KR20040006609A - 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법 및제조도구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법 및 제조도구에 관한 것으로, 기존의 편광렌즈는 플라스틱(또는 글래스) 렌즈의 표면에 편광시트를 가열 부착하는 방법과 두겹의 렌즈사이에 투명의 또는 색상을 가진 편광막을 형성시킴으로써 편광효과를 얻는 방법을 사용했었던 것과는 달리, 본 발명은 안경렌즈의 캐스팅 공정중 가스켓에 의한 상형과 하형으로 구성되는 몰드 세팅전, 가스켓 사이에 편광시트를 삽입하여 수지(모노머)의 주입, 중합공정을 거치는 캐스팅 방식에 의해 완성하는 방법으로, 난반사로 인한 눈부심을 방지하는 편광렌즈 본연의 목적외에 기존 편광렌즈의 최대 단점인 외부 충격에 의한 편광필름 표면의 흠집으로 사용기간이 짧아지는 단점을 해결하면서 제조공정중 두겹의 렌즈사이에 편광필름을 부착해야 했던 번거로운 공정을 개선한 것인바, 곡면형으로 가공된 원형의 편광필름(2)을 가스켓(1)의 중간에 삽입하고, 가스켓(1)의 상,하부에 각각 상,하형 몰드(5,6)를 세팅시키는 공정(S1); 상기 공정(S1)에서 가스켓(1) 내부의 편광필름 (2) 상,하부에 형성된 캐비티 (C1,C2) 내에 수지를 주입시키는 공정(S2); 편광필름 (2)의 상,하부에 주입된 수지의 경화를 위한 1차 중합공정(S3); 1차 중합공정(S3)을 거친 편광필름(2)이 삽입된 렌즈를 가스켓(1)과 상,하형 몰드(5,6)로부터 분리시키는 탈형공정(S4); 상기 탈형공정(S4)에서 탈거된 렌즈의 도수변형 및 양질의 코팅조건을 위하여 열처리를 하는 2차 중합공정(S6)을 포함하여 이루어진다.

Description

캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법 및 제조도구 {A METHOD AND TOOL FOR MANUFACTURING POLARIZED LIGHT LENS}

본 발명은 캐스팅 방식에 의한 내구성을 갖는 편광렌즈의 제조방법 및 제조도구에 관한 것으로, 특히 렌즈를 형성하는 수지를 몰드에 의한 캐스팅성형시 수지의 중간부에 편광필름을 삽입하여 성형함으로써 외부충격에 의한 편광필름의 손상을 막아 렌즈의 수명연장과 아울러 편광렌즈의 내구성을 높일 수 있도록 한 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법과 이 방법에 사용되는 편광필름 및 몰드 세팅용 가스켓에 관한 것이다.

우리가 일상에서 자연물에 반사되어 난해하게 반사와 굴절을 거듭하는 자연광을 그대로 눈에 받아들이게 되면 눈부심현상을 일으키게 되는데, 편광(偏光)이란 난해하게 반사와 굴절을 거듭하는 자연광이 편광자(편광판)를 통하여 한 방향으로만 투과되어 특정한 방향으로만 진동하는 빛의 파동을 말한다.

한편, 상기한 편광의 원리를 응용한 편광렌즈를 착용하면 눈부심을 줄일 수 있다. 특히, 해뜰 무렵이나 해질 무렵에 반사광과 굴절광을 차단하여 눈부심을 감소시킬 수 있으며, 사물을 볼 수 있는 가시거리가 길어지게 된다. 한편 운전시 편광렌즈를 착용하게 되면 불필요한 빛이 차단되어 넓은 시야를 확보할 수 있어 안전운전에 도움을 주게 된다.

시중에 나와 있는 기존의 편광렌즈는 플라스틱(또는 글래스) 렌즈의 표면에 편광시트를 가열 부착해서 제조하는 방법과, 두겹의 렌즈사이에 투명의 또는 색상을 가진 편광막을 형성시킴으로써 편광효과를 얻는 방법으로 제조되고 있다.

