KR20170008677A

KR20170008677A - 전자기파 차단용 광학 조성물 및 이로부터 광학 렌즈의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170008677A
Application number: KR1020160087005A
Authority: KR
Inventors: 김근식; 최연탁
Original assignee: 케이에스랩(주); 김근식
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2017-01-24

Abstract

본 발명은 폴리우레탄계 열경화성 수지 조성물과 근적외선 흡수제의 혼합물을 포함하는 근적외선 차단용 광학 조성물로서, (1) 액상(I)로서 폴리이소시아네이트 화합물 중 적어도 1종; (2) 액상(II)로서 폴리올 또는 폴리티올 화합물 중 적어도 1종; 및 (3) 800 내지 1000 nm 부근에서 5% 미만의 높은 근적외선 흡수능을 갖는 근적외선 흡수제를 포함하는 근적외선 차단용 광학 조성물, 및 이를 이용한 근적외선 차단 안경렌즈의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 광학 조성물로부터 얻어진 안경렌즈는 근적외선을 효과적으로 차단하여 망막의 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

전자기파 차단용 광학 조성물 및 이로부터 광학 렌즈의 제조 방법{Optical compositions for blocking electromagnetic wave and method of preparing optical lens therefrom}

본 발명은 전자기파 차단용, 특히 400 nm 이하의 자외선 및/또는 800~1000 nm의 파장 영역에서 근적외선을 차단할 수 있는 광학수지 조성물을 이용한 광학 조성물 및 이의 제조 방법 등에 관한 것이다.

광학 조성물로 제조되는 안경 또는 선글라스는 시력의 교정뿐만 아니라, 자외선이나 적외선과 같은 유해한 광선으로부터 눈을 보호하는 역할도 수행하고 있다.

자외선은 인간의 수정체를 통과하면 단백질을 변성시켜 시력저하를 유도한다. 따라서, 자외선으로부터 안구를 보호하지 않으면 여러 안염들을 일으킬 수 있으며 결막과 각막에 심각한 손상을 입힐 수도 있다. 최근에는 오존층이 파괴되면서 자외선이 강해지고 있기 때문에 20~40대 젊은 세대 사이에도 백내장의 빈도가 점점 늘어나고 있다. 이에 가장 큰 원인은 젊은 세대들이 등산과 낚시, 조깅 등 야외활동이 늘면서 자외선 노출 빈도가 높아졌기 때문인 것으로 생각되고 있다.

반면에, 근적외선(near IR wavelength light; NIR)은 태양의 복사열에 가장 가까운 적외선 파장(800nm ~ 1500nm)을 말하며 공기를 가열하지 않고 물체에만 열 파장을 전달하는 광선을 말한다. 근적외선은 눈에 초점이 맺히며 강도를 10만배 증가시켜 망막을 손상시킨다고 알려져 있다.

적외선 및 자외선을 차단하기 위한 선글라스에는 적외선의 투과를 저지하는 적외선 흡수제 또는 자외선의 투과를 저지하는 자외선 흡수제를 첨가하는 방법이 적용되고 있다(예를 들면 일본 특허공개공보 제2007-271744호, 제2000-007871호).

특히, 일본 특허공보 제5166482호에는 근적외선 영역인 800~1000 nm의 파장 영역에 투과율을 약 5% 이하로 근적외선을 차단할 수 있는 광학수지 조성물에 대하여 기술되어 있다. 이러한 기술문헌에는 폴리카보네이트로 수지에, 800nm ~850nm의 파장 영역의 범위내의 프탈로시아닌계 색소(A), 950nm ~1000nm의 파장 영역의 범위내의 프탈로시아닌계 색소(B) 및 875nm ~925nm의 파장 영역의 범위내의 프탈로시아닌계 색소(C)를 특정의 비율로 혼합하고, 상기 수지와 함께 용융해 사출하여 한 것을 특징으로 하는 안경 렌즈의 제조 방법 및 이로부터 제조된 안경렌즈에 대하여 공개되어 있다.

