KR102246589B1 - 경사 광변색성을 가지는 광학 물품 - Google Patents

경사 광변색성을 가지는 광학 물품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 광변색성 염료 1 개 이상을 포함하는 광변색성 기재, 및 (b) 경사 반사율을 제공하는 특이적 경사 두께를 가지는 간섭 코팅을 포함하는 광학 물품으로 귀결된다. 본 발명은 또한 이와 같은 광학 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

경사 광변색성을 가지는 광학 물품{OPTICAL ARTICLE WITH GRADIENT PHOTOCHROMISM}
본 발명은 (a) 광변색성 염료 1 개 이상을 포함하는 광변색성 기재, 및 (b) 경사 반사율을 제공하는 특이적 경사 두께를 가지는 간섭 코팅(interference coating)을 포함하는 광학 물품으로 귀결된다. 본 발명은 또한 이와 같은 광학 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
광변색성 광학 물품, 예를 들어 안경의 렌즈는 오랜 기간 동안 알려져 왔다. 광변색성 광학 물품은, UV 광선에 노출될 때 시야를 어둡게 하여 눈을 강렬한 광선으로부터 보호할 수 있는 광변색성 염료를 포함한다. 이러한 광변색성 염료가 활성화되는 파장들은 일반적으로 315 ㎚ 내지 420 ㎚의 범위에 있다. 종래의 영구 착색 렌즈들과 비교하여, 이러한 광변색성 렌즈들은 명시(clear vision)에 불리한, 어두운 환경에서 낮은 수준의 광 투과율을 제공한다는 단점을 가지지 않으므로, 예를 들어 운전에 더욱 적합하다. 이러한 광변색성 렌즈들 중에서, 일부는 경사 프로필을 가진다. 그러므로 상기 일부 광변색성 렌즈들은 렌즈의 윗 부분에서 더 어두운 반면, 아랫 부분에서 더 밝은 색조를 가지는데, 이는, 독서와 같이 가까운 곳을 응시할 때를 비롯한 활동들에 있어서 상기 렌즈들이 아랫 부분으로 더 많은 양의 광선이 투과될 수 있게 하기 때문에, 유리하다. 이러한 경사 광변색성 렌즈들은 또한 다수의 사람에 의해 최신 유행으로 간주된다.
이와 같은 경사 렌즈를 얻기 위해서, 몇 가지 방법들이 당업계에 제안된 바 있다. 예를 들어, US 2008/0187760에 개시된 방법은, 광변색성 염료를 경사 농도로 함유하는 가교 유기 중합체 매트릭스 층을 렌즈에 적용하는 것으로 이루어져 있다.
예를 들어, GB 1,520,099 및 US 4,289,497에 개시된 다른 방법은 가변적 두께를 가지거나 또는 가변적 농도의 흡수제를 함유하는, UV 흡수제들의 불균일 층에 의해 코팅된, 광변색성 염료 균일 층을 사용한다. UV 흡수제는 광변색 효과를 억제하므로, 이 광변색 효과는 국소적으로 변하게 되고, 이는 색조의 경사를 초래한다. 흡수층의 두께 변화는 흡수제를 함유하는 조(bath)에 렌즈를 단계적으로 침지시킴으로써, 또는 렌즈를 조로부터 꺼내는 속도를 조정함으로써 얻을 수 있다.
공간적으로 불균일한 광변색 특성을 가지는 안경 렌즈를 제조하기 위한 또 다른 접근법은 US 2012/0218512에 개시되어 있다. 이 방법은, 가열이 진행될 때 층 자체에 인쇄되어 있던 흡수제를 플라스틱 필름으로 이동시킬 수 있는 흡수제 층을 이 플라스틱 필름상에 적층한 다음, 용제를 사용하는 세척에 의해 상기 흡수제 층을 제거함으로써 이 흡수제 층에 분포되어 있는 UV 흡수제를 미리 인쇄하여 둔 패턴에 따라서 불균일한 방식으로 함유하는 필름을 얻는 단계를 포함한다. 상기 필름은 이후 광변색성 광학 기재에 부착될 수 있다.
이러한 방법들은 완전히 만족스럽지는 않다.