이 중 전자의 편광렌즈는 편광필름이 렌즈의 표면에 노출되어 있으므로 외부로부터의 충격이나 긁힘에 의해 편광필름이 쉽게 손상되어 제기능을 발휘하지 못하게 됨으로써 이의 휴대와 관리에 세심한 주의를 기울이지 않을 경우 수명이 짧아지게 되는 문제점이 있었으며, 후자의 편광렌즈는 편광필름을 두겹의 렌즈 사이에 부착하는 방식이므로 편광필름의 손상은 적은 대신 시간의 경과에 따라 두겹의 필름과 내측의 편광필름사이가 박리되어 버리게 되는 문제점과 제조공정이 복잡하고 작어이 번거롭게 되어 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 발생하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제조방법들에 의해 만들어진 편광렌즈가 안고 있는 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 편광렌즈 본연의 목적외에 기존 편광렌즈의 최대 단점인 외부 충격에 의한 편광표면의 흠집으로 사용기간이 짧아지는 단점을 해결하면서 제조공정중 두겹의 렌즈사이에 편광필름을 부착해야 하는 번거로운 공정을 개선할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 목적을 달성하기 위한 편광렌즈를 제조하는 방법에 사용되기 적합한 도구를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 안경렌즈의 캐스팅 공정중 렌즈 몰드의 내부에 편광시트를 삽입하고 편광필름의 양측에 모노머를 주입, 중합하는 캐스팅 방식에 의해 완성할 수 있도록, 편광필름을 가스켓의 중간에 삽입하고 가스켓의 상,하부에 각각 상,하형 몰드를 세팅시킨 후, 가스켓 내부의 편광필름 상,하부에 형성된 캐비티 내에 수지를 주입시키며, 수지를 요구로 하는 투명도와 강도를 갖도록 단계적으로 열처리하는 1차 중합공정을 거치고, 1차 중합공정이 완료된 렌즈를 가스켓과 상,하형 몰드로부터 분리시켜 도수변형 및 양질의 코팅조건을 위하여 다시 한번 열처리를 하는 2차 중합공정을 포함하여 이루어지는 캐스팅방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 편광필름과 상,하형 몰드의 세팅공정은 가스켓의 상부에 하형 몰드를 끼우는 단계; 가스켓을 뒤집어 하형 몰드의 사용면에 소량의 수지를 주입시켜 중간의 편광필름이 하형 몰드의 사용면에 달라붙지 않도록 하는 단계; 상기 가스켓의 중간부분에 형성된 안착부에 편광필름을 끼우는 단계; 상기 가스켓의 하부에 상형 몰드를 세팅시키는 단계로 이루어진다.

본 발명은 또, 상기한 편광렌즈의 제조방법에 사용되는 제조도구로, 상,하형 몰드와 편광필름의 세팅에 적합한 가스켓을 제공하는바, 이는 연질의 합성수지 또는 고무재로 이루어지고, 그 내측의 중간부에는 원형으로 가공된 편광필름을 끼워 안착시키기 위한 안착부가 형성되며, 외측면의 일측에는 수지의 주입을 위해 상,하형 몰드와 가스켓의 테두리사이를 벌려주기 위한 누름구가 돌출 형성되고, 상기 안착부를 경계로 그 상부에는 하형 몰드가 끼워지고 하부에는 상형 몰드가 끼워지도록 된 것을 특징으로 하는 편광렌즈 제조도구를 제공한다.

본 발명의 방법에 의하면 편광렌즈 본연의 목적인 난반사로 인한 눈부심의 효과적인 방지외에 편광시트가 렌즈 외부에 노출되어 있는 기존 렌즈에 비하여 캐스팅공정중 렌즈속에 필름이 삽입되어 있으므로 외부의 충격으로부터 편광필름을 보호할 수 있어 편광의 효과가 오래 지속될 수 있는 장점과 그 제조공정상의 시간단축과 번거로움을 개선할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 편광렌즈의 제조공정도,

도 2a,2b,2c는 각각 본 발명에 의한 가스켓의 사시도, 평면도 및 단면도,

도 3은 본 발명에 의한 가스켓에 편광필름을 끼우고, 상,하형 몰드를 세팅시키며, 가스켓을 벌려 수지를 주입하는 과정까지의 작업공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스켓 1a : 테두리

2 : 편광필름 3 : 안착부

4 : 누름구 5 : 하형 몰드

6 : 상형 몰드 C1 : 상부 캐비티

C2 : 하부 캐비티 S1 : 세팅공정

S2 : 수지주입공정 S3 : 1차 중합공정

S4 : 탈형공정 S5 : 세척공정

S6 : 2차 중합공정 G : 틈

이하, 본 발명에 의한 편광렌즈 제조방법 및 여기에서 사용되는 제조도구를 첨부된 도면에 의하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조공정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명은, 곡면형으로 가공된 원형의 편광필름(2)을 가스켓(1)의 중간에 삽입하고, 가스켓(1)의 상,하부에 각각 상,하형 몰드(5,6)를 세팅시키는 공정(S1);

상기 세팅공정(S1)에서 가스켓(1) 내부의 편광필름(2) 상,하부에 형성된 캐비티 (C1,C2) 내에 수지를 주입시키는 공정(S2);