상기 일본 특허공보 제5166482호에 의하면, 사용할 수 있는 수지는 투명성이 우수한 것이면 특히 그 재료는 묻지 않는다고 하면서, 디에틸렌글리콜 비스-알릴 카보네이트(CR-39), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 메틸 메타아크릴레이트(MMA) 등을 예시하고 있으며, 특히 폴리카보네이트(PC)가 바람직하다고 제시하고 있다. 하지만, 이러한 공지 문헌에 제시한 디에틸렌글리콜 비스-알릴 카보네이트(CR-39)는 열경화성 수지로서, 열가소성 수지인 폴리카보네이트(PC)와 그 성질이 서로 상이하고, 이를 용융 해 금형내의 캐비티에 사출 성형할 수 없는데도 다른 열가소성 수지와 대등하게 언급하고 있을 뿐이다.

열가소성 수지인 폴리카보네이트(PC)는 250℃이상의 고온으로 용융 할 수 있는 수지이지만, 근적외선 흡수제로서 알려진 프탈로시아닌계는 이러한 열가소성 수지와 함께 사출 성형할 때, 열분해될 수 있는 우려가 있다. 또한, 흡수제는 이미 분자량이 결정된 폴리카보네이트의 용융된 고점도의 수지에 균일하게 분포되기가 어려운 단점 등이 있다. 따라서 프탈로시아닌계를 사용하여 적외선 차단용 광학수지 조성물을 제조하기 위해서는 프탈로시아닌계가 열분해되지 않는 상대적으로 낮은 온도에서 몰드 주입 방식인 주형(注型)중합 반응을 통하여 경화시킬 필요가 있다. 또한 흡수제가 열경화성 수지용 단량체의 조성물을 사용하는 것과 균일하게 혼합될 수 있도록 고분자용 액상 모노머에 혼합하여 열경화시키는 것이 요구된다. 더 나아가, 폴리카보네이트는 안경렌즈로서 복굴절이 있고, 가공시의 열변형이 일어나는 단점이 있다.

본 발명은 폴리우레탄계 열경화성 수지 조성물과 전자기파 흡수제의 혼합물을 포함하는 전자기파 차단용 광학 조성물로서, (1) 액상(I)로서 폴리이소시아네이트 화합물 중 적어도 1종; (2) 액상(II)로서 폴리티올 화합물 중 적어도 1종; 및 (3) 전자기파 흡수제의 하나로서, 800 내지 1000 nm 부근에서 투과율 5% 미만의 높은 근적외선 흡수능을 갖는 근적외선 흡수제;를 포함하는 전자기파 차단용 광학 조성물을 제공함으로써, 종래의 문제점을 해결할 수 있다. 특히, 본 발명은 근적외선 흡수제로서 프탈로시아닌계를 사용하여 열경화성 폴리우레탄 수지와 효과적인 전자기파 차단용 광학 조성물을 제공할 수 있다.

본 발명의 방법에 의하면, 전자기파를 방출하는 태양광에 포함되는 400 nm이하의 자외선과 함께, 800 nm~1000 nm의 근적외선 파장의 영역을 효과적으로 차단할 수 있는 선글라스(안경) 렌즈를 제공하여, 자외선 및 적외선으로부터 시력을 효과적으로 보호할 수 있다.

도 1은, 근적외선 차단 렌즈의 대표적인 UV-VIS-NIR 흡수 스펙트럼으로서, EXP-1)는 UV흡수제만 사용한 경우, EXP-2)는 UV흡수제와 근적외선 흡수제 500ppm를 사용의 경우, EXP-3)는 UV흡수제와 근적외선 흡수제 800ppm를 사용의 경우, EXP-4)는 UV흡수제와 근적외선 흡수제 1000ppm를 사용의 경우이며, 근적외선 흡수능의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2 내지 8은, 각각 본 발명의 실시예 1 내지 7에서 얻어진 렌즈의 UV-Vis-NIR 흡수 스펙트럼으로, 근적외선 흡수능의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9 및 10은, 각각 본 발명의 실시예 8 및 9에서 얻어진 렌즈의 UV-Vis-NIR 흡수 스펙트럼으로, 근적외선 흡수능의 평가 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 다양한 실시예와 함께, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 근적외선 차단 렌즈의 대표적인 UV-VIS-NIR 흡수 스펙트럼의 분석 결과로서, Y축은 광투과율(T%)이고, X축은 파장(nm)을 나타낸다. 도 1의 그래프에서, 최상단의 파란색(EXP-1)의 곡선은 자외선 흡수제를 첨가함으로서 400nm이하의 자외선은 차단되었음을 보여주는 것이다.

