KR102426768B1 - 콘텍트 렌즈 분리장치 및 분리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치는 상부에 콘텍트 렌즈가 결속되어 있는 숫몰드를 고정하기 위한 고정지그; 및 상기 숫몰드 내면의 중심부를 예열/예압한 다음 가열/가압하여 상기 숫몰드를 상방으로 변형/돌출시킴으로써 상기 콘텍트 렌즈의 결속을 약화시켜 상기 숫몰드에서 상기 콘텍트 렌즈를 분리하는 프레스핀을 포함할 수 있다.

Description

콘텍트 렌즈 분리장치 및 분리방법
본 발명은 콘텍트 렌즈 분리장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 성형후 숫몰드에 결속된 콘텍트 렌즈를 숫몰드로부터 안정적으로 분리시킬 수 있는 분리장치 및 분리방법에 관한 것이다.
콘텍트 렌즈는 인체의 눈에 직접 착용하여 시력보정용 및 치료용으로 사용되며, 일반적으로 콘택트렌즈는 캐스팅 몰드 방식으로 생산된다. 콘텍트 렌즈를 캐스팅 몰드 방식으로 제조하기 위하여 암몰드와 숫몰드 사출품이 필요하게 된다. 일반적으로 암몰드 제품은 폴리프로필렌(Polypropylene)을 주원료로 하고 숫몰드 제품은 폴리부틸렌테레프탈레이드(Polybutyleneterephthalate)을 주원료로 하며, 콘텍트렌즈 성형액은 HEMA(hydroxyethyl methacrylate)를 주원료로 한다.
캐스팅 몰드 방식은 암몰드에 콘텍트 렌즈 성형액을 정량주입하고 이에 숫몰드를 조립 및 가열하여 성형액 경화가 완료되면 경화된 성형액이 콘택트 렌즈의 형성하게 된다. 이때 콘택트렌즈 성형액은 암몰드와 숫몰드 사이에서 경화되는 과정에서 원재료의 특성상 숫몰드에 결착된 상태로 형성되므로 숫몰드로부터 콘택트렌즈를 분리시키는 작업이 필요하게 된다.
완몰드 방식으로 제조하여 숫몰드에 결속된 콘텍트 렌즈를 분리하기 위해서는 콘텍트 렌즈의 친수성을 이용하는 습식분리와 건조상태에서 숫몰드에 압력과 열을 가하여 콘텍트 렌즈를 분리하는 건식분리가 있다.
즉, 콘텍트 렌즈의 친수성을 이용하여 숫몰드에 결속된 콘텍트 렌즈 전체를 물에 담가두어 콘텍트 렌즈가 물을 흡수하여 팽창되게 하여 분리하는 습식분리 방법들이 제시되고 있다. 하지만, 이 방법은 콘텍트 렌즈가 건조상태에서 수분 흡수상태로 전환되는 소요시간이 길고, 또한 많은 제품을 함께 물이 담긴 수조 등의 통에 제품을 투입하기 때문에 수분을 흡수한 콘텍트 렌즈가 서로 달라붙는 현상이 발생되어 많은 불량이 발생하고 있다.
그리고 숫몰드에 압력과 열을 가하는 건조분리 방식은 원형 모양의 숫몰드를 양방향에서 압력을 주어 숫몰드를 타원형태로 변형시키고, 이때 발생하는 숫몰드의 깨짐, 특히 콘텍트 렌즈의 깨짐(크랙) 현상을 방지하기 위하여 열을 가하게 된다.숫몰드에 결속된 콘텍트 렌즈는 수분이 없는 상태로 상당히 딱딱한 경도를 지니고 있는데, 숫몰드의 일방향의 압력으로 변형된 콘텍트 렌즈에는 크랙 등의 불량이 발생한다.
이와 같이, 캐스팅 몰드 방식으로 성형된 콘텍트 렌즈를 숫몰드로부터 분리시키는 작업은 콘텍트 렌즈를 제조하는 최종단계 작업으로 작업난이도가 매우 높고, 중요도 또한 매우 높은 작업으로 많은 업체와 기술자들이 기술개발에 집중하고 있는 공정이다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 성형 후 숫몰드에 강하게 결속되어 있는 콘텍트 렌즈를 분리하는 과정에서, 건식분리 방식에서 발생할 수 있는 콘텍트 렌즈의 변형이나 파손 등을 최소화시키면서도, 습식분리 방식에서 발생할 수 있는 콘텍트 렌즈끼리의 달라붙거나 콘텍트 렌즈에 불순물이 부착되어 발생할 수 있는 불량발생을 최소화할 수 있는, 콘텍트 렌즈 분리장치 및 분리방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치는, 상부에 콘텍트 렌즈가 결속되어 있는 숫몰드를 고정하기 위한 고정지그; 및 상기 숫몰드 내면의 중심부를 예열/예압한 다음 가열/가압하여 상기 숫몰드를 상방으로 변형/돌출시킴으로써 상기 콘텍트 렌즈의 결속을 약화시켜 상기 숫몰드에서 상기 콘텍트 렌즈를 분리하는 프레스핀을 포함할 수 있다.