더욱이, 경사 광변색성 층과 반사 방지층 둘 다를 포함하는 광학 시스템을 제공하는 것이 유용할 것이다. 그 이유는, 반사 방지 코팅들은 눈부심 현상 하에서 사용자에게 확대된 시계와 개선된 명암 대비 특성을 제공하는데 유용한 것으로 입증되었기 때문이다. 이러한 반사 방지 코팅은 통상 진공 조건 하에 적층된 다량의 유전체들로 이루어져 있다. 그러나, 종래의 반사 방지 코팅은 UV 광선의 상당한 부분을 거부하여 광변색 효과를 억제하므로, 보통 반사 방지 코팅은 광변색성 코팅과는 양립 불가능한 것으로 간주된다. 반사 방지 렌즈에, 낮은 UV 조건 하에서의 높은 투명도를 제공함과 동시에 높은 UV 조건 하에서의 광변색성을 제공하기 위한 타협안들이 개발된 바 있다(예를 들어, US 7,633,681 및 US 6,175,450 참조). 그러나, 이러한 타협안들은 균일한 방식으로 착색된 렌즈를 산출하며, 이러한 렌즈들은 광변색 효과의 어떠한 경사도 제공하지 않고, 때로는 UV 광선의 부재 하에서 완전히 투명하지 않다.
US 6,674,587은, 증착원(evaporation source) 상에 마스크를 사용함으로써 진공 하에서 구배가 형성된 흡수 필름을 플라스틱 기재에 적층하는 방법을 교시한다. 흡수재는 스펙트럼의 UV 및 IR 영역들에서 광선을 흡수한다. 이후, 흡수 필름은 반사 방지 코팅으로 코팅되어, 방현성 광학 물품을 얻는다. 상기 문헌에 개시된 방법은 산업상 너무 많은 단계들이 사용될 것을 필요로 하기 때문에 광학 물품, 예를 들어 안경 렌즈에 적용될 수 없다. 게다가 이렇게 얻은 광학 물품은 용인될 수 없는 층간 박리의 위험에 노출될 것이다.
본 발명자들은 이제 경사 광변색 효과를 가지고, 가능하게는 가시 범위에서 높은 투명도를 가지면서, 반사 방지 특성을 나타내는 광학 물품이, UV 흡수제를 사용하지 않고, 경사 광변색성 색조를 제공하기 위해 UV 범위에 있는 파장들을 반사하는 특이 간섭 코팅 디자인을 이용하는 방법을 통하여 산업적 규모로 소수의 단계들로 종래의 진공 기술에 의해 얻어질 수 있었음을 알아내게 되었다. 이 방법은 종래의 대량 제조 장비로 수행될 수 있다.
본 발명의 목적은 상기의 문제들을 해결한 향상된 경사 광변색성을 가지는 광학 물품을 제공하는 것이다.
본 발명은
(a) 2 개의 마주보는 면을 가지고, 광변색성 염료를 1 개 이상 포함하는 광변색성 기재로서, 상기 광변색성 기재의 동일한 면의 마주보는 말단들에 위치하고 있는 제1 표면부와 제2 표면부를 가지는 광변색성 기재,
(b) 경사 두께가 제1 표면부 상에 위치하는 최고 두께 영역으로부터 제2 표면부 상에 존재하는 최저 두께 영역에 이르기까지 감소하도록 경사 두께를 가지며, 파장 범위 330 ㎚ 내지 380 ㎚에서의 상기 최고 두께부의 평균 입체각 반사율과 상기 최저 두께부의 평균 입체각 반사율 사이의 차이는 15% 내지 80%, 바람직하게는 20% 내지 60%의 범위에 있는 간섭 코팅
을 포함하는 광학 물품으로 귀결된다.
바람직하게 최저 두께는 최고 두께의 80% 내지 90%의 범위에 있다. 더 바람직하게 최저 두께는 최고 두께의 85% 내지 90%의 범위에 있다.
바람직하게 간섭 코팅은 또한 파장 범위 400 ㎚ 내지 700 ㎚에서 이 코팅 자체의 표면 전반에 걸쳐 3% 미만, 바람직하게는 2% 미만의 평균 입체각 반사율을 가진다.
본 발명은 또한
- 광변색성 염료 1 개 이상을 포함하는 광변색성 기재를 제공하는 단계,
- 상기 기재를, 원 재료가 공급되고, 이 원 재료로부터 증기를 발생시킨 후, 증기를 이 증기가 응결될 기재를 향하여 인도하는 증착 장치가 장착된 진공 증착 챔버 내에 넣는 단계,
- 상기 증기가 이동할 때, 증기 일부를 불균일하게 중간에서 가로채 상기 기재 상에 응결된 증기의 경사 두께를 형성하는 마스크를 상기 증착 장치와 상기 기재 사이에 끼워넣는 단계, 및
- 필요한 경사 두께에 도달할 때까지 상기 진공 증착 챔버를 작동시키는 단계
의 연속 단계들을 포함하는, 광학 물품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 특이적 간섭 코팅은 스펙트럼의 가시 영역에서의 반사 방지 특성을 제공하면서, 구배 형성 방식으로 광변색성 억제를 가능하게 함이 입증되었다.