또한, 도 1의 나머지 3개의 그래프(EXP-2, EXP-3과 EXP-4)는 자외선 흡수제와 근적외선 흡수제를 같이 사용해서 400~800nm의 가시광선은 일부만 차단되고, 투과율이 10 ~ 20%이상이 되어서 눈으로 볼 수 있도록 한 것이다. 만일, 가시광선의 투과율이 0%이면 해당 렌즈를 착용할 경우 눈이 보이지 않게 되기 때문에, 투과율이 높은 것이 좋은 것이다. 하지만, 근적외선 흡수제를 많이 첨가하면 가시광선도 차단되는 부작용이 있기 때문에, 적당한 범위의 첨가가 필요하게 된다.

특히, 도 1의 3개의 그래프는 근적외선 흡수제를 농도별로 나타낸 그래프로, 아래의 2개(EXP-3과 EXP-4)의 그래프는 근적외선 영역(800~1000nm)에서 투과율이 거의 0%로서, 근적외선을 차단하는 효과가 있다는 것을 보여주며, 본 발명에서 근적외선 흡수제의 적절한 농도의 배합임을 보여 준다.

일반적으로 폴리우레탄계 안경렌즈는 폴리우레탄 성분인 액상(I)인 폴리이소시아네이트와 액상(II)인 폴리올 또는 폴리티올을 혼합하고 탈포(degassing)하여 균일한 광학 조성물을 얻은 다음, 원하는 유리몰드에서 열경화시킨 후 이형하여 제조한다. 이처럼, 액상(I) 및 액상(II)로 별도로 제조하는 이유는 이소시아네이트의 작용기(-NCO)와 폴리올의 작용기(-OH) 또는 폴리티올의 작용기(-SH)는 혼합시 쉽게 중합 반응이 일어나므로 별도로 분리해서 보관하여야 하기 때문이다. 또한, 렌즈 중합시 두 가지 액을 혼합하여 바로 몰드에 주입 후 경화 프로그램에 의해서 중합하여야 렌즈형태로 수지를 얻을 수가 있기 때문입니다. 따라서 액상(I)과 액상(II)는 별도로 제조하여 보관할 필요가 있다.

또한, 폴리우레탄계 근적외선 차단용 안경렌즈는 액상(I)인 폴리이소시아네이트와 액상(II)인 폴리올 또는 폴리티올 외에, 하나 이상의 색소로 혼합된 고체인 근적외선 흡수제를 포함하게 된다. 하지만, 근적외선 흡수제는 고체이기 때문에, 사전에 흡수제를 액상(I)에서 사용된 폴리이소시아네이트에 균일하게 혼합하여 균일한 흡수제 용액을 제조할 필요가 있다.

한편, 자외선은 가시광선 영역(400~800 nm)보다 단파장에 있는 것이므로, 이러한 단파장만을 차단하면 되기 때문에, 이를 위하여 당업계에서 공지된 자외선 흡수제가 광학 조성물에 혼합하여 사용되고 있다. 반면에, 적외선 흡수제는 자외선 흡수제와 다르게, 가시광선 영역보다 장파장 영역에 있기 때문에, 이를 무조건 차단하면 가시광선 영역도 차단되므로, 특별한 흡수제를 사용하여야 할 것이다. 특히, 근적외선 흡수제는 가시광선의 일부만 차단하고 투과율을 20% 이상이 되도록 세밀하게 조절할 필요가 있다.

본 발명의 한 양태로서, 본 발명은 폴리우레탄계 열경화성 수지 조성물과 전자기파 흡수제의 혼합물을 포함하는 전자기파 차단용 광학 조성물로서,

(1) 액상(I)로서 폴리이소시아네이트 화합물 중 적어도 1종;

(2) 액상(II)로서 폴리올 또는 폴리티올 화합물 중 적어도 1종; 및

(3) 전자기파 흡수제의 하나로서, 800 내지 1000 nm 부근에서 투과율 5% 미만의 높은 근적외선 흡수능을 갖는 근적외선 흡수제;

