KR20120077749A - 안경렌즈 몰드용 테이프 - Google Patents

안경렌즈 몰드용 테이프 Download PDF

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KR20120077749A
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김유훈
이수성
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

본 발명은
PET 층,
상기 PET 층 위에 건식 라미네이션 층,
상기 건식 라미네이션 층 위에 MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층,
상기 금속 산화물층 위에 PET 층
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프를 제공한다.

Description

안경렌즈 몰드용 테이프{EGYGLASSES LENS MOLDING TAPE}
본 발명은 안경렌즈 몰드용 테이프, 구체적으로는 안경렌즈 몰드용 실리콘 감압 접착제 테이프에 관한 것이다.
일반적으로 안경렌즈는 렌즈의 두께와 캐비티(cavity)를 결정하는 두 조각의 유리 몰드를 이용하여 제조된다. 두 조각의 유리 몰드를 겹쳐 놓은 다음 유리 몰드의 둘레를 따라 접착제 테이프를 부착하여 접착제 테이프가 서로 어느 정도 겹쳐질 때까지 부착한다. 그런 다음, 유리 몰드와 접착제 테이프 사이의 공간에 플라스틱 단량체를 주입한다. 단량체가 주입된, 조립된 유리 몰드 안경렌즈를 열로(a heating furnace)에 넣어 플라스틱을 경화시킨다. 이는 도 1에 도시된 바와 같다. 플라스틱을 경화한 다음 접착제 테이프를 분리하고 유리 몰드를 제거하여 안경렌즈를 제조할 수 있다. 이러한 일반적인 안경렌즈의 제조 공정 중 기포 형성의 문제(도 2a 참조), 누액의 문제가 종종 발생한다(도 2b 참조). 일반적으로 고굴절 플라스틱 단량체가 안경렌즈 제조용으로 사용되는데, 이는 수지의 굴절율이 높을수록 동일한 디옵터의 렌즈를 더 얇게 만들 수 있기 때문이다. 이러한 높은 굴절률, 높은 투과성, 높은 내충격성으로 인하여, 하기의 구조식을 갖는 1,3-비스(이소시아나토메틸)벤젠, 4-메르캅토메틸-3,6-디씨아-1,8-옥탄디티올이 안경렌즈 제조산업에서 플라스틱 단량체로서 폭넓게 사용되고 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
1,3-비스(이소시아나토메틸)벤젠 4-메르캅토메틸-3,6-디씨아-1,8-옥탄디티올
주된 경화반응 메커니즘은 다음과 같다.
O=C=N-R-N=C=O + HS-R-SH -> -R-NH-CO-S-R-S-OC-NH-R-
이 시스템 내에 수분이 존재하는 경우 주경화 반응보다 물 분자와의 반응이 더 빠르게 일어날 수 있다. 결과적으로 CO2 기체가 발생될 수 있고, 이 CO2 기체는 기포 발생의 원인이 될 수 있다.
O=C=N-R-N=C=O +2 H2O -> H2N-R-NH2 + 2CO2 ↑
이러한 기포 발생 문제를 개선하기 위하여 수분이 경화 반응 시스템으로 어떻게 혼입될 수 있는지를 확인할 필요가 있다.
1,3-비스(이소시아나토메틸)벤젠 단량체와 4-메르캅토메틸-3,6-디씨아-1,8-옥탄디티올 단량체는 그 내부에 실질적으로 수분을 함유하지 않는다. 단량체 공급업체가 단량체를 공급하기 전에 수분을 제거하고 또한 수분이 침투하지 않도록 잘 포장하여 공급하고 있기 때문이다. 단량체를 몰드에 주입할 때에도 습도가 잘 제어되기 때문에 접착제 테이프로 밀봉된 몰드 내부에 수분이 존재할 가능성은 매우 적다. 그러나 단량체 물질을 주입하는 공정 이후에는 밀봉된 유리 몰드를 열로에 주입하여 플라스틱을 경화시키게 되는데 이 때 열로는 습기가 통제되지 않은 상황이다. 밀봉된 유리 몰드를 열로 내부에 집어 넣은 후 온도를 120~130℃까지 올리면 열로 주변에 존재하는 수분 또는 습기가 증발하여 수증기가 된다. 이러한 수증기는 실리콘 감압 접착제로 코팅된 테이프의 배킹(backing)에 침투하여 1,3-비스(이소시아네이토 메틸)벤젠 단량체와 반응할 수 있다. 이러한 부반응으로 이산화탄소 기체가 생성될 수 있고 이 기체는 많은 기포를 생성할 수 있다. 이러한 가설의 증거는 대부분의 기포가 렌즈의 외부에 위치한다는 것이다. 이는 수증기가 외부로부터 유래되어, 물과 접촉할 가능성이 높은 플라스틱 렌즈의 외부로부터 부반응이 출발하기 때문이다.
