KR20120101048A

KR20120101048A - 적층 렌즈를 위한 3층 접착제 시스템 및 그것의 적용 방법

Info

Publication number: KR20120101048A
Application number: KR1020127014292A
Authority: KR
Inventors: 페이키 지앙; 브루스 키건
Original assignee: 에실러에떼르나쇼날(꽁빠니제네랄돕띠끄)
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2012-09-12
Also published as: WO2011053329A1; EP2496405B1; KR101692418B1; JP5757954B2; CN102639315A; US20120236255A1; BR112012010255B1; JP2013509613A; BR112012010255A2; MX2012005079A; CN102639315B; ES2694044T3; US8746879B2; EP2496405A1

Abstract

광학 베이스 요소 위에 기능성 필름을 적층하는 방법 및 이 방법에서 사용하기 위한 3층 접착제 시스템. 3층 접착제는 기능성 필름 위에 배치된 제 1 라텍스 접착제 층과 광학 베이스 요소 위에 배치된 제 2 라텍스 접착제 층을 포함한다. HMA 층은 라텍스 층들 사이에 배치되어 기능화된 필름을 광학 베이스 요소 위에 영구적으로 보유하는 3층 접착제를 형성한다. 방법은 라텍스 접착제를 기능성 필름 상에 제 1 코팅하고 라텍스 접착제를 광학 베이스 요소 위에 제 2 코팅하는 것을 포함한다. 그 다음 HMA를 건조된 라텍스 접착제 층들 중 하나에 코팅한다. 필름을 라텍스 층들 사이에 샌드위치된 HMA와 함께 광학 베이스 요소 상에 핫 프레스하여 적층된 광학 장치를 형성한다.

Description

적층 렌즈를 위한 3층 접착제 시스템 및 그것의 적용 방법{TRI-LAYER ADHESIVE SYSTEM FOR A LAMINATED LENS AND METHOD FOR APPLYING SAME}

본 발명은 안과용 적층 렌즈를 위한 접착제 시스템 및 이러한 접착제 시스템을 필름과 안과용 렌즈 사이에 적용하는 관련 방법에 관한 것이다.

안과용 렌즈는 베이스 렌즈의 투과 성질을 변경하기 위해 착색하거나 달리 변형시킬 수 있다. 어떤 염료들은 렌즈 형태화 공정 전 또는 후에 베이스 재료에 포함시킬 수 있다. 다른 공정들은 렌즈가 형성된 후에 적용된다. 한가지 이러한 공정은 필름을 렌즈 표면 상에 적층하는 것을 포함한다. 이들 필름은 종종 기능성 필름이라고 언급되는데, 이것은 그것들이 어떤 점에서 광학적 또는 투과 성질을 변경한다는 것을 의미한다. 편광된 필름이 바람직한데 그것들이 투과성을 부당하게 제한하지 않고 눈부심을 감소시키기 때문이다.

렌즈를 편광된 필름에 대해 분사함으로써, 렌즈를 편광된 필름에 인접하여 주조함으로써, 또는 필름을 아교(glue)로 적층함으로써 등과 같이, 편광된 렌즈를 만드는 많은 방법들이 있다. 어떤 종래 기술의 방법은 열 또는 UV 경화성 아교를 사용하거나 또는 핫 멜트 접착제(HMA)를 사용하거나 또는 감압 접착제(pressure sensitive adhesive: PSA)를 사용함으로써 필름을 붙이는 것을 기술한다. 그러나, 모든 이들 종래기술의 방법은 아교 층에서 불균일로 인해서 또는 양호한 접착의 결핍으로 인해 광학적 또는 기계적 성능 문제를 갖는다. 접착 문제는 유기 렌즈를 만들기 위해 사용된 일정한 재료 또는 필름을 만들기 위해 사용된 일정한 재료와 관련하여 더욱 더 문제가 된다.

그러므로, 본 발명의 목적은 렌즈 및/또는 필름을 만들기 위해 사용된 재료와 무관하게, 렌즈와 필름 사이에 매우 고른 접착제 층을 제공하기 위한 것이다. 이 접착제 층은 렌즈와 필름 측 둘다에 고른 두께를 얻기 위해 스핀 방법에 의해 사전 코팅된다.

본 발명의 또 다른 목적은 TAC/PVA/TAC 필름과 같은 편광된 필름과 에피-황(epi-sulfur) 렌즈 재료와 같은 플라스틱 렌즈 사이의 가장 강한 접착을 제공하는 것이다. 새로운 접착제 시스템은 라텍스의 마지막 층이 스핀 또는 침지 적용에 의해 어떤 렌즈 기판에도 결합할 수 있기 때문에 어떤 렌즈 재료에도 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정에 의존하여 렌즈 상에 또는 필름 상에 HMA 층을 놓은 가요성을 제공하기 위한 것이다. 많은 다른 형태의 스핀 장치로, 필름 표면보다 오히려 렌즈 표면 상에 HMA 층을 놓는 것이 더 용이할 것이다.

본 발명은 플라스틱 렌즈와 기능화된 필름 사이에 다중 접착제 층 시스템, 즉 Latex/HMA/Latex를 도입함으로써 상기 플라스틱 렌즈와 상기 기능화된 필름 사이에 더 강한 접착을 달성하는 방법에 관련된다. 이 다중 접착제 층 시스템의 사용은 1.74 인덱스 재료이고 이 중합체의 화학적 성질로 인해 다른 렌즈 재료와 비교하여 결합하기가 매우 어려운 가장 높은 인덱스 에피-황 재료에 대해 양호한 접착을 보장하기 위해 특히 중요하다.

기능화된 필름 중에서, 편광된 필름은 안과용 렌즈들을 위한 높은 관심의 것을 제공한다. 편광된 필름과 플라스틱 렌즈 사이의 접착은 필름 적층 공정에 의해 양호한 편광된 플라스틱 렌즈를 만드는 것이 항상 도전이다. 종래 기술에서 통상적 방법은 UV 또는 열경화성 접착제 또는 핫 멜트 접착제 또는 감압 접착제를 사용하는 것이었다. 그러나, 양호한 접착의 결핍, 고르지 않은 아교 두께, 취급이 쉽지 않음, 성형 결함(cosmetic defects), 등과 같은 이들 유형의 접착제를 사용할 때 어떤 결점이 있다.