를 포함하는 전자기파 차단용 광학 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양태로서, 상기 폴리이소시아네이트 화합물은 자일릴렌디이소시아네이트(XDI), 2,5(6)-비스(이소시아네이트메틸)-비시클로[2,2,1]헵탄(NBDI), 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 디시클로헥실 메탄 디이소시아네이트(H12MDI) 및 지방족이소시아네이트의 뷰렛(biuret)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다른 양태로서, 상기 폴리티올 화합물은 2,3-비스(2-메르캅토에틸티오)-프로판-1-티올 (GST), 펜타에리트리톨테트라키스(메르캅토프로피오네이트) (PEMP), 1,3-비스(2-메르캅토에틸티오)프로판-2-티올 (MET) (3,6,10,13-테트라티아펜타데칸-1,8,15-트리티올)(SET), 2-(2-메르캅토에틸티오)프로판-1,3-디티올(GMT), 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸(DMDDU)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 상기 근적외선 흡수제는 구조가 다른 복수의 프탈로시아닌계 색소의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 복수의 프탈로시아닌계 색소는 각각 (1) 800 nm~850 nm의 파장 영역, (2) 875 nm~925 nm의 파장 영역, 및 (3) 950 nm~1000 nm의 파장 영역의 범위내에 투과율 10% 미만의 분광 투과율 곡선의 극소치를 갖는 색소인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 추가의 다른 양태로서, 본 발명은 400 nm 이하의 자외선 흡수능을 가지면서, 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 자외선 흡수제를 추가로 포함할 수 있다:

2-(2＇-히드록시-5-메틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)-5-클로로-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3'-t-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-5'-t-부틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-5'-t-옥틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2,4-디히드록시벤조페논; 2-히드록시-4-메톡시벤조페논; 2-히드록시-4-옥틸옥시벤조페논; 4-도데실옥시-2-히드록시벤조페논; 4-벤조록시-2-히드록시벤조페논; 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논; 및 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논.

본 발명의 추가의 다른 양태로서, 본 발명의 전자기파 차단용 광학 조성물은 전자기파를 차단할 수 있는 미서기창(sliding), 오르내리창(double or single hung) 또는 여닫이창의 창유리에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명의 추가의 다른 양태로서, 본 발명에서 얻어진 전자기파 차단용 광학 조성물로부터 제조된 안경 렌즈에 편광 기능, 조광 기능, 또는 이들 기능의 조합을 추가로 부여할 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 폴리우레탄계 열경화성 수지 조성물과 전자기파 흡수제의 혼합물을 주형 중합에 의하여 성형하여 전자기파 차단용 안경 렌즈를 제조하는 방법으로서,

(1) 폴리이소시아네이트 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 광학 조성물의 액상(I)을 얻는 단계;

(2) 폴리올 또는 폴리티올 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 광학 조성물의 액상(II)을 얻는 단계;

(3) 상기 액상(I)에서 사용된 폴리이소시아네이트에 800 내지 1000 nm 부근에서 투과율 5% 미만의 높은 근적외선 흡수능을 갖는 근적외선 흡수제, 400 nm이하의 자외선 흡수능을 갖는 자외선 흡수제, 또는 이들 모두를 혼합하여 균일한 전자기파 흡수제 용액을 얻는 단계; 및

(4) 상기에서 얻어진 액상(I)의 용액, 액상(II) 및 전자기파 흡수제 용액을 혼합하여 제조된 광학 조성물을 주형 중합에 의하여 중합하는 단계를 포함하는, 안경 렌즈의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에서, 액상(I)의 화합물로 사용되는 폴리이소시아네이트 화합물의 예로는 지방족 폴리이소시아네이트, 지환족 폴리이소시아네이트, 및 방향족 폴리이소시아네이트로 세분할 수 있으며, 각각의 예는 다음과 같다:

i) 에틸렌디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 옥타메틸렌디이소시아네이트, 노나메틸렌디이소시아네이트, 2,2'-디메틸펜탄디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥산디이소시아네이트, 데카메틸렌디이소시아네이트, 부렌디이소시아네이트, 1,3-부타디엔-1,4-디이소시아네이트, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,6,11-운대카트리이소시아네이트, 1,3,6-헥사메틸렌트리이소시아네이트, 1,8-디이소시아네이트-4-이소시아네이트메틸옥탄, 2,5,7-트리메틸-1,8-디이소시아네이트-5-이소시아네이트 메틸옥탄, 비스(이소시아네이트에틸)카아보네이트, 비스(이소시아네이트에틸)에테르, 1,4-부틸렌글리콜디프로필에테르-W,W'-디이소시아네이트, 리딘디이소시아네이트 메틸에스테르, 리딘트리이소시아네이트, 2-이소시아네이트에틸-2,6-디이소시아네이트헥사노에이트, 2-이소시아네이트프로필-2,6-디이소시아네이트헥산오에이트, 크실리렌디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트에틸)벤젠, 비스(이소시아네이트프로필)벤젠, α,α,α',α'-테트라메틸크실리렌디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트부틸)벤젠, 비스(이소시아네이트메틸)나프탈렌, 비스(이소시아네이트메틸)디페니에테르, 비스(이소시아네이트에틸)프탈레이트, 메시틸리렌트리이소시아네이트, 2,6-디(이소시아네이트메틸)푸란, 등의 지방족 폴리이소시아네이트,