상기 프레스핀은, 금속재의 원기둥형태를 가지며, 상기 콘텍트 렌즈 직경의 2/3를 중심으로 ±0.5mm 사이의 직경을 가질 수 있다.
상기 숫몰드의 상방 돌출량은, 0.5mm 내지 1.0mm 사이이며, 상기 숫몰드의 상방 돌출넓이는, 상기 콘텍트 렌즈의 39.0% 내지 50.2%인 것이 바람직하다.
상기 프레스핀의 온도는, 상기 숫몰드의 최대 유리전이 온도보다는 높고, 상기 콘텍트 렌즈의 인화점보다는 낮은 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 프레스 핀의 온도는, 상기 숫몰드의 최대 유리전이 온도보다 적어도 10℃ 이상 높은 제1 온도에서 상기 콘텍트 렌즈의 인화점보다 10℃ 이상 낮은 제2 온도 사이의 값을 갖는 것이 바람직하다.
상기 프레스핀은, 제1 온도 및 제1 압력으로 제1 시간동안 상기 숫몰드를 예열/예압한 다음 제2 온도 및 제2 압력으로 제2 시간동안 가열/가압하되, 상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 낮고, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 긴 것이 바람직하다. 한편, 상기 제1 온도는, 상기 제2 온도와 동일할 수 있다. 그리고, 상기 제2 압력은, 상기 제1 압력보다 2배 높고, 상기 제1시간은, 상기 제2 시간보다 2배 긴 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리방법은, 상부에 콘텍트 렌즈가 결속되어 있는 숫몰드를 고정하는 단계; 및 가열된 프레스핀을 이용하여 상기 숫몰드 내면의 중심부를 예열/예압한 다음 가열/가압하여 상기 숫몰드를 상방으로 변형/돌출시킴으로써 상기 콘텍트 렌즈의 결속을 약화시켜 상기 숫몰드에서 상기 콘텍트 렌즈를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 프레스핀은, 금속재의 원기둥형태를 가지며, 상기 콘텍트 렌즈 직경의 2/3를 중심으로 ±0.5mm 사이의 직경을 가질 수 있다. 그리고, 상기 숫몰드의 상방 돌출량은, 0.5mm 내지 1.0mm 사이이며, 상기 숫몰드의 상방 돌출넓이는, 상기 콘텍트 렌즈의 39.0% 내지 50.2%인 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리방법은,
상부에 콘텍트 렌즈가 결속되어 있는 복수의 숫몰드를 고정하기 위한 고정지그 어레이; 및 각각이 상기 복수의 숫몰드 중 대응되는 숫몰드의 내면의 중심부를 예열/예압한 다음 가열/가압하여 상기 대응되는 숫몰드를 상방으로 변형/돌출시킴으로써 상기 콘텍트 렌즈의 결속을 약화시켜 상기 대응되는 숫몰드에서 상기 콘텍트 렌즈를 분리하는 프레스핀을 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수의 각각은 프레스핀 각각은, 금속재의 원기둥형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 콘텍트 렌즈 직경의 2/3를 중심으로 ±0.5mm 사이의 직경을 가질 수 있다. 상기 숫몰드의 상방 돌출량은, 0.5mm 내지 1.0mm 사이일 수 있다. 상기 숫몰드의 상방 돌출넓이는, 상기 콘텍트 렌즈의 39.0% 내지 50.2%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 콘텍트 분리장치 및 분리방법은, 프레스핀을 이용하여 숫몰드 내부를 가열/가압하여 숫몰드 상면 외부를 돌출변형시켜 숫몰드와 콘텍트 렌즈 사이의 결속력을 낮추어 콘텍트 렌즈를 완벽하게 분리할 수 있어, 콘텍트 렌즈 분리 과정에서 발생할 수 있는 불량을 최소화시키면서도 작업시간도 크게 단축시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 제조방법이 수행되는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에서 상부지그(110) 및 하부지그(120)가 숫몰드(200)에 결합되기 전의 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에 숫몰드(200)가 장착된 상태에서 콘텍트 렌즈(210) 분리과정이 수행되는 것을 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 4에 도시된 숫몰드 변형 전/후 상태에서 숫몰드 상부를 확대하여 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에 의하여 숫몰드(200)의 상부가 변형되어 상방으로 돌출된 것을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에서 프레스핀(130)의 직경과 숫몰드(200)의 변형면적 그리고 상기 숫몰드(200)의 변형 돌출 후, 상기 숫몰드(200)와 콘텍트 렌즈(210) 사이의 결속력의 관계의 실험결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7의 그래프에서 상기 숫몰드(200)와 상기 콘텍트 렌즈(210) 사이의 결속력을 측정하기 위한 구성도이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 7의 실험에 따른 상기 숫몰드(200)의 변형과 상기 콘텍트 렌즈(210)의 분리 정도를 나타내는 개념도이다.
