성 고분자 수지 및 천연 고무 등이 이용될 수 있다. 상기 셀룰로오스 에스테르계는 피부와의 적응성, 탄력성 등이 우수하며, 구체적으로 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피네이트 등을 사용할 수 있다. 상기 폴리아미드계 및 ABS계 수지의 경우 강도 및 탄력이 우수하여 안경테용으로 사용되기 적당하다.

본 발명에서 상기 섬유 복합재료 보강재로 이루어진 심재는 그대로 사용되어도 효과가 우수하나, 외부의 고분자 수지와의 접착력을 강화하기 위하여 버퍼층으로 코팅하여 사용할 수도 있다. 본 발명에서 상기 버퍼층으로 사용될 수 있는 것은 열경화성 수지가 바람직하며, 구체적으로는 에폭시 수지 등이다. 상기 버퍼층 형성은 신너(thinner)나 알콜 등의 휘발성 용매에 에폭시 수지를 투입하고 용액 상태에서 스프레이하여 코팅하거나, 상기 용액에 심재를 함침시킨 후 건조함으로써 행할 수 있다.

3. 탈형 및 건조

상기 금형에서 고분자 수지의 경화가 완료된 후 금형에서 안경렌즈테와 안경다리를 탈형하고 건조한다. 건조 방법은 일반 자연건조 방식을 사용할 수 있으며, 표면 연마를 수행하여 마감한다.

연마 공정 이후에 상기 고분자 수지로 이루어진 외피의 표면에 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 코팅공정은 인체에 유해할 수 있는 플라스틱 재질로부터 피부를 보호하거나 안경테의 색감이나 질감 등을 부여하기 위해 이루어지며, 안료나 도료 등을 이용하여 코팅제를 코팅한다. 안경테에 코팅층을 형성하는 방법은 스프레이 방법을 이용하여 안경테의 표면에 코팅제를 입히거나, (+), (-) 전극을 통한 전기전착 장치를 통해 코팅제를 안경테의 표면으로 전착시킨다. 상기 코팅층에 사용되는 도료로는 아크릴 도료, 우레탄 도료, 에폭시 도료, 아크릴우레탄 합성 도료, UV경화 도료 등을 사용할 수 있다.

이와 같이 제조되는 안경렌즈테 및 안경다리는 도 4에 도시된 바와 같이 가운데 부분은 섬유 복합재료 보강재로 이루어진 심재(13)로 구성되고 그 외부는 플라스틱 고분자 수지로 이루어진 외피재(13, 23)로 구성된다.

4. 안경렌즈테와 안경다리의 결합

상기와 같은 공정으로 안경렌즈테와 안경다리의 성형이 완료되면 그 결합 부위에 장석(힌지)를 부착하여 안경렌즈테와 안경다리를 접합함으로써 안경테의 제조가 완료된다. 안경다리 중 앞부분만 플라스틱 재질이고 뒤의 귀걸이부가 금속재질인 경우에는 플라스틱 재질에 장석을 부착하고 여기에 귀걸이부를 결합함으로써 안경테의 제조가 완료된다.

본 발명에 따른 섬유 복합재료 보강재를 이용하여 제조되는 안경테는 아라미드 섬유나 탄소 섬유 등의 고강도, 고탄성의 고기능성 섬유를 복합재료 형태로 제조하여 이를 심재로 사용하므로 외부에서 강한 충격이 가해지더라도 절단되거나 파손되지 않기 때문에 특히 작업용이나 군용과 같은 가혹한 환경에서 사용되기에 적합하다.

이상과 같이, 본 발명을 도면을 참조하여 그 특징에 관하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10, 20 : 심재 11, 21 : 금형
12, 22 : 금형 홈 13, 23 : 고분자 수지 외피재

Claims (10)

1. (1) 섬유 복합재료 보강재를 안경렌즈테 및 안경다리용 심재로 사용하기 위해 레이져 커팅 또는 CNC 커팅을 이용하여 안경렌즈테 및 안경다리 형상으로 재단하는 단계;
   (2) 상기 얻어진 섬유 복합재료 심재를 휘발성 용매에 에폭시 수지를 투입한 용액으로 스프레이하거나 함침시킨 후 건조하여 고분자 수지와의 접착력 강화를 위한 버퍼층을 형성하고 안경렌즈테 및 안경다리 제작용 금형 내에 배치하되 금형 구조의 설계에 의해 금형의 홈 중간에 위치하도록 배치한 후 상기 심재의 주변으로 고분자 수지를 사출하여 고분자 수지 외피재의 두께 0.01~2.0 mm 범위로 상기 심재를 감싸도록 하는 단계;
   (3) 상기 투입된 고분자 수지를 경화시키고 탈형한 후 건조시키고 표면을 연마한 다음 상기 고분자 수지로 이루어진 외피의 표면에 코팅층을 형성하는 단계; 및
   (4) 상기 얻어진 안경렌즈테와 안경다리를 결합시키는 단계
   를 포함하는 섬유 복합재료 보강재를 이용한 안경테의 제조 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 섬유 복합재료 보강재는 아라미드 섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 복합재료 보강재인 것을 특징으로 하는 안경테의 제조 방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 (3)의 코팅층은 아크릴 도표, 우레탄 도료, 에폭시 도료, 아크릴우레탄 합성 도료 또는 UV 경화 도료인 것을 특징으로 하는 안경테의 제조 방법.
   
6. 청구항 1의 방법에 의해 제조된 안경테로서, 섬유 복합재료 보강재를 레이져 커팅 또는 CNC 커팅을 이용하여 재단하여 얻어지며 그 외부에 휘발성 용매에 에폭시 수지를 투입한 용액으로 스프레이하거나 함침시킨 후 건조하여 형성된 버퍼층이 구비된 심재 및 상기 심재를 감싸는 고분자 수지로 이루어진 외피재 및 상기 외피재의 표면에 형성된 코팅층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 섬유 복합재료 보강재를 이용한 안경테.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 섬유 복합재료 보강재는 아라미드 섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 복합재료 보강재인 것을 특징으로 하는 안경테.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 6에 있어서, 상기 코팅층은 아크릴 도표, 우레탄 도료, 에폭시 도료, 아크릴우레탄 합성 도료 또는 UV 경화 도료인 것을 특징으로 하는 안경테.

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