다른 하나의 주된 문제점은 누액인데 이는 렌즈가 두꺼울 경우(디옵터가 높을 수록) 자주 발생한다. 본 발명자는 누액 문제가 발생하는 렌즈 표면을 관찰하여 이러한 누액이 밀봉된 유리 몰드로부터 나오는 액체(플라스틱의 단량체 물질)로 인한 것이 아니라 실리콘 테이프가 겹쳐지는 위치를 관통하는 유입 공기로 인한 것이라는 점을 발견하였다(도 3a, 도 3b 참조).
1,3-비스(이소시아나토메틸)벤젠과 4-메르캅토메틸-3,6-디씨아-1,8-옥탄디티올의 반응에 의하여 수축이 발생하기 때문에 고형 렌즈의 부피는 액체 단량체의 부피보다 작아진다. 이러한 부피의 차이로 인하여 유리몰드의 내부와 외부 사이에 압력차이가 발생한다. 실리콘 테이프가 겹쳐지는 부분이 가장 취약한 부분이다. 압력차에 의하여 이 부분을 통하여 공기가 침투할 수 있고 커다란 빈 공간이 만들어질 수 있다.
본 발명의 목적은 누액 및 기포 문제를 일으키지 않는 안경렌즈 몰드용 테이프를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 제1 PET 층, 상기 제1 PET 층 위에 건식 라미네이션 층, 상기 건식 라미네이션 층 위에 MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층, 상기 금속 산화물층 위에 제2 PET 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프에 의하여 달성된다.
또한, 본 발명의 목적은 실리콘 감압 접착제 층, 상기 실리콘 감압 접착제 층 위에 실리콘 프라이머 층, 상기 실리콘 프라이머 층 위에 제1 PET 층, 상기 제1 PET 층 위에 건식 라미네이션 층, 상기 건식 라미네이션 층 위에 MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층, 상기 금속 산화물층 위에 제2 PET 층, 상기 제2 PET 층 위에 LAB 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프에 의하여 달성된다.
본 발명은 또한 제1 PET층이 19um PET층인 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프를 제공한다. 본 발명은 또한 제2 PET층이 12um PET층인 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프를 제공한다. 본 발명에서 제1 PET층, 건식 라미네이션 층, MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층, 제2 PET층의 두께의 합은 25~45um인 것이 바람직하고, 30~36um인 것이 더 바람직하다. 건식 라미네이션은 유기용제에 용해시킨 접착제를 기재 필름에 도포한 후 오븐을 통해 유기용제를 건조시킨 다음, 다른 필름을 열이나 압력으로 라미네이션하는 방법을 의미한다. 따라서 건식 라미네이션층은 이러한 방법에 의하여 적층되는 모든 접착제 층을 의미한다. 건식 라미네이션층으로는 예컨대 폴리우레탄과 폴리비닐알콜의 공중합체 등을 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 제1 PET 층을 형성하는 단계, 상기 제1 PET 층 위에 건식 라미네이션 층을 형성하는 단계, 상기 건식 라미네이션 층 위에 MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층을 형성하는 단계, 상기 금속 산화물층 위에 제2 PET 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 안경렌즈 몰드용 테이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 안경렌즈 몰드용 테이프를 이용하여 안경렌즈를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 의하여 안경렌즈 몰드에 사용될 수 있는 실리콘 감압 접착제 코팅된 테이프를 제공할 수 있다. 실리콘 접착제 코팅된 테이프의 배킹 안에 금속 산화물층을 도입하여 기포로 인한 문제점을 개선할 수 있고 배킹의 두께를 줄여서 누액 문제점을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 안경제조공정을 간략히 나타내었다.
도 2a는 안경제조공정에서 발생될 수 있는 기포, 도 2b는 안경제조공정에서 발생될 수 있는 누액의 결함을 나타낸다.
도 3a은 안경렌즈 몰드 주변에 누액이 발생된 모습을 보여주며, 도 3b는 안경렌즈 몰드 중 누액이 발생되는 부분인 접착테이프가 겹치는 부분을 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 안경렌즈 몰드용 테이프의 배킹(배킹C)의 SEM 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 안경렌즈 몰드용 테이프(샘플C)의 구조를 나타낸다
본 발명을 실시하기 위한 일 실시예는 다음과 같다.