도 10a는 도 7의 실험에 따라 상기 숫몰드(200)에서 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지 부분이 정상적으로 분리되기 전후를 촬영한 사진이다.
도 10b는 도 10a에서 상기 콘텍트 렌즈(210)를 제거한 다음 변형 전후의 상기 숫몰드(200)를 촬영한 사진이다.
도 11은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈(210) 분리방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 도 11의 분리방법에서 예열 및 가열 온도를 선택하기 위한 그래프이다.
도 13a 내지 도 13c는 자동화를 통하여 복수의 숫몰드(200)로부터 콘텍트 렌즈(210)를 동시에 또는 순차적으로 분리할 수 있는 콘텍트 렌즈 분리장치의 동작과 기능을 설명하기 위한 동작상태도들이다.
본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 제조방법이 수행되는 과정을 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따르면, 콘텍트 렌즈는 암몰드에 성형액을 주입한 다음 숫몰드와 암몰드를 조립하여 열건조나 초음파 등을 이용한 성형과정을 거친 다음, 숫몰드를 회전하여 숫몰드와 암몰드를 분리하고, 숫몰드로부터 콘텍트 렌즈를 제거하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 핵심과정은 숫몰드 상부에 강하게 결속되어 있는 콘텍트 렌즈를, 빠르게 그리고 불량품 없이 제거하는 것이라 할 수 있다. 이에 대해서는 다른 도면들을 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 2는 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)의 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에서 상부지그(110) 및 하부지그(120)가 숫몰드(200)에 결합되기 전의 상태를 나타낸다. 도 4는 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에 숫몰드(200)가 장착된 상태에서 콘텍트 렌즈(210) 분리과정이 수행되는 것을 나타내는 개념도이다. 도 5는 도 4에 도시된 숫몰드 변형 전/후 상태에서 숫몰드 상부를 확대하여 나타낸 개념도이다.
본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)의 목적은 상기 숫몰드(200)에서 상기 콘텍트 렌즈(210)만을 신속하게 불량 발생을 차단하면서 분리하는 것이다. 상기 콘텍트 렌즈 분리장치(100)는 상부지그(110), 하부지그(120), 프레스핀(130) 및 진공흡착패드(140)를 포함한다.
한편, 도 1 내지 도 5에 도시된 상기 콘텍트 렌즈 분리장치(100)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 콘텍트 렌즈 분리장치(100)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하 각 구성요소들에 대해서 보다 상세히 살펴본다.
상기 상부지그(110)와 하부지그(120)는 상기 숫몰드(200)를 고정하는 역할을 한다. 상기 상부지그(110)는 상기 숫몰드(200) 상부에서 외력을 가하며, 상기 하부지그(120)는 상기 숫몰드(200)의 하부를 지지할 수 있다. 이때, 상기 상부지그(110)는 상기 숫몰드(200)에서 콘텍트 렌즈(210)가 성형되는 라운드부를 지나 하부에 수평으로 돌출된 부분(205)을 누르는 구조를 가질 수 있다.
상기 숫몰드(200)에는 라운드부에는 성형된 콘텍트 렌즈(210)가 결속되어 있고, 상기 라운드부 아래에는 성형액의 과도 주입으로 인한 링부 잔여물(220)과 평면 잔여물(230)일 결속되어 있다. 상기 상부지그(110)는 상기 숫몰드(200)에 결속되어 있는 링부 잔여물(220)에는 접촉되지 않으며, 평면 잔여물(230)에는 접촉된 상태에서 상기 숫몰드(200)를 고정시킬 수 있다.
이러한 구조에 고정 구조에 따르면, 상기 콘텍트 렌즈(210)를 제거하는 과정에서 상기 링부 잔여물(220)과 상기 평면 잔여물(230)에는 그 결속력의 저하를 위한 힘이 가해지지 않기 때문에, 상기 콘텍트 렌즈(210)가 상기 숫몰드(200)에서 분리되는 공정이 수행되어도, 상기 링부 잔여물(220)과 상기 평면 잔여물(230)는 상기 숫몰드(200)에 거의 완벽하게 남아 있게 된다. 그러므로 상기 콘텍트 렌즈(210)만의 정확한 분리를 통하여 고품질의 콘텍트 렌지 제조가 가능해 진다.