ii) 이소포론디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트메틸)시클로헥산, 디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 시클로헥산디이소시아네이트, 메틸시클로헥산디이소시아네이트, 디시클로헥실디메틸메탄디이소시아네이트, 2,2'-디메틸디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 비스(4-이소시아네이트-n-부틸리덴)펜타에리트리톨, 다이머산디이소시아네이트, 2-이소시아네이트메틸-3-(3-이소시아네이트프로필)-5-이소시아네이트메틸-비시클로-2, 2, 1-헵탄, 2-이소시아네이트메틸-3-(3-이소시아네이트프로필)-6-이소시아네이트메틸-비시클로-[2, 2, 1]-헵탄, 2-이소시아네이트메틸-2-(3-이소시아네이트프로필)-5-이소시아네이트메틸-비시클로-[2, 2, 1]-헵탄, 2-이소시아네이트메틸-3-(3-이소시아네이트프로필)-6-이소시아네이트메틸-비시클로-[2, 2, 1]-헵탄, 2-이소시아네이트메틸-3-(3-이소시아네이트프로필)-5-(2-이소시아네이트메틸)-비시클로-[2, 2, 1]-헵탄, 2-이소시아네이트메틸-3-(3-이소시아네이트프로필)-6-(2-이소시아네이트메틸-비시클로-2, 2, 1-헵탄, 2-이소시아네이트메틸-3-(3-이소시아네이트프로필)-5-(2-이소시아네이트메틸-비시클로-2, 2, 1-헵탄, 2-이소시아네이트메틸-3-(3-이소시아네이트프로필)-6-(2-이소시아네이트메틸-비시클로-2, 2, 1-헵탄등의 지환족 폴리이소시아네이트,

iii) 페닐렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 에틸페닐렌디이소시아네이트, 이소프로필페닐렌디이소시아네이트, 디메틸페닐렌디이소시아네이트, 디에틸페닐렌디이소시아네이트, 디이소프로필페닐렌디이소시아네이트, 트리메틸벤젠트리이소시아네이트, 벤젠트리이소시아네이트, 나프탈린디이소시아네이트, 메틸나프탈렌디이소시아네이트, 비페닐디이소시아네이트, 톨루이딘디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 비벤질, 4,4'-디이소시아네이트, 비스(이소시아네이트페닐)에틸렌, 3,3'-디메톡시비페닐-4,4'-디이소시아네이트, 트리페닐메탄트리이소시아네이트, 폴리멜리크 MDI, 나프탈린트리이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4,4'-트리이소시아네이트, 3-메틸디페닐메탄-4,6,4'-트리이소시아네이트, 4-메틸-디페닐메탄-3,5,2',4',6',-펜타이소시아네이트, 페닐이소시아네이트메틸 이소시아네이트, 페닐이소시아네이트에틸이소시아네이트, 테트라히드로나프틸렌디이소시아네이트, 헥사히드로벤젠디이소시아네이트, 헥사히드로디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐에테르디이소시아네이트, 에틸렌글리콜디페닐에테르디이소시아네이트, 1,3-프로필렌글리콜디페닐에테르디이소시아네이트, 벤조페논디이소시아네이트, 디에틸렌글리콜디페닐에테르디이소시아네이트 디벤조푸란디이소시아네이트 카르바졸디이소시아네이트, 에틸카르바졸디이소시아네이트, 디클로카르바졸디 이소시아네이트등의 방향족 폴리이소시아네이트 등.