게다가 상기 방법은 마스크와 함께 종래의 진공 기술을 사용하므로, 산업상 이용 가능하며 상업적으로도 실행 가능하다.
본 발명의 내용에 포함됨.
첨부된 도면에서,
도 1은 본 발명의 방법을 수행하는데 사용될 수 있는 마스크를 예시한다.
본 발명은, 단지 예시의 목적으로 제공된 것일 뿐 첨부된 청구항들의 범주를 어떠한 방식으로든 제한하고자 하는 것은 아닌 하기 실시예들을 참고하여 더 잘 이해될 것이다.
정의
본 명세서에서, 용어 “경사 두께”란, 간섭 코팅의 하나의 선택된 말단부가 동일한 간섭 코팅의 마주보는 말단부보다 더 두꺼울 때의 두께로서, 상기 말단부들 사이에서 경사 방식으로 변하는 두께를 지칭한다. 일반적으로 광학 물품이 안경 렌즈일 때, 그 두께는 렌즈 면을 향하여, 즉 수직축을 따라서 바라 보았을 때 바라 보았을 때 렌즈의 아랫 부분으로부터 렌즈의 윗 부분까지 변화가 있다. 간섭 코팅의 모든 층들의 두께는 동일한 비율로, 즉 동조적 방식으로 변할 수 있다. 더욱이 최고 두께 영역으로부터 최저 두께 영역에 이르기까지의 두께 감소는 선형적 양태일 수 있거나 아닐 수 있으며, 연속적일 수 있거나 아닐 수 있다.
“평균 입체각 반사율”, 즉 Rm은 ISO 표준 13666:1998에 정의된 바와 같고, ISO 표준 8980-4에 따라 (입사각 0° 내지 17°, 통상적으로는 15°에서) 측정될 수 있다. 본 발명에 있어서, 평균 입체각 반사율은 파장 범위 330 ㎚ 내지 380 ㎚에 걸친 분광 반사율의 평균으로서 백분율로 표시한 값에 해당한다. 그러므로 평균 입체각 반사율 차”도 또한 절대값 백분율로서 표현된다.
본원에 사용된 “(공)중합체”는 공중합체 또는 중합체를 의미하는 것으로 의도된다. 더욱이, (메트)아크릴 및 (메트)아크릴레이트는 각각 아크릴 또는 메타크릴, 및 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미하는 것으로 의도된다.
본 발명의 광학 물품은 바람직하게 교정용 또는 비교정용 렌즈일 수 있으며, 예를 들어 반제품 렌즈, 완제품 렌즈, 프로그레시브 렌즈, 무한 초점 렌즈, 무도수 렌즈, 단초점 렌즈 및 다초점 렌즈로부터 선택될 수 있는 안경 렌즈이다.
본 발명의 광학 물품은 광변색성 기재를 포함한다. 표현 “광변색성 기재”는 자체의 표면들 중 1 개 이상이 광변색성 층으로 코팅된 투명 광학 기재와, 광변색성 염료를 함유하는 투명 광학 기재 둘 다를 포함한다. “광변색성 염료”란 315 ㎚ 내지 420 ㎚의 임의의 파장에서 UV-A 광선에 의해 활성화될 때 가시 광선 투과율이 15% 이상까지 감소할 정도로 어두워질 수 있는 화합물을 의미하는 것으로 의도된다. 본 발명에 따라서 사용된 광변색성 염료들은 유기 화합물들일 수 있다. 광변색성 염료의 예들은 크로멘, 옥사진 유도체, 예를 들어 스피로옥사진, 나프토피란, 스피로피란, 풀자이드, 풀기미드, 디티조네이트의 유기 금속 유도체 및 이것들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 크로멘의 예들은 US 3,567,605, US 5,066,818, WO 93/17071, WO 94/20869, FR 2 688 782, FR 2 718 447, EP 0 401 958 및 EP 0 562 915에 개시되어 있다. 스피로옥사진의 예들은 US 5,114,621, EP 0 245 020, JP-A-03-251 587, WO 96/04590 및 FR 2 763 070에 기술되어 있다. 나프토피란의 예들은 US-A-5,066,818, WO 93/17071 및 FR-A-2 688 782에 개시되어 있다. 상이한 활성화 파장들을 가지는 몇몇 광변색성 염료들의 혼합물이 사용될 수 있다.