그러므로, 본 발명에서는, 편광된 필름과 주조 플라스틱 렌즈 사이에 매우 강한 접착을 제공하는 다층 접착제 시스템의 새로운 개념이 제안된다. 다중 접착제 층들은 세가지 기능을 갖는다. 즉, 1) 한 라텍스 층은 필름에 양호한 결합을 가지며; 2) 다른 라텍스 층은 렌즈에 양호한 결합을 가지며; 3) HMA의 중간 접착제는 라텍스 접착제에 의해 코팅된 렌즈와 필름 사이의 양호한 접착을 제공한다. 모든 세 층은 적층 전에 필름과 렌즈 상에 쉽게 스핀 코팅될 수 있는 수기재 중합체이다. 다음에, 두 부분은 몇분 후 핫 프레스 장비에 의해 함께 적층된다. 결과된 렌즈는 다른 시스템에 비해 가장 강한 접착을 가졌고 또한 균일한 접착제 층으로 인한 양호한 광학, 그리고 높은 성형 품질을 나타내었다. 더욱이, 결과된 렌즈는 안경을 위한 프레임으로 들어맞는 렌즈를 얻기 위해, 여러가지 가장자리 가공 공정과 적합성인 매우 양호한 기계적 성능을 나타낸다.

본 발명의 이점, 성질, 및 여러가지 추가의 특징들은 첨부 도면과 관련하여 이제 상세히 기술되는 예시 구체예을 고려시에 더 충분히 명백해질 것이다.
도 1은 3층 접착제 구조를 갖는 적층 렌즈의 개략 다이어그램이다.
도 2는 렌즈를 적층하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3a는 예비 적층된 요소들의 구체예를 나타내는 다이어그램이다.
도 3b는 예비 적층된 요소들의 또 다른 구체예를 나타내는 다이어그램이다.

본 발명의 원리는 기능화된 필름 및 렌즈 사이의 다중 접착제 층을 사용하는 것이다. 제 1 및 제 3 접착제 층은 기능화된 필름(예를 들면 편광된 필름)과 렌즈를 둘다 스핀에 의해 잘 결합할 수 있는 라텍스 층이고, 제 2 중간 접착제 층은 대응하는 라텍스 층들을 통해 필름과 렌즈 사이에 양호한 적층 결합을 위해 사용되는 핫 멜트 접착제 층이다. HMA 접착제 층은 필름 측 또는 렌즈 측에 적용될 수 있다. 이들 다중 층들의 조합을 사용함으로써, 본 발명자들은 가장 강한 접착력을 가지고 매우 단 시간에 어떤 렌즈 재료에도 어떤 필름도 매우 잘 결합시킬 수 있다. 이 다중 접착제 시스템에 함유된 층들을 도 1에 나타낸다. 더 구체적으로, 본 발명은 에피-황 렌즈 재료와 같은 기능화된 높은 인덱스 재료와, 예를 들어서, TAC (셀룰로스 트리아세테이트), CAB (셀룰로스 아세테이트 부티레이트), 또는 PC (폴리카보네이트)로부터 선택된 두개의 동일하거나 다른 재료 층들 사이에 샌드위치된 PVA(폴리비닐 알콜) 층을 기재로 한 편광된 필름에 매우 유용하다.

층을 이룬 구조 또는 필름(14)이 광학 베이스 요소(12)에 적층된, 적층된 광학 요소(10)를 나타내었다. 한 구체예에서, 편광된 필름의 기능화된 층을 이룬 구조 또는 기능화된 필름(14)이 렌즈에 적층되어 있다. 이때, 제 1 라텍스 층(16a) 및 제 2 HMA 층(16b)은 기능화된 필름에 적용될 수 있고 제 3 라텍스 층(16c)은 매우 균일한 접착제 층들을 얻도록 스핀 또는 침지에 의해 사전에 따로 따로 렌즈(12)에 적용될 수 있다. 또는 라텍스 층(16a) 및 HMA 층(16b)이 렌즈(12)에 적용될 수 있고 제 3 라텍스 층(16c)은 필름(14)에 적용될 수 있다. 총체적으로 참고번호 16으로 언급된 이 3-층 접착제 시스템의 어느 방식도 필름과 렌즈 사이에 가장 양호한 접착을 가져올 수 있다. 라텍스와 필름 또는 렌즈 사이의 접착을 개선하기 위해, 렌즈 상에 또는 필름 상에 코로나 처리; 부식(caustic) 처리; 플라즈마 처리 또는 UV 처리와 같은 전처리가 요구될 수 있다. 놀랍게도, 접착은 감소하고 다중 접착제 시스템이 렌즈에 또는 필름에 전체로서 적용될 때 불량한 품질의 제품을 가져온다.

기능화된 필름이 라텍스 및 HMA 층에 의해 코팅되고, 렌즈가 라텍스에 의해 코팅된 후, 필름은 기능화된 필름에 사용된 재료 및 렌즈를 위해 사용된 재료에 의존하여 한정되는 압력, 온도 및 시간 제어 조건 하에 시스템에 의해 상기 라텍스 코팅된 렌즈에 적층된다. 예를 들어서, 기능화된 필름으로서 TAC/PVA/TAC 편광된 필름을 사용하고 렌즈로서 1.71 재료 같은 에피-황 재료를 사용하여, 핫 프레스 장치의 적층 조건이 5분 동안 25 PSI 압력이고 120℃ (경화 온도)일 수 있다. 적층 후, 필름과 렌즈 사이에 가장 강한 접착을 갖는 기능화된 렌즈가 얻어진다. 고른 접착제 두께의 덕분에, 얻어진 렌즈는 매우 양호한 광학을 갖고 그것은 원래의 광학적 설계를 침해하지 않았는데, 이것은 앞면 커브가 프로그레시브 설계일 때 가장 중요하다. 더욱이, 얻어진 기능화된 렌즈는 어떤 층분리 없이 습식 가장자리 가공 공정을 포함하는 어떤 종류의 Rx 표면처리 공정을 통과할 수 있다. 그것은 또한 정규 하드코팅 또는 AR 코팅 공정을 통과할 수 있다.