A. 배킹필름의 제조
하기 표 1과 같은 구조 및 두께를 갖는 4종류의 배킹을 제조하였다.
구조 총 두께
배킹A PET 12um/Al2O3층/PVA층/PU-PVAc 층/PET 25um 40um
배킹B PET 12um/Al2O3층/PU-PVAc 층/PET 25um 40um
배킹C PET 12um/Al2O3층/PU-PVAc 층/PET 19um 34um
배킹D PET 38um 38um
- 여기서, PET는 폴리에틸렌 테레프탈렌을, PVA는 산소차단을 위한 폴리비닐알콜을, PU-PVAc는 두 개의 PET를 접착하기 위한 폴리우레탄 및 폴리비닐아세테이트 공중합체를, Al2O3는 알루미늄 산화물을 나타낸다.
배킹A와 배킹B의 차이는 배킹B에는 산소 차단 기능을 하는데 필요한 폴리비닐알콜(PVA)이 존재하지 않는다는 것이다. 배킹C는 25um의 PET 필름 대신에 19um의 PET 필름을 적층시켜 제조한 것이고, 배킹D는 단순히 PET 필름 자체이다.
<WVTR 데이터>
제조된 배킹에 대하여 WVTP (수증기 투과 속도) 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
WVTR(수증기 투과 속도)
배킹A 1.5 g/m2?day
배킹B 1.9 g/m2?day
배킹C 1.6 g/m2?day
배킹D 14.0 g/m2?day
시험결과, 배킹A, B, C는 유사한 WVTR 값을 나타냈으나 배킹D는 매우 높은 WVTR값을 나타내어 수증기 투과율이 매우 높은 것으로 나타내었다. 이 결과를 통하여 Al2O3층이 배킹에서 수증기 차단층으로의 역할을 한다는 것을 확인할 수 있다. PVA층은 수증기 투과에 아무런 영향을 미치지 않는다는 것도 발견하였다.
<배킹의 표면 박리 접착력(surface peel adhesion)>
표면 박리 접착력은 배킹으로부터 각각의 필름을 떼어내는데 필요한 힘을 의미한다. 표 3은 각 배킹의 표면 박리 접착력 데이터를 나타내며 도 4는 배킹 C의 단면도를 나타낸다.
표면 박리 접착력
배킹A 568 g/inch
배킹B 912 g/inch
배킹C 843 g/inch
배킹D N/A
배킹A는 배킹B, 배킹C보다 표면 박리 접착력이 작은 것으로 나타났다. 이는 PVA 층 때문이다. PVA는 표면 에너지가 작기 때문에 PVA층으로부터 필름을 용이하게 분리할 수 있다.
B. LAB(저접착성 배면사이즈; low adhesion backsize) 층 및 프라이머 층
<LAB 층의 코팅>
왁스 형태의 LAB층을 그라비어 코팅 방법으로 배킹의 표면상에 코팅하였다. 왁스 B를 LAB 층으로 선택하였다. 왁스의 형태에 따른 박리력을 측정하여 하기 표 4에 나타내었다.
박리력
왁스A 타입 850g/inch
왁스B 타입 670g/inch
미처리 1100g/inch
<프라이머층의 코팅>
마이크로 그라비어 코팅 방법을 사용하여 프라이머층을 코팅하였다. 표 5는 프라이머 층의 구체적인 조성과 코팅 조건을 나타낸다.
화학명 조성 공급자
7499 100 다우 코닝
Syl-Off 7367 X-linker 2 다우 코닝
Syl-Off 4000 촉매 0.5 다우 코닝
톨루엔 375
MEK 125
합계 602.5
오븐의 조건은 섭씨 90도, 125도, 166도, 135도, 150도임
라인 속도는 15m/분임
C. 접착층의 제조
콤마 코팅 방법을 사용하여 실리콘 감압접착제를 코팅하였다. 표 6은 실리콘 PSA의 구체적인 조성 및 코팅 조건을 나타낸다.
재료 고형 형태 공급자
KR-3701 60% 100 신에츠 실리콘
CAT-PL-50T 0.3 신에츠 실리콘
톨루엔 50
합계 40% 150.3
오븐의 조건은 섭씨 90도, 130도, 175도, 175도, 165도임
라인 속도는 5m/분임
<샘플의 제조>
7개의 샘플을 제조하였다. 표 7은 각 샘플의 구조를 나타내며 이는 한 부분을 LAB로, 다른 부분을 실리콘 PSA로 코팅한 것을 나타낸다.