광변색성 기재는 또한 종래의 염료들 및/또는 안료들을 포함할 수 있다.
광변색성 기재는 상이한 방법들에 따라서 얻어질 수 있다. 첫 번째 방법은, 광변색성 염료를 함유하는 필름으로 코팅된 광학 기재를 가열하여, 해당 염료를 기재로 이동시키는 단계를 포함한다(예를 들어, US 4,286,957 및 US 4,880,667 참조). 두 번째 방법은, “현장 주조(cast-in place)” 방법으로서, 광변색성 염료들이 광학 기재를 형성하는 데 사용되는 단량체들과 혼합된 후 주형틀에 부어져 이 틀 안에서 중합되는 방법이다. 세 번째 방법은, 기재 상에 광변색성 염료들을 함유하는 필름이 형성되도록 스핀 코팅에 의하거나, 또는 상기 기재를 상기 염료들로 함침시키도록 이 염료들을 포함하는 조에 기재를 침지함으로써 광변색성 염료들을 광학 기재에 적용하는 단계를 포함한다. 바람직한 광변색성 기재들은 Transitions®렌즈(Transitions Optical사), 특히 Transitions®Signature™ VI 또는 Transitions®Signature™ VII이다.
광학 기재는 임의의 투명 유리 또는 유기 재료일 수 있다. 유기 기재는 열경화성 또는 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 기재로서 적당한 재료들 가운데에서도 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)와 폴리카보네이트의 공중합체, 폴리올레핀, 특히 폴리노보넨, 디에틸렌글리콜 비스(알릴카보네이트)의 동종 중합체 및 공중합체, 비스페놀 A 또는 프탈산과 알릴 방향족 화합물, 예를 들어 스티렌으로부터 유래될 수 있는 알릴 에스테르의 동종 중합체 및 공중합체, (메트)아크릴 중합체와 공중합체, 특히 (메트)아트릴 유도체와 비스페놀 A의 중합체와 공중합체, 티오(메트)아크릴 중합체와 공중합체, 폴리우레탄과 폴리티오우레탄 동중 중합체 및 공중합체, 에폭시 중합체 및 공중합체, 그리고 에피설파이드 중합체와 공중합체가 언급된다. 본 발명에 따른 바람직한 기재들은 폴리카보네이트, 또는 디에틸렌글리콜 비스(알릴카보네이트)의 (공)중합체를 기반으로 한 것들로서, 상품명 CR-39®PPG Industries사)(ORMA®렌즈(ESSILOR사))로서 시판되고 있는 것들, 또는 굴절률이 1.54 내지 1.58인 (메트)아크릴 공중합체를 기반으로 한 것들을 포함한다.
본 발명에 따르면, 광변색성 기재 상에 적용된 간섭 코팅은, 최고 두께 영역이 기재의 제1 표면부 상에 위치하고, 최저 두께 영역이 기재의 제2 표면부 상에 위치하는 경사 두께를 가지는데, 여기서 파장 범위 330 ㎚ 내지 380 ㎚에서의 상기 최고 두께부의 평균 입체각 반사율과 상기 최저 두께부의 평균 입체각 반사율 사이의 차이는 15% 내지 80%의 범위에 있다.
간섭 코팅은 일반적으로 2 개 내지 12 개의 층, 바람직하게는 4 개 내지 8 개의 층을 포함한다. 이 층들은 일반적으로 굴절률이 낮은 층(즉, LI층) 1 개 이상, 바람직하게는 2 개 이상과, 굴절률이 높은 층(즉, HI층) 1 개 이상, 바람직하게는 2 개 이상을 포함한다. 굴절률이 25℃ 및 550 ㎚의 파장에서 측정되었을 때, HI층은 1.6 초과, 예를 들어 1.65 초과 또는 심지어 1.7 초과, 또는 1.8 초과의 굴절률을 가지는 반면에, LI층은 1.6 이하, 예를 들어 1.5 미만, 또는 심지어 1.48 미만의 굴절률을 가진다. HI층들과 LI층들은 반드시 교번적으로 배열되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 교번적으로 배열될 수 있다. 간섭 코팅의 총 두께는 150 ㎚ 내지 600 ㎚, 바람직하게는 250 ㎚ 내지 600 ㎚의 범위일 수 있다.