그러므로, 다중 접착제 층 콘셉은 다른 접착제 방법 보다 최대의 접착력 및 렌즈 성능을 가져올 수 있다.

본 발명에서 3개의 핵심 단계들이 있는데, 제 1은 기능화된 필름 상에 또는 렌즈 상에 이중 접착제 층을 도포하는 것이고, 제 2는 플라스틱 렌즈 상에 또는 필름 상에 제 3 접착제 층을 도포하는 것이고, 제 3은 플라스틱 렌즈에 필름을 적층하는 것이다. 기능화된 필름과 렌즈 둘다에 접착제 층을 도포하는 것은 사전에 고전적 스핀 또는 침지 방법에 의해 행해질 수 있다. 스핀 코팅은 특히 바람직한 방법이다. 플라스틱 렌즈에 필름의 적층은 매우 단시간 내에 핫 프레스 장치에서 행해질 수 있다. 물론, 다른 중간 공정들이 도입될 수 있다.

공정의 더 포괄적인 설명을 도 2의 플로우차트에서 볼 수 있다. 단계 20에서 시작하여, 광학 또는 투과 성질을 변경하는 기능화된 층 구조물 또는 기능성 필름, 예를 들면 편광된 필름이 제공된다. 필름은 렌즈와 유사한 베이스 커브로 열성형될 수 있다. 다시 말하면, 열성형된 오목면은 렌즈의 볼록면과 유사한 형상을 가질 것이다.

추가의 공정 단계 22는 이 단계에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 라텍스와 필름 간의 접착을 개선하기 위해, 코로나 방전; 부식제(caustic agent)로 처리; 플라즈마 처리 또는 UV 처리와 같은 전처리가 필름 상에서 수행될 수 있다.

단계 24에서, 제 1 라텍스 층은 필름의 오목면에 코팅된다. 어떤 적합한 광학 코팅 방법도 사용될 수 있다. 예를 들면, 스핀 코팅 또는 침지 코팅이 바람직하다. 라텍스 층은 액체 형태로 적용된 다음 건조된다. 낮은 수준의 열이 건조를 가속하기 위해 가해질 수도 있다.

단계 26에서, 광학 베이스 요소, 예를 들면, 플라스틱 렌즈가 제공된다. 한 구체예에서, 본 발명에 따르는 접착제 시스템은 주조 렌즈, 예를 들면, TRIVEX 또는 에피-술피드 단량체로부터 주조된 렌즈에 대해 우수한 결과를 가졌다. 추가의 공정 단계 28은 이 단계에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 라텍스와 렌즈 간의 접착을 개선하기 위해, 코로나 방전; 부식제로 처리; 플라즈마 처리 또는 UV 처리와 같은 전처리가 렌즈 상에서 수행될 수 있다.

단계 30에서, 제 2 라텍스 층이 광학 베이스 요소, 예를 들면 렌즈의 볼록면에 코팅된다. 어떤 적합한 광학 코팅 방법도 사용될 수 있고, 예를 들면, 스핀 코팅 또는 침지 코팅이며, 스핀 코팅이 바람직하다. 라텍스 층은 액체 형태로 적용된 다음 건조된다. 낮은 수준의 열이 건조를 가속하기 위해 가해질 수도 있다.

단계 32에서, HMA가 건조된 라텍스 층들 중 하나에 적용된다. 이들 선택의 여지는 도 3a 및 3b와 관련하여 이하에 더 충분히 기술된다. 어떤 적합한 광학 코팅 방법도 사용될 수 있고, 예를 들면, 스핀 코팅 또는 침지 코팅이며, 스핀 코팅이 바람직하다. HMA 층은 액체 형태로 적용된 다음 건조된다. 낮은 수준의 열이 건조를 가속하기 위해 가해질 수도 있다.

단계 34에서, 필름의 오목 표면을 렌즈의 볼록 표면과 정렬시킴으로써 샌드위치가 형성된다. 필름을 렌즈와 접촉하여 가져옴에 따라, 건조된 라텍스 층들 중 하나는 건조된 HMA 층에 면하게 될 것이다. 샌드위치는 렌즈, 라텍스, HMA, 라텍스 및 필름의 순서로 층들을 포함할 것이다.

단계 36에서, 샌드위치를 열 및 압력을 받게 하여 적층 렌즈를 형성시킨다. 렌즈는 하부로부터 지지되는 한편, 적합한 부재가 제어된 압력 하에 필름을 누르는 한편, 열이 가해진다. 방금 기술된 방법의 단계들에 이어서 특정한 시험 및 실험을 수행하였다. 시험 및 그들의 결과를 몇가지 실시예 및 비교예에 의해 여기에 제공하며, 결과들을 해당 표에 나타내었다.

도 3a는 3층 접착제 시스템(16)을 적용하는 한 구체예를 예시한다. 기능화된 필름(20a)을 제 1 라텍스 층(24a)으로 코팅한다. 광학 베이스 요소(26a), 예를 들면 렌즈를 제 2 라텍스 층(30a)으로 코팅한다. HMA 층(32a)을 제 1 라텍스 층(24a)에 적용한다. 광학 베이스 요소, 라텍스, HMA, 라텍스 및 기능성 필름의 순서로 층들을 갖는 샌드위치(34a)가 형성된다. 열 및 압력을 샌드위치(36a)에 가하여 적층된 광학 요소(10a)를 형성한다.