상기 폴리이소시아네이트 중에서, 메타-자일릴렌디이소시아네이트(XDI), 2,5(6)-비스(이소시아네이트메틸)-비시클로[2,2,1]헵탄(NBDI), 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 디시클로헥실 메탄 디이소시아네이트(H12MDI) 등이 바람직하고, 더 나아가 이소시아네이트의 Biuret 유도체, 삼량체(trimer; 예를들면 폴리이소시아누레이트)유도체들도 사용할 수 있다. 여기서 HDI등의 지방족 Biuret 유도체는 하기 화학식(1)로 표시되는 이소시아네이트 화합물이다.

[화학식(1)]

상기 화학식(1)로 표시되는 뷰렛(Biuret)형태의 이소시아네이트 화합물은 1,2-에틸렌디이소시아네이트, 1,3-프로필렌디이소시아네이트, 1,4-부틸렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,7-헵타메틸렌디이소시아네이트, 1,8-옥타메틸렌디이소시아네이트, 1,9-노나메틸렌디이소시아네이트, 1,10-데카메틸렌디이소시아네이트 등을 원료로 하여 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 이는 얻어진 화합물을 정제하여 사용해도 좋고, 또한 원료 모노머 자체가 혼합되어 있어도 상관없으며, 시판되는 제품인 Bayer사의 Desmodur N100이나 Perstop사의 Tolonate HDB LV를 사용할 수 있다. 또한, 삼량체의 경우도 상기 뷰렛과 같이 상기 원료로 사용하여 용이하게 제조해서 사용할 수 있으며 Vencorex사의 Tolonate HDT LV등과 같이 시판 중인 제품을 이용할 수도 있을 것이다.

또한, 본 발명에서, 액상(II)의 화합물로 사용되는 폴리올은 통상의 폴리우레탄용 폴리올을 사용할 수 있으며, 특히, 폴리티올 화합물로는, 하기와 같은 화합물들이 있다:

1,2-비스(2-메르캅토에틸티오)-3-메르캅토프로판, 트리메틸올프로판 트리스(메르캅토프로피오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(메르캅토프로피오네이트) 이외에, 2,3-비스(2-메르캅토에틸티오)프로판-1-티올, 2-(2-메르캅토에틸티오)-3- [2-(3-메르캅토-2- (2-메르캅토에틸티오)-프로필티오]에틸티오-프로판-1-티올, 2-(2-메르캅토에틸티오)-3-{2-메르캅토-3-[3-메르캅토-2-(2-메르캅토에틸티오)-프로필티오]프로필티오}-프로판-1-티올, 트리메틸올프로판 트리스(메르캅토프로피오네이트, 트리메틸올에탄 트리스(메르캅토프로피오네이트), 글리세롤 트리스(메르캅토프로피오네이트), 트리메틸올클로로 트리스(메르캅토프로피오네이트), 트리메틸올프로판 트리스(메르캅토아세테이트), 트리메틸올에탄 트리스(메르캅토아세테이트, 펜타에리트리톨테트라키스메르캅토프로피오네이트, 펜타에리트리톨테트라키스머캅토아세테이트, [1,4]디티안-2-일-메탄티올, 2-(2-메르캅토-에틸술파닐)-프로판-1,3-디티올, 2-([1,4]디티안-2일메틸술파닐)-에탄티올, 3-(3-메르캅토-프로피오닐술파닐)-프로피오닉애시드 2-하이드록실메틸-3-(3-메르캅토-프로피오닐옥시)-2-(3-메르캅토-프로피오닐옥시메틸)-프로필 에스터, 3-(3-메르캅토-프로피오닐술파닐)-프로피오닉애시드 3-(3-메르캅토-프로피오닐옥시)-2,2-비스-(3-메르캅토-프로피오닐옥시메틸)-프로필 에스터, (5-메르캅토메틸-[1,4]디티안-2-일)-메탄티올, 1,3-비스(2-메르캅토에틸티오)프로판-2-티올(MET), (3,6,10,13-테트라티아펜타데칸-1,8,15-트리티올)(SET), 2-(2-메르캅토에틸티오)프로판-1,3-디티올(GMT), 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸(DMDDU) 등의 폴리티올 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종을 이용할 수도 있다.