편광필름(2)의 상,하부에 주입된 수지의 경화를 위한 1차 중합공정(S3);

1차 중합공정(S3)을 거친 편광필름(2)이 삽입된 렌즈를 가스켓(1)과 상,하형몰드(5,6)로부터 분리시키는 탈형공정(S4);

상기 탈형공정(S4)에 의해 탈형된 렌즈 표면의 이물질을 제거하기 위한 초음파 세척공정(S5);

초음파 세척공정(S5)을 거친 렌즈의 도수변형 및 양질의 코팅조건을 위하여 열처리를 하는 2차 중합공정(S6)을 포함하여 이루어져 있다.

본 발명에서 사용되는 가스켓(1)은 도 2a 내지 도 2c에 도시한 바와 같이 대체로 오-링의 형태로 이루어져 있는데, 이는 연질의 합성수지 또는 고무재로 이루어져 있으며, 그 내측의 중간부에는 원형으로 가공된 편광필름(2)을 끼워 안착시키기 위한 안착부(3)가 형성되어 있고, 외측면의 일측에는 수지의 주입을 위해 상,하형 몰드(5,6)와 가스켓(2)의 테두리(1a)사이를 벌려주기 위한 누름구(4)가 돌출 형성되어 있으며, 상기 안착부(3)를 경계로 그 상부에는 하형 몰드(5)가 끼워지고 하부에는 상형 몰드(6)가 세팅가능하도록 되어 있다.

상기 상,하형 몰드(5,6)는 안경렌즈 모양의 곡면으로 형성되어 있고, 렌즈의 돗수에 따라 수만가지 이상의 커브로 되어 있으며, 하형 몰드(5)와 상형 몰드(6)는 각각 렌즈의 앞,뒷면에 접하게 되므로 하형 몰드(5)는 하면 즉, 오목한 면이 가스켓(1)의 내부에 위치하고 상형 몰드(6)는 상면 즉, 볼록한 면이 가스켓(1)의 내부에 위치하도록 세팅된다.

상기 몰드(5,6)는 수지주입시 수지의 주입상태를 육안으로 확인하기 용이하도록 투명 또는 반투명의 소재로 제작되는 것이 바람직하다.

상기 첫번째 세팅공정(S1)에 대하여 설명하면, 도 3에 도시한 바와 같이 가스켓(1)의 상부에 하형 몰드(5)를 끼우고(S11), 가스켓(1)을 뒤집어 세팅된 하형 몰드(5)의 사용면에 소량(2 내지 3그램 정도)의 수지를 주입시킨 다음(S12), 가스켓(1)의 중간부분에 형성된 안착부(3)에 편광필름(2)을 끼우며(S13), 가스켓(1)의 하부에 상형 몰드(6)를 세팅시켜(S14) 가스켓(1)의 내측에 편광필름(2)을 경계로 그 상,하부에 상부 캐비티(C1)와 하부 캐비티(C2)가 형성되도록 한다.

상기한 소량의 수지를 하형 몰드(5)의 사용면에 주입시킨 후 편광필름(2)을 세팅시키는 이유는, 수지의 주입없이 편광필름(2)을 끼우고 상형 몰드를 세팅시킨 후 수지를 상,하부 캐비티(C1,C2)에 주입하게 되면 수지의 주입이 미처 완료되지 않은 상태에서 편광필름(2)이 하형 몰드(5)의 사용면에 달라붙게 되는 현상을 방지하기 위함이다.

상기 상,하형 몰드(5,6)는 렌즈의 도수를 형성하게 되는 것으로, 가스켓(1)에의 세팅전 초음파·초순수에 의한 세척을 통해 몰드(5,6) 표면의 이물질을 깨끗하게 세척하여야 성형될 렌즈 표면의 불량발생을 방지할 수 있다.

또, 가스켓(1)도 동일한 방법에 의해 깨끗하게 세척되어야 하며, 편광필름 (2)이 가스켓(1)의 안착부(3)에 이탈되지 않고 평행하게 놓여지도록 작업자는 세심한 주의를 하여야 한다.

편광필름(2)의 삽입과 상,하형 몰드(5,6)의 세팅이 끝난 가스켓(1)내부의 캐비티(C1,C2)에 수지주입을 하기 전, 수지혼합에 있어 그 원료는 안경렌즈의 주 원료가 되는 모노머 예를 들면, CR-39 모노머에 무색투명한 성질을 만족시키기 위한 청안료와 촉매제, U/V제 등을 소정의 중량비율로 첨가(예를 들면, 청안료 1.55%, 촉매제 12.5%, U/V제 0.34%)하여, 소정의 온도를 초월하지 않도록 소정의 시간동안 예를 들면, 47℃가 넘지 않는 상태에서 2시간 30분간 혼합을 하며, 혼합이 끝난 수지는 여과필터를 통하여 이물질을 걸러낸다.