도 3b는 3층 접착제 시스템(16)을 적용하는 또 다른 구체예를 예시한다. 기능화된 필름(20b)을 제 1 라텍스 층(24b)으로 코팅한다. 광학 베이스 요소(26b), 예를 들면 렌즈를 제 2 라텍스 층(30b)으로 코팅한다. HMA 층(32b)을 제 2 라텍스 층(30b)에 적용한다. 광학 베이스 요소, 라텍스, HMA, 라텍스 및 기능성 필름의 순서로 층들을 갖는 샌드위치(34b)가 형성된다. 열 및 압력을 샌드위치(36b)에 가하여 적층된 광학 요소(10b)를 형성한다.

3층 접착제는 열가소성 또는 열경화성 재료일 수 있는 플라스틱으로 만든 광학 베이스 요소에 적층하는데에 유용하다. 베이스 요소는 폴리우레탄, CR-39, 및 높은 인덱스 폴리(티오)우레탄 또는 에피-술피드, 예를 들면 1.67 및 1.74 재료를 포함하는 어떤 적합한 광학 열경화성 재료로부터 만들어질 수 있다. 플라스틱의 예시 목록은 폴리카보네이트, 열가소성 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리카보네이트의 공중합체, 폴리올레핀, 디에틸렌 글리콜 비스(알릴카보네이트)의 단일중합체 및 공중합체, (메트)아크릴 단량체의 단일중합체 및 공중합체, 티오(메트)아크릴 단량체의 단일중합체 및 공중합체, 우레탄의 단일중합체 및 공중합체, 티오우레탄의 단일중합체 및 공중합체, 에폭시 단일중합체 및 공중합체, 및 에피 황 단일중합체 및 공중합체를 포함한다. 바람직한 구체예에서 광학 베이스 요소는, 예를 들어서, Trivex 또는 에피술피드 단량체와 같은 우레탄의 공중합체로 만들어진, 주조 렌즈를 포함한다.

3층 접착제는 광학 베이스 요소, 예를 들면, 안과용 렌즈의 볼록면이나 아니면 오목면에 적층하는데에 유용하다. 렌즈는 선글래스, 플라노 렌즈, 챙(visors), 처방 (Rx) 렌즈일 수 있다. 이러한 렌즈는 완제품 렌즈(finished lenses)(F), 반제품 렌즈(SF), 프로그레시브 부가 렌즈(PAL), 다초점 렌즈, 단초점 렌즈 및 무한초점 렌즈를 포함할 수 있다. 광학 베이스 요소는 투명하거나, 색을 띠거나 염색될 수 있다.

기능화된 층 지지체는 광학 베이스 요소에 광학 또는 성능 기능을 부여하는 필름을 포함할 수도 있다. 게다가, 기능화된 층 지지체는 적어도 하나의 광학 기능, 적어도 하나의 성능 기능, 또는 이들의 조합을 부여하는 다기능성 필름을 포함할 수 있다. 광학 기능의 예들은 광학 요소들을 편광하고 광색성 가능하게 하는 것을 포함한다. 이러한 기능은 각각 편광된 필름 및 광색성 필름에 의해 실현된다. 편광 재료는 두가지 주요 형태의 두가지 셀룰로스 필름, 즉 셀룰로스 트리아세테이트(TAC) 필름 및 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(CAB) 필름으로 캡슐화된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET) 또는 폴리비닐아세테이트 필름(PVA)으로서 상업적으로 이용가능하다. 다른 기능화된 층 필름은 예를 들어서 WO2006/013250에 기술된 바와 같이 다음 기능들: 반사방지, 하드 코트, 톱 코트, 대전방지, 김서림방지, 또는 얼룩방지(anti-smudge), 또는 미세구조화 필름 중 적어도 한가지를 지니는 PET, 또는 TAC 또는 다른 중합체 기재 필름 재료(COC-환식 올레핀/PC-폴리카보네이트)가 될 수 있다. 이러한 기능들은 톱 코트 필름에 의해 선택적으로 캡핑된 몇개의 층들을 갖는 단단한 멀티 코트(hard multi-coat: HMC) 필름의 형태로 실현된다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 편광 필름은 광학 베이스 요소에 부착되어 편광된 렌즈를 제공한다.

기능화된 층으로 된 요소들은 광학 베이스 요소와 접촉을 위해 지칭된 한 표면을 가질 것이다. 어떤 선택적 전처리 단계들에 이어서, 이 접촉 표면은 광학적 품질과 기능화된 층으로 된 요소들에의 양호한 결합을 달성하도록 적용된 라텍스 접착제의 층을 수용할 것이다. 여러가지 적용 공정들을 이하에 더 상세히 기술하기로 한다. 적용 단계는 라텍스 층을 얇은 고체 라텍스 층이 남도록 건조시키는 것을 수반한다. 건조된 라텍스 층은 광학 품질의 안과용 렌즈와 일치하는 수준으로 색상, 투과성 및 투명성을 나타내기에 충분한 순도의 것일 것이다. 게다가, 라텍스 층은 그것의 표면을 가로질러 균일한 두께를 지닐 것이다. 균일한 두께는 0.01 미크론 내지 0.3 미크론 미만으로 변동하는 일관된 두께를 갖는 층을 말한다.

본 발명에서 사용될 수 있는 이러한 요건을 충족하는 라텍스 재료는 폴리우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, 및 코어/쉘 라텍스를 포함한다. 예를 들면, Zeneca에 의한 명칭 아크릴 latex A-639 하에 시판되는 아크릴 라텍스와 같은 (메트)아크릴 라텍스, Baxenden에 의해 명칭 W-213, W-240 및 W-234 하에 시판되는 라텍스와 같은 폴리우레탄 라텍스, 또는 이 시판품을 기재로 한 폴리우레탄 라텍스, 또는 Momentive에 의해 시판되는 A-1100 (감마-아미노프로필트리에톡시실란)과 같은 실란 기재 라텍스. 바람직하게는, 폴리우레탄 라텍스가 본 발명의 실시에서 이용되고, 더 구체적으로는 US 5,316,791에 기술된 것과 같은 라텍스이다. 다른 바람직한 라텍스는 U.S. 특허 6,503,631 및 US 6,489,028에 기술된 것들과 같은 코어/쉘 라텍스이다. 다른 바람직한 라텍스는 부틸아크릴레이트 또는 부틸(메트)아크릴레이트와 같은 알킬(메트)아크릴레이트이다.