본 발명에서는 상기 폴리티올 화합물 중에서도 2,3-비스(2-메르캅토에틸티오)-프로판-1-티올 (GST), 1,3-비스(2-메르캅토에틸티오)프로판-2-티올 (MET) (3,6,10,13-테트라티아펜타데칸-1,8,15-트리티올)(SET), 펜타에리트리톨테트라키스(메르캅토프로피오네이트) (PEMP)가 바람직할 것이다. 더 나아가, 3-비스(2-메르캅토에틸티오)-프로판-1-티올 (GST) 및 펜타에리트리톨테트라키스(메르캅토프로피오네이트) (PEMP)의 혼합물이 더욱 바람직할 것이다.

바람직한 폴리티올 화합물인 2,3-비스(2-메르캅토에틸티오)-프로판-1-티올(GST), 1,3-비스(2-메르캅토에틸티오)프로판-2-티올 (MET), (3,6,10,13-테트라티아펜타데칸-1,8,15-트리티올)(SET), 펜타에리트리톨테트라키스 (메르캅토프로피오네이트)(PEMP), 2-(2-메르캅토에틸티오)프로판-1,3-디티올(GMT), 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸(DMDDU)의 구조는 하기와 같다:

(GST)

(MET)

(SET)

(PEMP)

(GMT)

(DMDDU)

한편, 본 발명에서 액상(I)로서 사용되는 폴리이소시아네이트의 작용기(-NCO)와 액상(II)로서 사용되는 폴리티올의 작용기(-SH)에서 NCO/SH의 작용기의 몰비가 0.5~1.5범위내로 사용하는 것이 바람직하다. 더 나아가, 광학렌즈의 물성을 더욱 좋게 하기 위하여, 0.9~1.1 몰비의 범위가 바람직하며, 1.0 몰비로 사용함이 더욱 바람직하다.

폴리이소시아네이트로서, Biuret(HDI 유도체), HDI, IPDI를 함께 사용할 경우, 이들 비율은 30~40: 20~30: 30~40 중량비로 사용함이 바람직하다. 폴리티올인 경우 GST만 사용하면 1.59~1.60(nD)이상의 고굴절의 수지를 얻을 수 있고, PEMP만을 사용한 경우는 굴절율이 1.55~1.56(nD)이상을 얻을 수 있어서 중굴절 렌즈로 사용이 가능하여 특별히 제한할 필요는 없다. 그러나 내열성 및 백화현상, 황변현상 등을 방지하고 고아베수(39~48) 및 굴절율이 1.59~1.60(nD)인 고굴절 렌즈를 제조하기 위해서는 GST와 PEMP를 적절히 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 그 사용비율은 폴리티올 중 PEMP의 함량이 10~20wt% 범위가 바람직하며, 14~18wt% 범위가 더욱 바람직하다. 이 범위를 벗어난 경우에는 내충격성이 조금 감소되는 경향이 있으며, 20wt%이상의 경우에는 굴절율도 감소하여 적절히 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 렌즈에 이용할 수 있는 근적외선 흡수제 용액은 근적외선 영역(파장 800 내지 1200 nm)에서 극대 흡수를 하는 색소의 용액이면 특별히 한정되지 않을 것이다. 그러나, 프탈로시아닌계 색소는, 근적외선 흡수제로서 잘 알려져 있으며, 다른 분자구조에 기인하여 흡수 파장의 극한값(threshold of absorbing wavelength)이 변화하는 과정도 잘 알려져 있다. 그 때문에, 용도에 따라 흡수 파장의 극한값이 다른 다양한 프탈로시아닌계 색소가 본 발명에서 바람직하다. 근적외선 영역의 흡수를 크게 하기 위해서, 근적외선 흡수제를 적어도 두 종류 이상을 혼합한 용액이 바람직하다. 시판의 프탈로시아닌계 색소의 예로서는, 주식회사 니혼쇼쿠바이 제조의 ‘Excolor IR-시리즈, TXEX-시리즈’, 미쓰이 주식회사 제조의 ‘MIR-369, MIR-389’, 욱성화학(주)의 ‘PANAX’ 제품 등을 이용할 수 있다.