이때, 수지속에 수분이 들어가서는 안되며, 이물질 및 점박이 맥리 등 광학성질 이외의 물질이 함유되어서는 안된다.

상기한 여과필터는 일정시간동안 사용후 새것으로 교환하며, 주입시 수지속에 이물질이나 점박이를 발견하게 될 경우, 즉시 여과필터를 점검하거나 교환한다.

혼합이 끝난 수지 온도는 약 28~36℃, 점도는 35~60cps를 유지해야 하며, 수분의 침투를 방지하기 위하여 진공후 에어를 주입시킨다.

다음 공정인 수지주입공정(S2)은 도 3에 도시한 바와 같이, 완성렌 렌즈의 오목한 면(비사용면)이 위를 향하도록 한 상태에서 몰드(5,6)가 끼워진 가스켓(1)이 벌어지도록 가스켓(1)외측의 누름구(4)를 외측 또는 하방으로 당기거나 누르면 (S21), 상형 몰드(6)와 가스켓(1)사이에 틈(G)이 벌어지게 되며, 이 틈으로 수지를 캐비티(C1,C2)내에 주입하게 되는데(S22), 누름구(4)를 눌렀을 때 가스켓(1)의 중간에 삽입된 편광필름(2)과 안착부(3)사이의 틈을 통해 하부 캐비티(C2)로도 자연스럽게 흘러 들어가서 채워지게 된다.

본 공정에서는 캐비티(C1,C2)내에 수지가 덜 차서는 안되므로 수지의 주입량을 육안으로 확인하면서 기포가 발생하지 않도록 주의를 기울여 주입을 한다.

수지의 주입이 끝난 가스켓(1)은 중합기로 보내져 중합 프로그램에 의해 1차 중합공정(S3)을 거치게 되는데, 이 1차 중합공정(S3)은 액상이 수지를 경화시키기 위한 공정으로, 적정한 온도와 중합프로그램에 의해 렌즈의 내구성 및 투명성을 내기 위한 공정이다.

1차 중합공정(S3)에서, 중합기내 온도편차는 설정온도에서 ±2℃이상 벗어나서는 안되며 중합시 가동전 실내온도 및 중합기 내부온도는 20~30℃가 되어야 한다. 1차 중합이 끝나면 유지온도는 60℃가 되어야 하며, 분리되기 전에는 60~85℃를 유지시켜야 한다. 중합기에서의 중합프로그램 입력시에는 기록지로 중합기 내부 온도를 체크후 중합을 시작한다.

1차 중합의 프로그램조건의 일례로서 30~35℃에서 1분 → 35~42℃에서 3시간 30분 → 42~48℃에서 2시간 30분 → 48~55℃에서 2시간 30분 → 55~60℃에서 3시간 → 60~70℃에서 1시간 30분 → 70~80℃에서 1시간 30분 → 80~85℃에서 1시간동안과 같이 온도를 단계적으로 서서히 상승시키면서 각 온도단계에서 소정의 시간을 유지하도록 한다.

상기한 1차 중합이 끝난 몰드는 이형 콘베이어를 통해 이형치구장치에 의한몰드와 렌즈의 분리작업 즉, 탈형공정(S4)이 이루어진다.

이때, 분리되기 전 급격한 온도변화를 주어서는 안되며, 40~60℃의 중합터널에 보관하며 분리시 몰드의 마찰이 있어서는 안된다.

분리된 몰드와 렌즈는 사용면에 접촉으로 인한 흠집 및 파손을 최대한 방지하며 규정된 바스켓에 보관하여야 한다.

몰드에서 분리된 렌즈는 몰드의 상형과 하형의 도수공식에 의해 도수가 형성되어지며, 렌즈의 가변부분은 렌즈의 상품성을 높이기 위해 렌즈 가장자리부분이 연마되어진다. 이때, 렌즈는 마이너스 중심축을 중심으로 일정하게 연마되며, 연마시 주의해야 할 점은 광학적 중심의 이동이 없어야 하고, 에어압력은 4~5kg/㎤로 유지하고 바킹은 수시로 청소 및 교환해야 렌즈 표면에 손상을 방지할 수 있다.

상기한 가변 면치기 작업이 끝난 렌즈는 세척공정(S5)에 들어가게 된다.