라텍스 재료는 그것의 유동학적, 기계적 또는 광학적 성질을 조절하기 위해 선택적으로 첨가제와 배합될 수 있다. 예를 들면, U.S. 6,562,466에 기술된 바와 같이 기능화된 층으로 된 지지체에의 접착을 촉진하기 위해 라텍스 재료에 커플링제를 첨가할 수도 있다. 라텍스 재료는 예를 들면, EP 1161512, U.S. 6,770,710 및 U.S. 6,740,699에 기술된 바와 같이, 화장용 또는 광색성 염료 또는 색 염료 또는 대전방지 재료와 같은 기능성 재료를 포함할 수도 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 이러한 요건을 충족하는 HMA 재료는 폴리우레탄계 HMA 재료를 포함한다. 이들 재료는 고분자량 폴리우레탄의 수성 음이온성 분산물로서 특징지어진다. HMA의 한가지 형태는 Bayer로부터 상업적으로 입수되며 Dispercoll® U 42 및 A-8758로 언급된다. Bond Polymers International LLC는 본 발명에서 사용가능한 두가지 수계 폴리우레탄 분산물, 즉 Bondthane® UD-104 및 Bondthane® UD-108을 판매하였다. HMA 재료는 그것의 유동학적, 기계적 또는 광학적 성질을 조절하기 위해 선택적으로 첨가제와 배합될 수 있다. 예를 들면, 콜로이달 실리카와 같은 첨가제가 경도 및 내구력을 개선하기 위해 가교결합을 용이하게 하기 위해 HMA 조제물에 첨가될 수 있다. 적합한 콜로이드는 H₂0 중의 LUDOX® SM-30 콜로이달 실리카, 30 wt. % 현탁액이 될 수 있다. HMA 중의 콜로이드의 백분률은 1-20 wt %의 범위일 수 있고 바람직한 범위는 2-10 wt%이다. 본 발명에서 HMA 재료는 또한 핫 멜트 접착제를 조제하기 위한 어떤 공지의 중합체도 될 수 있으며, 바람직하게는 열가소성 중합체이다. 따라서, HMA 중합체는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리우레탄/우레아, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에스테르, 폴리에스테르아미드, 폴리(옥사졸린) 및 폴리(메트)아크릴 시스템 중에서 선택될 수 있다. 적합한 폴리올레핀은 구체적으로 US 특허 5,128,388에 개시되어 있다. 바람직한 폴리올레핀은 폴리스티렌 블록, 폴리부타디엔 블록, 폴리이소프렌 블록 또는 에틸렌-부틸렌 공중합체 블록을 포함하는 블록 엘라스토머와 같은 블록 열가소성 엘라스토머이다. 게다가, 어떤 종류의 UV/열경화성 HMA 또는 UV/열경화성 단량체와의 HMA 블렌드 접착제 층들이 본 발명에서 제 2 접착제 층으로서 사용될 수 있다. 본 발명에서, 바람직한 HMA는 열-활성화 폴리우레탄 접착제, UV 경화성 HMA, 및 열경화성 HMA로부터 선택된다. 더 구체적으로는, 1.5 MPa보다 높은 모듈러스를 제공하는 핫 멜트 접착제 층을 사용하여 더 양호한 결과가 얻어진다.

다음의 실시예들은 TAC 편광된 필름과 1.74의 굴절지수를 갖는 에피술피드 렌즈 재료를 이용한다. 더 구체적으로는, 더 구체적으로는, TAC 필름은 PVA 편광된 층을 포함하는데, 이것은 두개의 TAC 층 사이에 샌드위치되어 PVA가 TAC 외부 층들 내에 보호되어 넣어진 단일 필름을 형성한다.

실시예 1

TAC 편광된 필름을 먼저 열성형하여 1.74의 지수를 갖는 에피-황 렌즈 재료의 앞면에 가까운 커브로 하였다. TAC 편광 필름의 볼록면(앞면)을 부식 용액(10% NaOH)으로 세척하고 이어서 DI 물로 헹군 다음, W-234 재료 기재의 라텍스를 필름 상에 스핀코팅하였다. 라텍스 층을 건조시킨 후, Bond Polymer Inc.로부터의 UD104의 HMA 용액을 라텍스의 상단에 스핀코팅하고 60℃에서 2분 동안 경화 건조시켰다. 같은 제 1 라텍스의 제 3 층을, 부식 세척 및 헹굼과 같은 필름 상의 라텍스의 같은 조건에서 볼록면(앞면) 1.74 렌즈에 적용시켰다.

마지막으로, 건조된 이중 접착제 층 코팅된 필름을 그 다음 라텍스 코팅된 1.74 에피-황 렌즈에 렌즈 지지체 및 팽창성 규소 멤브레인을 갖는 작은 핫 프레스 어큐뮬레이터 장치로 적층시켰다. HAM-라텍스 접착제 층으로 덮힌 필름의 볼록면은 라텍스 층으로 덮힌 렌즈의 볼록면과 접촉해 놓인다.

압력을 30 PSI로 서서히 증가시켜 120 ℃의 경화 온도에서 5 분 동안 필름과 렌즈 사이의 충분한 접촉을 달성시킨다.

적층 후, 얻어진 편광된 렌즈는 렌즈와 필름 사이에 매우 양호한 접착을 가졌다. 심한 Rx 표면처리, 윤내기 및 습식 가장자리 절단 후에도 층분리가 없다. 적층 후 필름과 렌즈 사이의 접착력을 다음의 표 1A에 나타낸 바와 같이 Instron 장치에 의해 측정하였다.

실시예 2-4

실시예 1을 반복하되 1.74 렌즈를 그 위에 라텍스를 적용하기 전에 화학처리와 및 코로나, 플라즈마 및 UV로부터 선택된 한가지 다른 처리에 의해 전처리하였다. 얻어진 렌즈는 다음의 표 1A에 나타낸 바와 같이 필름과 렌즈 사이에 훨씬 더 강한 박리력을 갖는다.