상기 프레스핀(130)은 금속재로 상기 숫몰드(200)의 내부공간에 대응되도록 원기둥형태를 가지는 것이 바람직하다. 상기 프레스핀(130)은 상기 숫몰드(200) 내면의 중심부를 예열/가압한 다음, 본격적으로 가열/가압하여 상기 숫몰드(200)를 상방으로 변형/돌출시키는 기능을 수행한다. 이때, 상기 숫몰드(200)의 상부에 결속되어 있는 상기 콘텍트 렌즈(210)의 결속력이 약화되어 조그만 힘만 가해져도 상기 콘텍트 렌즈(210)는 상기 숫몰드(200)로부터 완전히 분리될 수 있다.
상기 숫몰드(200)에 대한 결속력이 약화된 상기 콘텍트 렌즈(210)를 완전히 분리하는 것은 상기 진공흡착패드(140)일 수 있다. 즉, 상기 진공흡착패드(140)는 상기 숫몰드(200)로부터 안전하게 분리된 상기 콘텍트 렌즈(210)는 흡착한 다음 보관 또는 이동 트레이 등으로 이동시킬 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 프레스핀(130)은 소정의 온도로 예열된 다음 예비적 압력을 가한 다음, 가압/가열 단계를 거쳐 상기 숫몰드(200)의 상부를 열과 압력으로 변형시켜 상방으로 돌출시킨다. 그러면, 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지부분이 상기 숫몰드(200)에서 분리되며, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 콘텍트 렌즈(210)의 중앙부분의 결속력은 상기 숫몰드(200)의 상방돌출에 의하여 급격히 약화된다. 이 상태에서는 상기 진공흡착패드(140)가 상기 콘텍트 렌즈(210)를 흡착하면서 상기 콘텍트 렌즈(210)를 상기 숫몰드(200)로부터 쉽게 분리할 수 있다.
한편, 상기 프레스핀(130)이 가열되어 상기 숫몰드(200)의 내부를 가압/가열하여 상기 숫몰드(200)로부터 상기 콘텍트 렌즈(210)를 불량없이 안전하고 신속하게 분리하기 위해서는, 상기 프레스핀(130)의 직경(즉, 숫몰드(200)의 변형넓이), 상기 프레스핀(130)의 온도, 상기 프레스핀(130)에 의하여 가해지는 압력, 상기 프레스핀(130)에 의하여 변형/돌출되는 상기 숫몰드(200)의 높이 등이 중요한 요소이다.
이러한 요소들에 대해서는 향후 다른 도면들을 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 6은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에 의하여 숫몰드(200)의 상부가 변형되어 상방으로 돌출된 것을 나타내는 개념도이다.
도 6을 참조하면, 상기 숫몰드(200)에 대한 상기 프레스핀(130)의 가열/가압에 의하여 상기 숫몰드(200)의 상부 라운드부(201)에는 그 일부분이 상방으로 변형되어 돌출된 변형부(202)가 형성된 것을 알 수 있다. 먼저, 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에서 상기 프레스핀(130)의 예열 또는 가열 온도에 대해 살펴본다.
상기 프레스핀(130)의 온도는 상기 숫몰드(200)의 최대 유리전이 온도보다는 높고, 상기 콘텍트 렌즈(210)의 인화점보다는 낮은 것이 바람직하다. 이는 상기 프레스핀(130)의 가열에 의하여 상기 숫몰드(200)의 변형을 유도하되, 상기 콘텍트 렌즈(210)의 변형은 방지하기 위함이다.
예를 들면, 상기 숫몰드(200)의 주원료가 폴리부틸렌테레프탈레이드(Polybutyleneterephthalate, 이하 'PBT'라 함)이고 상기 콘텍트 렌즈(210)의 주원료가 HEMA(hydroxyethyl methacrylate)이 경우를 살펴본다.
PBT는 상온에서 상당한 경화상태이므로 적정 온도로 가열하여야지만 형태변형이 용이하게 이루어질 수 있다. PBT는 녹는점은 223℃ 가량이나, 유리전이 온도는 55℃ 내지 65℃이므로, 경화상태에서 최대 유리전이 온도 이상으로 가열하게 되면 형상을 변형시키기가 용이해질 수 있다.
그리고 HEMA는 인화점이 약 109℃인데, 이 온도를 넘게되면 상기 콘텍트 렌즈(210)는 변형을 일으키게 되고 다시 복원되지 못하는 상태가 될 수 있다. 그러므로 상기 프레스핀(130)의 온도는 적어도 상기 HEMA의 인화점보다는 낮은 것이 바람직하다.