몰드 분리시 또는 가장자리 연마시에 렌즈 표면의 얼룩 및 이물질을 제거하기 위하여 M/C, 온수, SMR, 순수를 이용한 렌즈세척작업을 하며, 세척시 M/C와 SMR의 혼합은 80 : 20, 각 세척조에는 28~40KHz의 초음파를 이용한다. 그리고 순수의 순도는 1000Ω이상이며, 세척된 렌즈는 환등기 및 형광등을 이용하여 세척상태를 확인한다.

세척이 끝난 렌즈는 도수변형 및 양질의 코팅조건을 위해 2차 중합기에서 110℃의 온도에서 2시간동안 2차 중합 및 건조공정(S6)을 거친다.

2차 중합이 끝난 렌즈는 외형 및 칼라 한도 견본 렌즈와 비교 정품을 가려내며, 질리콘 램프 및 형광등에 비춰 제품의 불량요인을 찾아내는 검사작업을 받게 된다. 이후 포장되어진 렌즈는 종류별, 도수별로 구분 출하된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제조방법에 의한 편광렌즈는 수지의 내부에 편광필름이 인서트 된 상태에서 수지가 주입되어 성형되므로 편광필름의 양면이 수지층에 의해 보호되어 외부의 충격으로부터 보호됨과 동시에 편광필름층의 긁힘이나 마모가 발생되지 않으므로 편광 선글라스의 수명을 연장시킬 수 있으며, 렌즈의 성형시 편광필름을 인서트시킨 상태로 결합시키므로 종래와 같이 렌즈와 편광필름과의 번거로운 접합공정을 생략할 수 있고 편광필름과 수지와의 결합력이 우수하여 제품의 내구성이 향상되는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 곡면형으로 가공된 원형의 편광필름(2)을 가스켓(1)의 중간에 삽입하고, 가스켓(1)의 상,하부에 각각 상,하형 몰드(5,6)를 세팅시키는 공정(S1);

   상기 공정(S1)에서 가스켓(1) 내부의 편광필름(2) 상,하부에 형성된 캐비티 (C1,C2) 내에 수지를 주입시키는 공정(S2);

   편광필름(2)의 상,하부에 주입된 수지의 경화를 위한 1차 중합공정(S3);

   1차 중합공정(S3)을 거친 편광필름(2)이 삽입된 렌즈를 가스켓(1)과 상,하형 몰드(5,6)로부터 분리시키는 탈형공정(S4);

   상기 탈형공정(S4)에서 탈거된 렌즈의 도수변형 및 양질의 코팅조건을 위하여 열처리를 하는 2차 중합공정(S6)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 탈형공정(S4)에 의해 탈형된 렌즈는 초음파 세척공정(S5)을 거쳐 표면의 이물질을 제거한 후 2차 중합공정(S6)을 거치는 것을 특징으로 하는 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 1차 중합공정(S3)은 30~35℃에서 1분 → 35~42℃에서 3시간 30분 →42~48℃에서 2시간 30분 → 48~55℃에서 2시간 30분 → 55~60℃에서 3시간 → 60~70℃에서 1시간 30분 → 70~80℃에서 1시간 30분 → 80~85℃에서 1시간을 단계적으로 유지하도록 함을 특징으로 하는 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 2차 중합공정(S6)은 110℃의 온도에서 2시간동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 세팅공정(S1)은 가스켓(1)의 상부에 하형 몰드(5)를 끼우는 단계 (S11); 가스켓(1)을 뒤집어 하형 몰드(5)의 사용면에 소량의 수지를 주입시키는 단계(S12); 상기 가스켓(1)의 중간부분에 형성된 안착부(3)에 편광필름(2)을 끼우는 단계(S13); 상기 가스켓(1)의 하부에 상형 몰드(6)를 세팅시키는 단계(S14)로 이루어짐을 특징으로 하는 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법.
6. 청구항 1의 제조방법에 사용되는 가스켓(1)은 연질의 합성수지 또는 고무재로 이루어지고, 그 내측의 중간부에는 원형으로 가공된 편광필름(2)을 끼워 안착시키기 위한 안착부(3)가 형성되며, 외측면의 일측에는 수지의 주입을 위해 상,하형 몰드(5,6)와 가스켓(2)의 테두리(1a)사이를 벌려주기 위한 누름구(4)가 돌출 형성되고, 상기 안착부(3)를 경계로 그 상부에는 하형 몰드(5)가 끼워지고 하부에는 하상형 몰드(6)가 끼워지도록 된 것을 특징으로 하는 편광렌즈 제조도구.