LI층들의 예들은 선택적으로 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 더 바람직하게는 5% 이하의 Al2O3와 혼합된, SiO2로부터 선택되는 산화물 1 개 이상을 포함하는 것들, 바람직하게는 이것으로 이루어진 것들이다. 상기 LI층들은 개별 두께가 10 ㎚ 내지 100 ㎚, 바람직하게는 20 ㎚ 내지 80 ㎚, 더 바람직하게는 30 ㎚ 내지 75 ㎚의 범위에 있을 수 있다. HI층들의 예들은 선택적으로 SiO2와 혼합된, ZrO2, TiO2, A12O3, Ta2O5, Nd2O5, Pr2O3, PrTiO3, La2O3, Nb2O5, Y203 및 이것들의 혼합물로부터 선택되는 산화물 1 개 이상을 포함하는 것, 바람직하게는 이것으로 이루어진 것들이다. 바람직한 재료들은 TiO2, PrTiO3, ZrO2, A12O3, Y2O3 및 이것들의 혼합물이다. 상기 HI층들은 개별 두께가 10 ㎚ 내지 100 ㎚, 바람직하게는 15 ㎚ 내지 80 ㎚, 더 바람직하게는 20 ㎚ 내지 70 ㎚의 범위에 있을 수 있다.
간섭 코팅은 또한 일반적으로 2 개의 HI층 및/또는 LI층 사이에 끼워져 있으며, 산화주석, 산화인듐, 인듐 도핑된 산화주석(ITO) 및 이것들의 혼합물로부터 선택되는 전도성 금속 산화물을 포함하거나 이것으로 이루어진 정전기 방지층을 1 개 이상 포함할 수 있다. 이 층은 두께가 5 ㎚ 내지 15 ㎚일 수 있다.
대안적으로 또는 정전기 방지층에 더하여, 간섭 코팅은 기재와 가장 가까운 코팅의 층일 수 있는 접착층을 포함할 수 있다. 이러한 접착층은 바람직하게 실리카를 80% 이상 포함하거나, 또는 심지어 실리카로 이루어져 있으며, 그 두께는 일반적으로 100 ㎚ 내지 150 ㎚의 범위에 있다.
본 발명에 있어서, 간섭 코팅은 진공 증착에 의해 광변색성 기재에 적용된다. 이 방법에 따르면, 광변색성 기재는 원 재료가 공급되는 증착 장치가 장착된 진공 증착 챔버 내에 넣어진다. 증착 장치는 상기 원 재료로부터 증기를 발생시키도록 조정되며, 증기가 증착 장치로부터 증기가 응결되는 기재로 분출되도록 배치된다. 바람직하게, 상기 간섭 코팅의 재료들은 보통 전기 가열 부재에 의하거나(즉, 줄 효과(Joule effect)에 의하거나), 또는 전자 빔, 예를 들어 텅스텐 나선형 필라멘트에 의하거나, 또는 당업자에게 널리 알려진 기타 다른 임의의 장치에 의해 1000℃ 내지 2200℃의 온도에서 가열된다. 보통 기재 표면은, 예를 들어 용제 중 초음파 처리에 의하여 간섭 코팅의 연속 층들의 적층이 이루어지기 전에 세정되고, 상기 적층이 이루어진 후에는 진공 증착 챔버 내에서 마무리 단계(finishing step)가 행하여진다. 이러한 마무리 단계는 이온 예비 세정 또는 이온 파쇄(ion spallation)에 의해 수행될 수 있다.
간섭 코팅의 경사 두께가 얻어지기 위해서는 원재료, 즉 간섭 코팅을 형성하는 데 사용된 금속 산화물로부터 분출된 증기가 이동할 때 진공 챔버의 증착 장치와 광변색성 기재 사이에 마스크가 끼워진다. 이 방법이 수행되기 위해서는 2 가지 종류의 마스크가 사용될 수 있다. 첫 번째 종류의 마스크는 진공 챔버 내에 위치하는 렌즈들에 직접 부착되어 있는 마스크 필름들을 포함한다.“윤곽 회전 마스크(contoured rotating mask)”라고 칭하여지는 다른 종류의 마스크는 진공 챔버 내에서 마스크 자체의 방사형 축을 따라서 불균일한 방식으로 증기를 중간에서 가로채도록 디자인된다. 상기 마스크는 회전 캐러셀상(carousel)에 적층된 렌즈들 앞에 놓여진다. 마스크 길이 대 마스크의 공전 원 길이의 비율은 엄폐율(occulatation factor)을 한정한다. 엄폐율이 클수록 더 많은 증기가 중간에서 가로채어지고, 적층물의 두께는 더 얇아진다. 이와 같은 마스크들은 특이 디자인을 가지는 구멍들이 제공된 캐러셀의 형태를 가질 수 있거나, 또는 앵커(anchor)의 형태를 가질 수 있거나, 또는 증기가 기재 상에 적층되는 것을 차폐하도록 디자인된 형태를 가지는 기타 다른 임의의 블레이드(blade) 형태를 가질 수 있다. 이러한 마스크들은 챔버 내에 고정되도록 조정되거나, 또는 챔버 내에서 캐러셀의 회전 속도와 상이한 속도로 회전하도록 조정된다. 마스크의 디자인과 상대적 회전 속도는 캐러셀의 반경을 따라서 필요로 하는 경사 두께를 얻도록 당업자에 의해 용이하게 조정될 수 있다. 이와 같이 적층된 층의 두께는 당업자에게 널리 알려진 바와 같이 미량 천칭에 의해 모니터링될 수 있다.