그러므로 상기 프레스핀(130)의 온도는 적어도 65℃ 내지 109℃ 사이의 값을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 숫몰드(200)의 변형용이성 확보와 상기 콘텍트 렌즈(210)의 변형방지에 대한 안전성 확보를 위하여 상기 프레스핀(130)의 온도는 상기 숫몰드(200)의 최대 유리전이 온도보다는 10℃ 이상 높고, 상기 콘텍트 렌즈(210)의 인화점보다는 10℃ 이상 낮은 75℃ 내지 99℃ 사이의 값을 가지는 것이 보다 바람직하다.
다음으로 상기 프레스핀(130)의 예열/예압과 가열/가압 공정 사이의 관계에 대해 살펴본다.
상기 프레스핀(130)의 예열/예압은 제1 온도 및 제1 압력으로 제1 시간동안 이루어질 수 있고, 가열/가압은 제2 온도 및 제2 압력으로 제2 시간동안 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제1 온도 및 제2 온도는 동일할 수 있다. 예열/예압 후 가열/가압하기 위해서는 시간 많이 걸리거나 에너지가 갑자기 많이 소비되어야 하므로 제1 및 제2 온도는 동일한 것이 바람직하다.
그리고 예열/예압 과정에서 가해지는 상기 제1 압력은 실질적 숫몰드(200)의 변형을 발생시키기 위한 상기 제2 압력에 비하여 낮은 것이 바람직하다. 또한, 상기 예열/예압이 수행되는 제1 시간은, 상기 숫몰드(200)에 강한 압력을 가하여 보다 직접적으로 상기 숫몰드(200) 및 상기 콘텍트 렌즈(210)로 열을 전달하는 제2 시간보다 짧은 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 상기 제2 압력이 상기 제1 압력보다 2배 높은 경우, 상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 2배 길 수 있다.
한편, 상기 프레스핀(130)에 의한 상기 숫몰드(200)의 변형 돌출높이는 0.5mm 내지 1.0mm 사이임이 바람직하다. 상기 숫몰드(200)의 돌출높이가 0.5mm 미만이면 콘텍트 렌즈(210)를 상기 숫몰드(200)로부터 분리하기 위하여 가해지는 힘이 약하여 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지 부분이 상기 숫몰드(200)로부터 분리되기가 어렵기 때문이다.
그리고 상기 숫몰드(200)의 돌출높이가 1.0mm를 넘게되면 콘텍트 렌즈(210)를 상기 숫몰드(200)로부터 분리하기 위하여 가해지는 힘이 지나치게 강하여 에지부분의 분리충격에 의하여 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지 부분이 변형되거나 파손될 가능성이 높기 때문이다.
도 7은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에서 프레스핀(130)의 직경과 숫몰드(200)의 변형면적 그리고 상기 숫몰드(200)의 변형 돌출 후, 상기 숫몰드(200)와 콘텍트 렌즈(210) 사이의 결속력의 관계의 실험결과를 나타내는 그래프이며, 도 8은 도 7의 그래프에서 상기 숫몰드(200)와 상기 콘텍트 렌즈(210) 사이의 결속력을 측정하기 위한 구성도이며, 도 9a 내지 도 9c는 도 7의 실험에 따른 상기 숫몰드(200)의 변형과 상기 콘텍트 렌즈(210)의 분리 정도를 나타내는 개념도이다. 도 10a는 도 7의 실험에 따라 상기 숫몰드(200)에서 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지 부분이 정상적으로 분리되기 전후를 촬영한 사진이며, 도 10b는 도 10a에서 상기 콘텍트 렌즈(210)를 제거한 다음 변형 전후의 상기 숫몰드(200)를 촬영한 사진이다.
참고로 상기 실험에서 상기 콘텍트 렌즈(210)의 직경은 12.0mm로 하고, 상기 숫몰드(200)의 상부 돌출높이는 8.0mm로 하였으며, 상기 프레스핀(130)의 온도는 85℃로 하였으며, 예열/예압은 2초동안 수행하고 가열/가압은 1초동안 수행하였다. 그런 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 숫몰드(200)가 변형 돌출된 다음 상기 진공흡착패드(140)에 결합되는 결속력 측정기(300)에 의하여 상기 숫몰드(200)와 상기 콘텍트 렌즈(210) 사이의 결속력이 측정될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 상기 프레스핀(130)의 직경이 상기 콘텍트 렌즈(210)의 2/3인 8mm인 경우에, 즉, 상기 숫몰드(200) 상부의 변형면적이 50.27mm2인 경우에, 상기 콘텍트 렌즈(210)와 상기 숫몰드(200) 사이의 결속력이 0.8kgf로 가장 낮은 것을 알 수 있다.