배킹 LAB 방면 프라이머 방면 구조
샘플A 배킹A 12um PET 25um PET LAB/12umPET/Al2O3층/PVA/PU-PVAc/25umPET/프라이머/실리콘 PSA
샘플A-1 배킹A 25um PET 12um PET 실리콘PSA/프라이머/12um PET/Al2O3층/PVA/PU-PVAc/25um PET/LAB
샘플B 배킹B 12um PET 25um PET LAB/12um PET/Al2O3층/PU-PVAc/25um PET/프라이머/실리콘 PSA
샘플B-1 배킹B 25um PET 12um PET 실리콘PSA/프라이머/12um PET/ Al2O3층/PU-PVAc/25um PET/LAB
샘플C 배킹C 12um PET 19um PET LAB/12um PET/Al2O3층/PU-PVAc/19um PET/프라이머/실리콘 PSA
샘플C-1 배킹C 19um PET 12um PET 실리콘PSA/프라이머/12um PET/Al2O3층/PVA/PU-PVAc/19um PET/LAB
샘플D 배킹D N/A N/A LAB/PET38um/프라이머/실리콘 PSA
샘플A의 제조: 수증기 차단층으로서 Al2O3층을, Al2O3층 위의 산소 차단층으로서 PVA층을 갖는 배킹A와 함께, LAB층을 12um PET 상에 코팅하고 다른 측면에 프라이머 층과 실리콘 PSA층을 코팅하여 샘플A를 제조하였다.
샘플A-1의 제조: LAB층 부분과 실리콘 PSA층 부분의 위 아래 구조가 바뀐 것을 제외하고는 샘플A와 동일하게 샘플A-1을 제조하였다. 즉, LAB층은 25umPET 상에 코팅되고 다른 방면에(12um PET 방면) 실리콘 PSA층이 코팅되었음을 의미한다.
샘플B의 제조: 수증기 차단층으로서 Al2O3층을 갖지만 PVA층을 갖지 않는 배킹B와 함께, LAB층을 12um PET 상에 코팅하고 다른 측면에 프라이머 층과 실리콘 PSA층을 코팅하여 샘플B를 제조하였다.
샘플B-1의 제조: LAB층 부분과 실리콘 PSA층 부분의 위 아래 구조가 바뀐 것을 제외하고는 샘플B와 동일하게 샘플B-1을 제조하였다. 즉, LAB층은 25umPET 상에 코팅되고 다른 방면에(12um PET 방면) 실리콘 PSA층이 코팅되었다.
샘플C의 제조: 수증기 차단층으로서 Al2O3층을 갖지만 PVA층을 갖지 않으며 25um PET 필름 대신 19um PET필름을 12um PET 필름에 적층시켜 배킹C를 제조하였다. LAB층을 12um PET 상에 코팅하고 다른 방면(19um PET 필름)에 프라이머 층과 실리콘 PSA층을 코팅하여 샘플C를 제조하였다.
샘플C-1의 제조: LAB층 부분과 실리콘 PSA층 부분의 위 아래 구조가 바뀐 것을 제외하고는 샘플C와 동일하게 샘플C-1을 제조하였다. 즉, LAB층은 19umPET 상에 코팅되고 다른 방면에(12um PET 방면) 실리콘 PSA층이 코팅되었다.
샘플D의 제조: PET 필름으로 제조하였다.
D. 테스트 결과
하기 표 8은 실제 렌즈 제조 과정에서의 기포, 누액, 필름 분리 결함에 대한 실험 결과를 나타낸다. 이들 테스트는 삼성아이텍사에 의하여 수행되었다.
기포 누액 필름 분리 구조
샘플A 양호 불량 양호 LAB/12umPET/Al2O3층/PVA/PU-PVAc/25umPET/프라이머/실리콘 PSA
샘플A-1 불량 불량 불량 실리콘PSA/프라이머/12um PET/Al2O3층/PVA/PU-PVAc/25um PET/LAB
샘플B 양호 불량 양호 LAB/12um PET/ Al2O3층/PU-PVAc/25um PET/프라이머/실리콘 PSA
샘플B-1 불량 불량 불량 실리콘PSA/프라이머/12um PET/Al2O3층/PU-PVAc/25um PET/LAB
샘플C 양호 양호 양호 LAB/12um PET/ Al2O3층/PU-PVAc/19um PET/프라이머/실리콘 PSA
샘플C-1 불량 불량 불량 실리콘PSA/프라이머/12um PET/Al2O3층/PVA/PU-PVAc/19um PET/LAB
샘플D 불량 불량 N/A LAB/PET38um/프라이머/실리콘PSA
시험결과 샘플A는 기포특성은 양호하지만 누액특성은 불량한 것으로 나타났다. 필름분리는 일어나지 않았다.