그러므로, 반사 방지 코팅의 두께는 임의의 방식으로 최고 두께 영역으로부터 최저 두께 영역에 이르기까지 달라질 수 있다. 두께의 변화는 단조로울(monotonous) 수 있다.
바람직하게 반사 방지 코팅의 두께는 광학 물품이 사용되는 보통의 조건들에서, 즉 안경 렌즈의 경우 안경을 쓴 사람이 똑바로 선 자세로 있을 때 수직인 축을 따라서 달라진다.
광변색성 기재와 간섭 코팅에 더하여, 본 발명의 광학 물품은, 예를 들어 프라이머 또는 내충격 코팅, 내마모 또는 스크래치 방지 코팅, 김서림 방지 탑 코트 및 방오 탑 코트로부터 선택되는 코팅을 1 개 이상 포함할 수 있다. 프라이머는 보통 광변색성 기재와 직접 접촉하게 된다. 뿐만 아니라, 내마모 코팅은 광변색성 기재와 간섭 코팅 사이, 또는 프라이머와 간섭 코팅 사이에 끼워질 수 있다. 대안적으로, 내마모 코팅은 광학 기재를 직접 코팅하여, 광변색성 층을 구성할 수 있다. 탑 코트는 본 발명의 간섭 코팅 상에 적용될 수 있다.
내충격 코팅은 통상 완성된 광학 물품의 내충격성을 개선하기 위하여 사용되는 임의의 코팅일 수 있다. 또한, 이 코팅은 일반적으로 완성된 광학 물품의 기재에 대한 스크래치 방지 코팅의 부착성을 증강시킨다. 통상의 내충격 코팅들은 (메트)아크릴 기반 코팅들과 폴리우레탄 기반 코팅들이다. (메트)아크릴 기반 내충격 코팅은 무엇보다도 미국 특허 5,015,523호 및 6,503,631에 개시되어 있다. 내충격 코팅 조성물은 임의의 전통적 방법, 예를 들어 스핀 코팅, 딥 코팅 또는 플로우 코팅을 사용하여 광학 기재 상에 적용될 수 있다. 내충격 조성물을 기재 상에 적용하기 위한 방법은, 예를 들어 US 5,316,791의 실시예 1에 제시되어 있다. 경화후 내충격 코팅의 두께는 통상적으로 0.05 ㎛ 내지 30 ㎛, 바람직하게는 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛, 더 구체적으로는 0.6 ㎛ 내지 15 ㎛, 훨씬 더 양호하게는 0.6 ㎛ 내지 5 ㎛의 범위에 있다.
내마모 및/또는 스크래치 방지 코팅 조성물은 UV 및/또는 열 경화성 조성물일 수 있다.
통상의 내마모 코팅들은 1 개 이상의 알콕시알킬에폭실란, 예를 들어 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리에톡시실란 또는 γ-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란으로부터 졸-겔 방법에 의해 제조된 용액을 경화시킴으로써 얻어진 것들이며, 이 중에서도 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란(GLYMO) 및/또는 γ-글리시독시프로필 메틸디에톡시실란(메틸 GLYMO)이 바람직하다. 알콕시알킬에폭시실란은, 어떠한 반응성 작용기도 함유하지 않지만, 선택적으로 가수 분해 불가 유기기를 함유하는 알콕시실란, 예를 들어 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란(DMDES), 메틸페닐디메톡시실란 또는 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS) 1 개 이상과 혼합될 수 있다. 에폭시실란 및 상기한 알콕시실란은, 만일 존재한다면, 보통 가수 분해되어 공지된 졸-겔 방법들을 사용함으로써 내마모 코팅을 생성한다. 미국 특허 4,211,823에 기술된 기법들이 사용될 수 있다. 알콕시알킬에폭시실란은 또한 금속 산화물들로부터 선택될 수 있는 콜로이드 무기 결합제, 또는 바람직하게 콜로이드 실리카, 즉 직경이 바람직하게는 50 ㎚ 미만, 예를 들어 5 ㎚ 내지 40 ㎚인 실리카 미립자와, 용제, 바람직하게는 알코올계 용제 또는 대안적으로 물 중 분산액으로서 혼합될 수 있다. 이와 같은 콜로이드 실리카의 일례는 메탄올 중 현탁액으로서 고체 SiO2 30%를 함유하는 Nissan Sun Colloid Mast® 또는 Eka Chemicals' Nyacol®2034 DI이다.