그러나 상기 프레스핀(130)의 직경이 1mm 라도 감소하거나 증가하는 경우에는 상기 결속력이 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다. 그러므로 상기 프레스핀(130)의 직경은 8.0mm를 중심으로 통사의 제조오차를 고려하더라도 0.5mm 이내(즉, 상기 프레스핀(130)의 직경이 7.5mm 내지 8.5mm)로 엄격히 관리되는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 프레스핀(130)의 변형면적은 지름 12.0mm의 상기 콘텍트 렌즈(210)의 면적대비 약 0.3906 내지 0.5017 사이의 값을 갖는다. 이를 % 단위로 환산할 경우, 상기 프레스핀(130)에 의한 상기 숫몰드(200)의 상방 돌출넓이는 상기 콘텍트 렌즈(210)의 넓이 대비 39.0% 내지 50.2% 사이의 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기 실험결과를 나타내는 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 상기 프레스핀(130)의 직경이 6.0mm인 경우에는 상기 숫몰드(200)에서 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지부분이 분리되지 않은 것을 알 수 있고, 상기 프레스핀(130)의 직경이 10.0mm인 경우에는 상기 숫몰드(200)에서 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지부분이 분리되나 에지 부분이 변형된 것을 알 수 있나, 상기 프레스핀(130)의 직경이 8.0mm인 경우에는 상기 숫몰드(200)에서 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지부분이 정상적으로 분리된 것을 알 수 있다.
도 10a를 참조하면, 직경 8.0mm인 프레스핀(130)을 이용하여 숫몰드(200)의 상부를 변형하면 상기 숫몰드(200)에 결착된 상기 콘텍트 렌즈(210)의 에지 부분이 정상적으로 분리된 것을 알 수 있다. 도 10a 상태에서 상기 콘텍트 렌즈(210)를 제거한 도 10b를 참조하면, 상기 숫몰드(200)의 변형 후에는 상기 숫몰드(200)의 상부 라운드면(201)의 가운데 부분(202)이 변형 돌출된 것을 알 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈(210) 분리방법의 일예를 나타내는 흐름도이다. 도 12는 도 11의 분리방법에서 예열 및 가열 온도를 선택하기 위한 그래프이다. 참고로, 도 11의 분리방법에서 숫몰드(200)의 주원료는 PBT이고, 상기 콘텍트 렌즈(210)의 주원료는 HEMA이며, 프레스핀(130)의 직경은 8.0mm이다. 이하, 필요한 도면들을 참조하여 상기 분리방법을 설명한다.
먼저, 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에서 프레스핀(130)이 상기 숫몰드(200)의 최대 유리전이 온도보다는 10℃ 이상 높고 상기 콘텍트 렌즈(210)의 인화점인 109℃보다는 10℃ 이상 낮은 85℃ 전후의 온도로 가열된다(S100). 도면에 도시되지는 않았으나 상기 프레스핀(130)에 대한 가열은, 상기 콘텍트 렌즈 분리장치(100)에서 제어부의 제어하에 히터와 온도감지센서의 동작에 의하여 수행될 수 있다.
그런 다음, 상기 콘텍트 렌즈 분리장치(100)의 에어실린더(미도시, 가압수단의 일예시일 뿐임)는 상기 숫몰드(200)에 대한 예압력(7.35Kg/m2)을 발생한 다음(S110), 상기 숫몰드(200)의 내부에서 상기 프레스핀(130)을 상승시켜 2초 전후의 예열/예압 과정을 수행한다(S120).
그런 다음, 상기 콘텍트 렌즈 분리장치(100)는 가압력(14.7Kg/cm2)으로 상기 숫몰드(200) 내부에 대해 가압/가열 과정을 수행한다(S130). 이때, 예압 단계에 비하여, 상기 프레스핀(130)의 온도는 동일하게 유지되나, 가압시간은 1초로 절반으로 줄어들고, 가압력은 2배로 증가한다.
이는, 온도의 갑작스런 상승을 위해서는 시간과 에너지 소모가 수반되어야 하므로 순간적으로 높일 수 있는 압력을 증가시키는 것이 용이하기 때문이다. 그리고 예열시간보다 가열시간이 짧은 이유는 보다 높은 압력에 의하여 상기 콘텍트 렌즈(210)로 직접적으로 전달되는 열의 양이 증가하기 때문에 짧은 시간에 강한 압력을 가함으로써 상기 콘텍트 렌즈(210)의 손상을 최소화시키기 위함이다.
도 12를 참조하여, 상기 가압/가열 단계(S130)에서 상기 프레스핀(130)의 온도와 가압력이 결정되는 예를 살펴본다. 도 12에 도시된 그래프는 상기 숫몰드(200)의 주재료인 PBT의 열변형온도와 가압력의 관계를 ASTM D684 시험방법에 따라 나타낸 것이다.