샘플A-1은 기포와 누액특성 모두 불량한 것으로 나타났다. 공정 중에 필름 분리가 발생하였기 때문에 Al2O3층은 수증기 차단층으로서의 기능을 하지 못하였고 누액결함도 발생하였다.
샘플 B는 양호한 기포 특성을 나타내었으나 누액 특성은 불량한 것으로 나타났다. 필름 분리는 일어나지 않았다.
샘플B-1은 기포와 누액특성 모두 불량한 것으로 나타났다. 공정 중에 필름 분리가 발생하였기 때문에 Al2O3층은 수증기 차단층으로서의 기능을 하지 못하였고 누액결함도 발생하였다.
샘플C는 기포와 누액특성면에서 모두 양호한 것으로 나타났고 필름 분리도 일어나지 않았다.
샘플C-1은 기포와 누액특성 모두 불량한 것으로 나타났다. 필름 분리가 발생하였기 때문에 Al2O3층은 수증기 차단층으로서의 기능을 하지 못하였고 누액결함도 발생하였다.
샘플D는 기포와 누액특성 모두 불량한 것으로 나타났다. 필름이 밀봉하기에는 너무 딱딱하고 배킹 안에 수증기 차단 층이 존재하지 않기 때문에 기포 문제도 발생하였다.
E. 결론
샘플C 만이 기포와 누액 양 면에서 모두 우수한 결과를 나타내었다. 이 샘플은 전체 렌즈 제조 공정 중에 특별한 문제를 일으키지 않았다. 도 5는 샘플C의 구조를 나타낸다.
실리콘 PSA가 12um PET 상에 코팅되어 제조된 모든 샘플들은 필름이 분리되는 문제(필름은 PU-PVAc 접착층에서 분리되었음)가 발생하였는데 이러한 필름 분리 문제는 기포와 누액 문제를 유발하였다. 19um PET와 25um PET에 실리콘 PSA를 코팅하였을 때에는 필름 분리 문제가 전혀 일어나지 않았다. 그러므로 배킹층이 기포차단을 위하여 수증기 차단의 기능을 하여야 한다는 점, 필름 분리 방지를 위하여 실리콘 PSA가 더 두꺼운 PET 필름에 코팅되어야 한다는 점이 매우 중요하며, 전체 배킹층의 두께가 누액 방지에 매우 중요하다.

Claims (10)

  1. 제1 PET 층,
    상기 제1 PET 층 위에 건식 라미네이션 층,
    상기 건식 라미네이션 층 위에 MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층,
    상기 금속 산화물층 위에 제2 PET 층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  2. 실리콘 감압 접착제 층,
    상기 실리콘 감압 접착제 층 위에 실리콘 프라이머 층,
    상기 실리콘 프라이머 층 위에 제1 PET 층,
    상기 제1 PET 층 위에 건식 라미네이션 층,
    상기 건식 라미네이션 층 위에 MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층,
    상기 금속 산화물층 위에 제2 PET 층,
    상기 제2 PET 층 위에 LAB 층
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 PET층과 상기 제2 PET층은 층 두께가 상이한 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 PET층이 19um PET층인 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 PET층이 12um PET층인 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 건식 라미네이션층이 폴리우레탄과 폴리비닐알콜의 공중합체인 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 PET층, 건식 라미네이션 층, 금속 산화물층, 제2 PET층의 두께의 합이 25~45um인 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 PET층, 건식 라미네이션 층, 금속 산화물층, 제2 PET층의 두께의 합이 30~36um인 것을 특징으로 하는, 안경렌즈 몰드용 테이프.
  9. 제1 PET 층을 형성하는 단계,
    상기 제1 PET 층 위에 건식 라미네이션 층을 형성하는 단계,
    상기 건식 라미네이션 층 위에 MgO, Al2O3, SiO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 금속 산화물층을 형성하는 단계,
    상기 금속 산화물층 위에 제2 PET 층을 형성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항 또는 제2항의 안경렌즈 몰드용 테이프의 제조방법.
  10. 제1항 또는 제2항의 안경렌즈 몰드용 테이프를 이용하여 안경렌즈를 제조하는 방법.
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CN117757372A (zh) * 2023-12-08 2024-03-26 皇冠新材料科技股份有限公司 密封胶黏剂组合物、胶黏剂、胶带及其应用

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