실시예 5

실시예 2를 반복하되 UD 104의 대신에 UD 108 HMA를 사용하였다. 얻어진 렌즈는 다음의 표 1A에 나타낸 바와 같이 필름과 렌즈 사이에 허용가능한 박리력을 갖는다.

실시예 6

실시예 5를 반복하되 하나의 라텍스 층을 TAC 필름 상에 적용시키고 제 2 (HMA) 및 제 3 (라텍스)의 접착제 층들을, 라텍스와 HMA를 적용시키기 전에 UV에 의해 전처리된 1.74 렌즈 상에 적용시켰다. 얻어진 렌즈는 다음의 표 1A에 나타낸 바와 같이 필름과 렌즈 사이에 허용가능한 박리력을 갖는다.

표 1A

1.74 렌즈 재료 상에 필름 적층을 위한 3개 접착제 층 시스템의 실시예

비교예 1

실시예 1을 반복하되 1.74 렌즈는 라텍스 접착제 층이 없었고 부식 세척되었다. 얻어진 렌즈는 렌즈와 필름 사이에 매우 불량한 접착을 갖는다. 필름은 표 1B에 나타낸 바와 같이 손으로 렌즈로부터 쉽게 박리될 수 있다.

비교예 2

실시예 1을 반복하되 1.74 렌즈는 라텍스 접착제 층이 없었고 UV에 의해서만 전처리되었다. 얻어진 렌즈는 렌즈와 필름 사이에 매우 불량한 접착을 갖는다. 필름은 손으로 렌즈로부터 쉽게 박리될 수 있다.

비교예 3

비교예 1을 반복하되 UD 104의 대신에 Bond Polymer Inc.로부터의 UD 108 HMA를 사용하였다. 얻어진 렌즈는 렌즈와 필름 사이에 매우 불량한 접착을 갖는다. 필름은 표 1B에 나타낸 바와 같이 손으로 렌즈로부터 쉽게 박리될 수 있다.

비교예 4

실시예 1을 반복하되 렌즈 표면에 적용된 라텍스를 UD 104의 HMA 층으로 대체하였다. 필름과 렌즈 사이에 3개 접착제 층들이 있을지라도, 얻어진 렌즈는 렌즈와 필름 사이에 매우 불량한 접착을 갖는다. 필름은 손으로 렌즈로부터 쉽게 박리될 수 있는데, 3개 층 시스템이 표 1B에 나타낸 바와 같이 최상의 접착을 가져오도록 필름과 렌즈 사이에 라텍스/HMA/라텍스이어야 하기 때문이다.

비교예 5

실시예 2를 반복하되 필름과 렌즈 사이에 HMA가 없었다. 필름과 렌즈가 둘다 라텍스로 코팅되었고 1.74 렌즈도 UV에 의해 전처리되었을지라도, 얻어진 렌즈는 렌즈와 필름 사이에 매우 불량한 접착을 갖는다. 필름은 손으로 렌즈로부터 쉽게 박리될 수 있는데, 표 1B에 나타낸 바와 같이 UD 104 또는 UD108의 HMA 층이 없기 때문이다.

표 1B

1.74 렌즈 재료 상에 필름 적층을 위한 3개 접착제 층 시스템의 비교예

실시예 7

실시예 5를 반복하되 PC (열가소성 폴리카보네이트) 렌즈를 사용하였다. 얻어진 렌즈는 표 2에 나타낸 바와 같이 렌즈 위에 라텍스 층이 없는 렌즈와 비교하여 필름과 렌즈 사이에 훨씬 더 강한 박리력을 갖는다.

비교예 7

실시예 7을 반복하되 PC 렌즈는 그 위에 라텍스 접착제가 없었다. 얻어진 렌즈는 표 2에 나타낸 바와 같이 렌즈 위에 라텍스 층을 갖는 렌즈와 비교하여 필름과 렌즈 사이에 훨씬 덜한 박리력을 갖는다.

실시예 8

실시예 1을 반복하되 1.74 렌즈 재료를 대치하여 Trivex® 렌즈를 사용하였다. 결과된 적층 렌즈는 표 2에 나타낸 바와 같이 렌즈 위에 라텍스 층이 없는 렌즈와 비교하여 필름과 렌즈 사이에 훨씬 더 강한 박리력을 갖는다.

비교예 8

실시예 8을 반복하되 Trivex 렌즈는 그 위에 라텍스 접착제가 없었다. 얻어진 렌즈는 표 2에 나타낸 바와 같이 렌즈 위에 라텍스 층을 갖는 렌즈와 비교하여 필름과 렌즈 사이에 훨씬 덜한 박리력을 갖는다.

표 2

PC 와 Trivex 렌즈 재료 상에 3층 접착제 대 2층 접착제의 실시예

상기 실시예들에 의해 볼 수 있는 바와 같이, 접착제 시스템은 적층에 의해 편광된 렌즈를 제공한다. 접착제 시스템의 여러가지 층들이 고르게 적용될 수 있기 때문에, 결과된 편광된 렌즈는 우수한 광학 성질을 갖는다. 접착제 시스템은 또한 HC 또는 HMC 필름 적층 또는 기능성 필름 적층 등과 같은 어떤 종류의 앞면 또는 뒷면 필름 적층으로도 사용될 수 있다. 3개-접착제 층 시스템은 1.74 에피술피드 렌즈 및 Trivex 렌즈에 대한 바람직한 해결책이며, 모든 다른 기판 재료에 대해 매우 잘 작용한다.

본 방법에 따르면, 각 라텍스는 나중에 스핀 코팅에 의해 액체 단계에서 적용될 때 렌즈와 필름에 결합하는 보조 접착제(co-adhesive)로서 작용한다. 라텍스/HMA/라텍스 층들은 렌즈 또는 필름 상에 함께 적층될 수 없다. HMA는 주 적층 접착제로서 역할을 하기 위해 적층 단계에 들어갈 때 노출되어 남아야 한다.