이를 참조하면, 가압력이 18.6Kg/cm2일 때 상기 숫몰드(200)의 변형은 약 58℃에서 발생하며, 가압력이 4.6Kg/cm2일 때 상기 숫몰드(200)의 변형은 약 150℃에서 발생하다. 그리고 본 발명에 따른 상기 프레스핀(130)의 가열온도 범위인 85℃ 및 95℃에서의 상기 숫몰드(200)의 변형개시 가압력은 상기 그래프에 따르면 각각 14.7Kg/cm2 및 12.6Kg/cm2인 것을 알 수 있다. 참고로 도 11에서는 상기 그래프에서 상기 프레스핀(130)의 가열온도를 85℃로 하여 가압력을 14.7Kg/cm2으로 선택하였다.
다시 도 11을 참조하면, 가압/가열 단계(S130)가 수행되면, 상기 숫몰드(200)의 변형이 완료되고, 상기 프레스핀(130)은 원상태로 복귀하며(S140), 상기 숫몰드(200)의 변형으로 인하여 상기 숫몰드(200)와 상기 콘텍트 렌즈(210) 사이의 결속력이 저하된다(S150). 그런 다음, 상기 제어부는 진공흡착패드(140)를 제어하여 상기 숫몰드(200) 상부에서 상기 콘텍트 렌즈(210)를 흡착하여 이동시킨다.
상술한 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100) 및 콘텍트 렌즈(210) 분리방법에 따르면, 상기 숫몰드(200)의 변형을 통하여 상기 숫몰드(200)와 상기 콘텍트 렌즈(210) 사이의 결속력을 현저히 떨어트리는 과정에서 상기 콘텍트 렌즈(210)의 깨짐 현상이나 열변형이 발생하지 않는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치(100) 및 콘텍트 렌즈(210) 분리방법에 따르면, 숫몰드(200) 성형과정에서 상기 숫몰드(200) 주위에 남아 있는 링부 잔여물(220) 및 평면 잔여물(230)의 상기 숫몰드(200)에 대한 결속력은 거의 영향을 받지 않고 유지되므로 상기 숫몰드(200)에 거의 완벽하게 남아 있게 된다. 그러므로 상기 링부 잔여물(220) 및 상기 수평 잔여물(230) 등의 분리에 따른 불량발생이 차단되어 고품질의 콘텍트 렌즈 제조가 가능하다.
도 13a 내지 도 13c는 자동화를 통하여 복수의 숫몰드(200)로부터 콘텍트 렌즈(210)를 동시에 또는 순차적으로 분리할 수 있는 콘텍트 렌즈 분리장치의 동작과 기능을 설명하기 위한 동작상태도들이다.
도 13a의 (a)는 복수의 하부지그가 결합되어 있는 하부지그 어레이(120_A)에 상부 라운드부에 콘텍트 렌즈(210)가 결속되어 있는 복수의 숫몰드(200)가 결합되는 과정을 나타낸다. 도 13a의 (b) 도 13b의 (a)는 상기 하부지그 어레이(120_A)에 상기 복수의 숫몰드(200)가 결합된 상태에서 상부지그 어레이(110_A)가 결합되어 상기 복수의 숫몰드(200)를 고정한 다음, 가열된 프레스핀(130)이 상기 숫몰드(200)의 내부로 진입하여 상기 숫몰드(200)에 대한 예열/예압 및 가열/가압 동작을 수행하는 것을 나타낸다. 상기 프레스핀(130)의 규격이나 동작 및 동작수행 조건은 앞서 살펴본 바와 동일하거나 유사하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 프레스핀(130)에 의한 가열/가압 동작이 수해되면, 상기 숫몰드(200)의 상부의 변형 돌출에 의하여 상기 숫몰드(200)에 대한 상기 콘텍트 렌즈(210)의 결속력이 현저하게 약해지고, 진공흡착패드(140)가 상기 콘텍트 렌즈(210)를 흡착하여 상기 콘텍트 렌즈(210)를 상기 숫몰드(200)에서 완전히 분리하고(도 13b의 (b) 및 도 13c의 (a)참조), 이를 렌즈 보관 트레이 또는 이동 트레이(400)로 이동시킨다(도 13c의 (a) 및 (b) 참조).
도 13에 도시된 바와 다른 구현예에서는, 복수의 프레스핀(130)이 복수의 숫몰드(200)에 대한 예열/예압 및 가열/가압 동작을 동시에 수행한 다음 복수의 콘텍트 렌즈(210)에 대한 흡착 및 이동과정을 동시에 수행할 수도 있다. 그리고 상기 상부지그 어레이(110_A) 및 하부지그 어레이(120_A)는 상술한 상부지그(110) 및 하부지그(120)가 복수개 결합되어 동시에 기능하는 것과 같기 때문에 이들에 대한 상세한 설명은 생략하였다.