더욱이, 내마모 코팅을 제조하는 데 사용된 혼합물은 촉매, 예를 들어 알루미늄 킬레이트 및/또는 조성물의 점도를 조정하는 역할을 하는 기타 다른 유기 용제, 바람직하게는 알코올계 용제, 예를 들어 메탄올을 포함할 수 있다. 광중합 개시제는 UV 경화성 조성물에 포함될 수 있다. 더욱이, 이 혼합물은 또한 코팅될 표면 위에의 조성물 발림(spread)을 개선하기 위한 다양한 첨가제, 예를 들어 계면활성제 또는 습윤제와, 염색제 및/또는 안료를 포함할 수 있다. 내마모 코팅을 제조하기 위해 사용되는 혼합물들의 구체적 예들은 US 2005/0123771에서 발견될 수 있다.
내마모 코팅은 당업자에게 알려진 임의의 방법들, 예를 들어 딥 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅 또는 스핀 코팅에 의해 기저 코팅에 적용될 수 있다. 이 내마모 코팅의 두께는 일반적으로 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 예를 들어 3 ㎛ 내지 5 ㎛의 범위에 있다.
본 발명에 사용된 방오 탑 코팅들은 광학 물품의 표면 에너지를, 바람직하게 14 mJ/㎡ 미만으로 감소시키는 것들이다. 본 발명은 표면 에너지가 13 mJ/㎡ 미만, 훨씬 더 양호하게는 표면 에너지가 12 mJ/㎡ 미만인 방오 탑 코트를 사용할 때에 특히 관심을 보인다. 이러한 표면 에너지값들은 문헌[Owens, D. K.; Wendt, R. G. "Estimation of the surface force energy of polymers", J. Appl. Polym. Sci. 1969, 51, 1741-1747]에 기술된 Owens Wendt 방법에 따라서 산정된다.
본 발명에 따른 방오 탑 코트는 바람직하게는 유기적 성질, 예를 들어 선행 기술, 예를 들어 US 4,410,563, EP 0 203 730, EP 0 749 021, EP 0 844 265, EP 0 933 377 및 US 6,277,485의 특허들에 널리 개시된 화합물들을 가진다.
방오 탑 코트를 제조하기 위한 시판중 조성물들은 Shin-Etsu Chemical사에 의해 시판중인 조성물들 KY130 및 KP 801 M과, Daikin Industries사에 의해 시판중인 조성물 OPTOOL DSX(과불화프로필렌 모이어티들을 포함하는 불소계 수지)이다. OPTOOL DSX는 방오 탑 코트를 위한 가장 바람직한 코팅 재료이다.
김서림 방지 탑 코트는 보통 물과의 낮은 정적 접촉각, 바람직하게는 50° 미만, 더 바람직하게는 25°미만인 물과의 정적 접촉각을 제공하는 친수성 코팅으로 이루어진다. 이와 같은 코팅들은, 예를 들어 EP 1 324 078, US 6,251,523, US 6,379,776, EP 1275624 및 WO 2011/080472에 기술되어 있다.
실시예 1: 안경 렌즈의 제조
다음과 같은 층들로 이루어진 간섭 코팅들은, EP 0 614 957의 실시예 3에 기술된 바와 같이 내마모 코팅으로 코팅된 ORMA®Transitions VI 그레이로서 시판되고 있는 광변색성 기재들 상에 진공 증착에 의해 적층된다. 이하 표의 제1 ZrO2 층은 내마모 코팅 상에 직접 적층된다. 층들의 적층 조건들과 증착 장치는, 이하 표에 나타낸 경사 두께를 얻기 위해 마스크가 사용된다는 점을 제외하고 WO 2008/107325에 기술되어 있는 바와 같다.