TRIVEX®는 PPG Industries(펜실바니아 피츠버그)의 등록상표이다. TRIVEX는 몰드에서 주조되고 열에 의해 경화되는 우레탄계 프레폴리머이다.

적합한 에피술피드 화합물은 중합성 조성물인 폴리에피술피드 단량체이다. 예를 들면, EP 942 027, U.S. 특허 5,945,504, 및 EP 761,665에 개시된 디에피술피드 단량체가 사용될 수 있다.

렌즈 또는 편광된 필름에 잘 결합하는 어떤 적합한 광학 등급 라텍스도 사용될 수 있다. 두가지 다른 라텍스 조성물이 사용될 수 있는 한편, 같은 라텍스를 사용함으로써 양호한 결과가 얻어졌다. 각 라텍스 층 두께는 0.5 미크론 내지 6 미크론이 될 수 있고, 바람직한 두께는 1 미크론 내지 3 미크론이다.

본 발명에서 사용될 수 있는 이러한 요건을 충족하는 라텍스 재료는 폴리우레탄 라텍스, 아크릴 라텍스, 및 코어/쉘 라텍스를 포함한다. 예를 들면, Zeneca에 의한 명칭 Acrylic latex A-639 하에 시판되는 아크릴 라텍스와 같은 (메트)아크릴 라텍스, Baxenden에 의해 명칭 W-213, W-240 및 W-234 하에 시판되는 라텍스와 같은 폴리우레탄 라텍스, 또는 이 시판품을 기재로 한 폴리우레탄 라텍스. 바람직하게는, 폴리우레탄 라텍스가 본 발명의 실시에서 이용되고, 더 구체적으로는 US 5,316,791에 기술된 것과 같은 라텍스이다. 다른 바람직한 라텍스는 U.S. 특허 6,503,631 및 US 6,489,028에 기술된 것들과 같은 코어/쉘 라텍스이다. 다른 바람직한 라텍스는 부틸아크릴레이트 또는 부틸(메트)아크릴레이트와 같은 알킬(메트)아크릴레이트이다.

라텍스 재료는 그것의 유동학적, 기계적 또는 광학적 성질을 조절하기 위해 선택적으로 첨가제와 배합될 수 있다. 예를 들면, 기능화된 층으로 된 지지체에의 접착을 촉진하기 위해 라텍스 재료에 커플링제를 첨가할 수도 있다. 라텍스 재료는 예를 들면, EP 1161512, U.S. 6,770,710 및 U.S. 6,740,699에 기술된 바와 같이, 화장용 또는 광색성 염료 또는 색 염료 또는 대전방지 재료와 같은 기능성 재료를 포함할 수도 있다.

대안으로, 선택적인 실란 접착제가 렌즈 또는 편광된 필름을 초기에 코팅하기 위에 사용될 수 있고, Momentive Performance Materials of Friendly, WV로부터 이용가능한 Silquest A-1100 실란과 같은 유기 기능성 실란 에스테르가 사용될 수 있다. 실란 접착제 층은 0.5 미크론 미만 두께이어야 한다.

라텍스 또는 실란 접착제에 잘 결합하는 어떤 적합한 광학 등급 HMA도 사용될 수 있다. HMA 층 두께는 2 미크론 내지 20 미크론이 될 수 있고, 바람직한 두께는 4 미크론 내지 14 미크론이다. 또 다른 예는 Bond Polymer International Corp., Seabrook, N.H.로부터 이용가능한 BONDTHANE® UD-104 및 UD-108이다. UD- 104 및 UD-108은 접착제 용도를 위한 물 기재 폴리우레탄 분산물이다.

폴리우레탄 접착제는 폴리우레탄 렌즈와 잘 작용하는 한편, 그것들은 에피술피드 재료에 잘 부착하지 않는다. 렌즈 재료에서 황은 결합을 방해한다. 따라서, 렌즈 위에 라텍스 층을 제공함으로써, 수용 표면에 HMA와의 양호한 접착이 제공된다.

열과 압력을 조합하는 어떤 광학 등급의 핫 프레스 공정도 이용될 수 있다. 예를 들면, 적합한 공정은 FSL, BST, FST, 및 Mars 장치로의 적층을 포함한다. 주어진 실시예에서, FSL이 이용되었다.

박리력 측정을 위해 사용된 장치는 로드 셀: 100N을 갖는 Instron 모델 3365이다. 최대 시험 방법: 속력 = 2.54mm/min; 폭 = 25.4mm: 두께 = 0.19mm; 및 최대 길이 = 50mm; 최소 길이 = 14mm.

샘플 제조: 1. 박리력 샘플은 박리력 시험의 용이성을 위해 적층에 앞서 렌즈의 가장자리에 스카치 테이프 19mm 폭의 조각을 붙임으로써 제조한다. 다음에, HMA 접착제 시스템을 갖는 필름을 렌즈에 적층시켰다. 적층 후 대략 24 시간 후, 렌즈의 사전에 테이프 붙인 부분에 90 도 각도로 적층된 렌즈를 가로질러 25.4mm 스트립을 절단한다.

렌즈 제조, 접착제 및 필름에 대해 거기서 사용된 재료 및 그것의 가공 방법에 대한 바람직한 구체예를 기술하였으나(예시를 의도하며 제한은 아님), 상기 가르침에 비추어 당업자는 변형 및 변경을 행할 수 있음이 주목된다. 그러므로 개시된 본 발명의 특정 구체예에서 변화가 행해질 수 있고 이것은 첨부 특허청구범위에 개략한 바와 같이 본 발명의 정신과 범위 내에 있다. 본 발명을 특허법에 의해 요구되는 상세한 설명 및 요소로 기술하였는 바, 특허청구되고 특허증에 의해 보호되기 원하는 것은 첨부 특허청구범위에서 제시되어 있다.