이상에서 도 13을 참조하여 살펴본 바에 따르면, 본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치의 고정지그, 프레스핀, 진공흡착 패드를 그룹화하여 동시에 구동시킨 다면, 고품질의 콘텍트 렌즈를 다량 생산할 수 있는 효과가 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명에 따른 콘텍트 렌즈 분리장치 및 분리방법은 콘텍트 렌즈 분리 과정에서 발생할 수 있는 불량을 최소화시키면서도 작업시간도 크게 단축시킬수 있으며 고품질의 콘텍트 렌즈를 대량생산할 수 있는 기술을 제공하므로, 콘텍트 렌즈 제조업체들에 의하여 널리 이용될 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 상부에 콘텍트 렌즈가 결속되어 있는 숫몰드를 고정하기 위한 고정지그; 및
    상기 숫몰드 내면의 중심부를 예열/예압한 다음 가열/가압하여 상기 숫몰드를 상방으로 변형/돌출시킴으로써 상기 콘텍트 렌즈의 결속을 약화시켜 상기 숫몰드에서 상기 콘텍트 렌즈를 분리하는 프레스핀을 포함하며,
    상기 프레스핀의 온도는,
    상기 숫몰드의 최대 유리전이 온도보다는 높고, 상기 콘텍트 렌즈의 인화점보다는 낮은 것을 특징으로 하는, 콘텍트 렌즈 분리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프레스핀은,
    금속재의 원기둥형태를 가지며,
    상기 콘텍트 렌즈 직경의 2/3를 중심으로 ±0.5mm 사이의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 콘텍트 렌즈 분리장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 숫몰드의 상방 돌출량은,
    0.5mm 내지 1.0mm 사이이며,
    상기 숫몰드의 상방 돌출넓이는,
    상기 콘텍트 렌즈의 39.0% 내지 50.2%인 것을 특징으로 하는,
    콘텍트 렌즈 분리장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 프레스 핀의 온도는,
    상기 숫몰드의 최대 유리전이 온도보다 적어도 10℃ 이상 높은 제1 온도에서 상기 콘텍트 렌즈의 인화점보다 10℃ 이상 낮은 제2 온도 사이의 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 콘텍트 렌즈 분리장치.
  6. 상부에 콘텍트 렌즈가 결속되어 있는 숫몰드를 고정하기 위한 고정지그; 및
    상기 숫몰드 내면의 중심부를 예열/예압한 다음 가열/가압하여 상기 숫몰드를 상방으로 변형/돌출시킴으로써 상기 콘텍트 렌즈의 결속을 약화시켜 상기 숫몰드에서 상기 콘텍트 렌즈를 분리하는 프레스핀을 포함하며,
    상기 프레스핀은,
    제1 온도 및 제1 압력으로 제1 시간동안 상기 숫몰드를 예열/예압한 다음 제2 온도 및 제2 압력으로 제2 시간동안 가열/가압하되,
    상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 낮고,
    상기 제1 시간은 상기 제2 시간보다 긴 것을 특징으로 하는, 콘텍트 렌즈 분리장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 온도는,
    상기 제2 온도와 동일한 것을 특징으로 하는,
    콘텍트 렌즈 분리장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제2 압력은,
    상기 제1 압력보다 2배 높고,
    상기 제1시간은,
    상기 제2 시간보다 2배 긴 것을 특징으로 하는,
    콘텍트 렌즈 분리장치.
  9. 삭제
  10. 상부에 콘텍트 렌즈가 결속되어 있는 복수의 숫몰드를 고정하기 위한 고정지그 어레이; 및
    각각이 상기 복수의 숫몰드 중 대응되는 숫몰드의 내면의 중심부를 예열/예압한 다음 가열/가압하여 상기 대응되는 숫몰드를 상방으로 변형/돌출시킴으로써 상기 콘텍트 렌즈의 결속을 약화시켜 상기 대응되는 숫몰드에서 상기 콘텍트 렌즈를 분리하는 프레스핀을 포함하며,
    상기 복수의 각각은 프레스핀 각각은,
    금속재의 원기둥형태를 가지며,
    상기 콘텍트 렌즈 직경의 2/3를 중심으로 ±0.5mm 사이의 직경을 가지며,
    상기 숫몰드의 상방 돌출량은,
    0.5mm 내지 1.0mm 사이이며,
    상기 숫몰드의 상방 돌출넓이는,
    상기 콘텍트 렌즈의 39.0% 내지 50.2%인 것을 특징으로 하는,
    콘텍트 렌즈 분리장치.
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