사용된 마스크는 첨부된 도면에 나타낸 바와 같은 “윤곽 회전 마스크”이다.
이 마스크는 코팅될 광학 기재들이 그 위에 놓여져 있는 캐러셀과 유사하게 생겼다. 천공들의 형태는 엄폐율을 한정한다. 이하 표에 언급된 두께 변화를 얻기 위해서 천공의 최대폭 W0는 한정된다. 이 최대 천공은 코팅될 광학 기재의 위 부분의 정면에 있는 원 위에 위치한다. 광학 기재의 아랫 부분의 정면에 있는 천공의 폭 W1은 이보다 작다. 반경을 따른 W0에서 W1로의 폭의 변화는 선형적이지만, 임의의 형태를 가질 수도 있다. 이해의 편의를 도모하기 위해 각각의 광학 기재에 대한 천공이 존재한다.
실시예 1에서, W0와 W1 간 비율, 즉 W1/W0는 80/90이므로, 최고 두께는 공칭 두께의 90%를 나타내고, 최저 두께는 공칭 두께의 80%이다. 실시예 2 내지 4에서, W0와 W1 간 비율은 목표 두께에 따라서 조정된다.
Figure 112016019602436-pct00001

Claims (12)

  1. (a) 2 개의 마주보는 면을 가지고, 광변색성 염료를 1 개 이상 포함하는 광변색성 기재로서, 상기 광변색성 기재의 동일한 면의 마주보는 말단들에 위치하고 있는 제1 표면부와 제2 표면부를 가지는 광변색성 기재,
    (b) 경사 두께가 상기 제1 표면부 상에 위치하는 최고 두께 영역으로부터 상기 제2 표면부 상에 존재하는 최저 두께 영역에 이르기까지 감소하도록 경사 두께를 가지며, 파장 범위 330 ㎚ 내지 380 ㎚에서의 상기 최고 두께 영역의 평균 입체각 반사율과 상기 최저 두께 영역의 평균 입체각 반사율 사이의 차이는 15% 내지 80%의 범위에 있는 간섭 코팅을 포함하는 광학 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최저 두께는 최고 두께의 80% 내지 90%의 범위인 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    안경 렌즈인 광학 물품.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광변색성 기재는 폴리카보네이트, 또는 디에틸렌글리콜 비스(알릴카보네이트)의 (공)중합체, 또는 굴절률이 1.54 내지 1.58인 (메트)아크릴 공중합체를 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 코팅은 굴절률이 낮은 층 2 개 이상과, 굴절률이 높은 층 2 개 이상이 교번 배열되어 포함되어 있는, 층 4 개 내지 8 개를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학 물품은 프라이머, 내마모 코팅, 정전기 방지층, 김서림 방지 탑 코트 및 방오 탑 코트로부터 선택되는 코팅 1 개 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 코팅은 파장 범위 400 ㎚ 내지 700 ㎚에서 이 코팅 자체의 표면 전반에 걸쳐 3% 미만의 평균 입체각 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 코팅은 파장 범위 400 ㎚ 내지 700 ㎚에서 이 코팅 자체의 표면 전반에 걸쳐 2% 미만의 평균 입체각 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 코팅의 두께는 광학 물품의 정상적인 사용 조건들에서 수직인 축을 따라서 최고 두께 영역으로부터 최저 두께 영역에 이르기까지 달라지는 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 코팅의 두께는 광학 물품의 정상적인 사용 조건들에서 수직인 축을 따라서 최고 두께 영역으로부터 최저 두께 영역에 이르기까지 단조로 달라지는 것을 특징으로 하는 광학 물품.
  11. - 광변색성 염료 1 개 이상을 포함하는 광변색성 기재를 제공하는 단계,
    - 상기 기재를, 원 재료가 공급되고, 이 원 재료로부터 증기를 발생시킨 후, 증기를 이 증기가 응결될 기재를 향하여 인도하는 증착 장치가 장착된 진공 증착 챔버 내에 넣는 단계,
    - 상기 증기가 이동할 때, 증기 일부를 불균일하게 중간에서 가로채 상기 기재 상에 응결된 증기의 경사 두께를 형성하는 마스크를 상기 증착 장치와 상기 기재 사이에 끼워넣는 단계, 및
    - 필요한 경사 두께가 얻어질 때까지 상기 진공 증착 챔버를 작동시키는 단계의 연속 단계들을 포함하는, 광학 물품을 제조하는 방법.
  12. 제3항에 따른 안경 렌즈를 포함하는 안경.
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