Claims

광학 베이스 요소; 및
광학 베이스 요소에 직접 붙여져 기능화된 광학 요소를 형성하는 적어도 하나의 기능성 층을 포함하는 기능화된 층 구조물을 포함하는 기능화된 광학 요소로서,
광학 요소는 (i) 상기 기능화된 층 구조물의 표면에 배치된 라텍스 접착제의 층, (ii) 상기 광학 베이스 요소의 표면에 배치된 라텍스 접착제의 제 2 층, 및 (iii) 상기 라텍스 층들 사이에 배치되어 광학 품질을 유지하면서 광학 베이스 요소 위에 기능화된 층 구조물을 영구적으로 보유하는 3층 접착제를 형성하는 핫 멜트 접착제의 층을 포함하는 3층 접착제 구조물을 더 포함하는, 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 상기 라텍스 접착제 층들은 아크릴 라텍스, (메트)아크릴 라텍스, 폴리우레탄 라텍스, 코어/쉘 라텍스, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 2 항에 있어서, 상기 라텍스 층은 광학 품질을 제공하도록 전부 균일한 두께를 갖는 0.5 미크론 내지 6 미크론 두께의 건조한 고체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 2 항에 있어서, 상기 라텍스 층은 광학 품질을 제공하도록 전부 0.5 미크론 미만으로 변동하는 균일한 두께를 갖는 1.0 미크론 내지 3.0 미크론 두께의 건조한 고체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 상기 핫 멜트 접착제 층은 하나 이상의 열-활성화 폴리우레탄 접착제; UV 경화성 HMA, 및 열경화성 HMA를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 상기 핫 멜트 접착제 층은 하나 이상의 중합체 HMA, 열가소성 중합체 HMA, 및 콜로이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 상기 핫 멜트 접착제 층은 열-활성화 폴리우레탄 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 상기 핫 멜트 접착제 층은 1.5 MPa보다 높은 모듈러스를 갖는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 7 항에 있어서, HMA층은 광학 품질을 제공하도록 전부 균일한 두께를 갖는 2.0 미크론 내지 20 미크론의 건조한 고체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 8 항에 있어서, HMA층은 광학 품질을 제공하도록 전부 1.0 미크론 미만으로 변동하는 균일한 두께를 갖는 4 미크론 내지 14 미크론의 건조한 고체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 기능화된 층 구조물은
광학 기능 층;
광학 구조화 층;
Fresnel 렌즈 구조;
편광 층;
광색성 층;
하드 코트 층;
톱 코트 층;
김서림 방지 층;
얼룩방지 층;
반사방지 층; 및
대전방지 층으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 기능화된 층 구조물은 편광 필름 단독을 나타내거나 또는 열가소성 재료 또는 셀룰로스 유도체 재료로 구성되는 두개의 동일하거나 다른 층들 사이에 샌드위치되어 있는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 광학 베이스 요소는 완제품 렌즈, 반제품 렌즈, 프로그레시브 렌즈, 무한초점 렌즈, 플라노 렌즈, 단초점 렌즈, 및 다초점 렌즈로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 광학 베이스 요소는 우레탄계 프레폴리머 또는 에피술피드 단량체로 만든 광학 베이스 요소인 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
제 1 항에 있어서, 광학 베이스 요소는 주조 렌즈이고, 기능화된 층 구조물은 편광 필름을 포함하고 라텍스 층은 폴리우레탄 라텍스 접착제이고, HMA는 폴리우레탄 HMA이고, 이것들은 총체적으로 적층된 편광된 안과용 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소.
광학 베이스 요소를 제공하는 단계;
적어도 하나의 기능성 층을 포함하는 기능화된 층 구조물을 제공하는 단계;
라텍스 접착제의 층을 상기 기능화된 층 구조물의 한 표면 상에 제 1 코팅하는 단계;
라텍스 접착제의 층을 상기 광학 베이스 요소의 한 표면 상에 제 2 코팅하는 단계;
핫 멜트 접착제의 층을 건조된 라텍스 접착제 층들 중 하나에 제 3 코팅하는 단계; 그리고
기능화된 층 구조물을, 광학 베이스 요소의 표면과 접촉하여 상기 라텍스 층들 사이의 제 2 HMA 코팅 층과 함께 광학 베이스 요소에 대해 핫 프레스하는 단계를 포함하여, 높은 접착제 강도를 갖는 광학 품질의 3층 접착제 라멜라를 함유하는 기능화된 광학 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 기능화된 광학 요소의 제조 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 제 2 코팅 단계에 앞서, 광학 요소를 적어도 부식 처리, 및 선택적으로 UV 처리, 플라즈마 처리 또는 코로라 처리로 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 제 1 코팅 단계는 액체 폴리우레탄 라텍스 접착제를 스핀 코팅하여 0.5 미크론 내지 6 미크론의 최종 건조 두께로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 제 2 코팅 단계는 액체 폴리우레탄 HMA를 스핀 코팅하여 2 미크론 내지 20 미크론의 최종 건조 두께로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서, 기능화된 층 구조물은
광학 기능 층;
광학 구조화 층;
Fresnel 렌즈 구조;
편광 층;
광색성 층;
하드 코트 층;
톱 코트 층;
김서림 방지 층;
얼룩방지 층;
반사방지 층; 및
대전방지 층으로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 기능화된 층 구조물은 편광 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 광학 베이스 요소는 완제품 렌즈, 반제품 렌즈, PAL 렌즈, 무한초점 렌즈, 플라노 렌즈, 단초점 렌즈, 및 다초점 렌즈로 구성되는 군으로부터 선택된 열가소성 광학 베이스 요소인 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 광학 베이스 요소는 완제품 렌즈, 반제품 렌즈, PAL 렌즈, 무한초점 렌즈, 플라노 렌즈, 단초점 렌즈, 및 다초점 렌즈로 구성되는 군으로부터 선택된, 우레탄계 프레폴리머 또는 에피술피드 단량체로 만든 광학 베이스 요소인 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 광학 베이스 요소는 주조 렌즈이고, 기능화된 층 구조물은 총체적으로 적층된 편광된 안과용 렌즈를 형성하는 편광 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.