이러한 프탈로시아닌계 흡수제의 종류와 양은, 가시광선 영역의 투과율을 10-20% 이상으로 확보한 상태에 있어서의 분광 투과율 곡선의 변화로부터, 예비실시에 의해 결정할 수 있을 것이다. 예를 들면, 구조가 다른 복수의 프탈로시아닌계 색소를, 일정량의 폴리우레탄 수지용 단량체들의 조성물에 대해서 일정량의 중량 범위의 비율로 적당하게 혼합시켜 얻어진 투광성 수지의 분광 투과율을 곡선을 분석 한다. 프탈로시아닌계 색소의 양이 적은 경우에는, 근적외선 영역에서의 흡수능이 부족하고, 반대로 많은 경우에는 가시광선 영역에서의 투명성이 부족하여 안경렌즈의 성능이 저하되는 문제가 발생할 것이다.

본 발명에서는 800 내지 1000 nm 부근에서 투과율 5% 미만의 높은 근적외선 흡수능을 나타내도록, 복수의 프탈로시아닌계 색소를 선택한다. 이어서, 색소를 일정 범위의 비율로 적당량 추가 또는 증량하고, 얻어진 투광성 폴리우레탄 수지의 분광 투과율 곡선을 반복하여 분석한 다음, 최적인 프탈로시아닌계 색소의 조합과 양을 결정한다.

본 발명에서는 이러한 예비실시를 통하여, 욱성화학(주)에서 시판 중인 다음의 프탈로시아닌계 화합물을 이용할 수 있다:

(1) 800 nm~850 nm의 파장 영역의 범위내에 투과율 10%미만의 분광 투과율 곡선의 극소치를 갖는 프탈로시아닌계 색소(I)로서 PANAX FND-83;

(2) 875 nm~925 nm의 파장 영역의 범위내에 투과율 10% 미만의 분광 투과율 곡선의 극소치를 갖는 프탈로시아닌계 색소(II)로서 PANAX FND-88; 및

(3) 950 nm~1000 nm의 파장 영역의 범위내에 투과율 10% 미만의 분광 투과율 곡선의 극소치를 갖는 프탈로시아닌계 색소(III)으로서, ANAX FND-96.

본 발명에서는 폴리(티오)우레탄조성물 100 kg에 대하여 복수의 프탈로시아닌계 색소를 0.01 내지 100g의 범위로 적당량을 추가하거나 증량하여 색소의 양을 결정하는 예비실시예를 행하였다. 그 결과, 바람직한 색소의 양은 폴리(티오)우레탄조성물 100 kg을 기준으로 하여 약 10 내지 80 g의 범위이다.

한편, 본 발명에서 플라스틱 안경렌즈의 내광성 향상 및 자외선 차단을 위하여 사용된 자외선 흡수제로는, 안경렌즈용 수지 조성물에 사용이 가능한 공지의 자외선 흡수제라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 에틸-2-시아노-3,3-디페닐아크릴레이트, 2-(2＇-히드록시-5-메틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2＇-히드록시-3＇,5＇-디-t-부틸페닐)-5-클로로-2H-벤조트리아졸; 2-(2＇-히드록시-3＇-t-부틸-5＇-메틸페닐)-5-클로로-2H-벤조트리아졸; 2-(2＇-히드록시-3＇,5＇-디-t-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2＇-히드록시-3＇,5＇-디-t-부틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2＇-히드록시-5＇-t-부틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2＇-히드록시-5＇-t-옥틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2,4-디히드록시벤조페논; 2-히드록시-4-메톡시벤조페논; 2-히드록시-4-옥틸옥시벤조페논; 4-도데실옥시-2-히드록시벤조페논; 4-벤조록시-2-히드록시벤조페논; 2,2＇,4,4＇-테트라히드록시벤조페논; 2,2＇-디히드록시-4,4＇-디메톡시벤조페논 등이 단독으로 또는 2종 이상 혼합 사용될 수 있다. 바람직하게는, 400㎚ 이하의 파장역에서 양호한 자외선 흡수능을 가지고, 본 발명의 조성물에 양호한 용해성을 갖는 2-(2＇-히드록시-5-메틸페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 에틸-2-시아노-3,3-디페닐아크릴레이트, 2-(2＇-히드록시-5＇-t-옥틸페닐)-2H-벤조트리아졸이나 2,2＇-디히드록시-4,4＇-디메톡시벤조페논, 2-(2＇-히드록시-3＇,5＇-디-t-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸, 2-(2＇-히드록시-3,5＇-디-t-부틸페닐)-5-클로로-2H-벤조트리아졸, 2-(2＇-히드록시-3＇-t-부틸-5＇-메틸페닐)- 5-클로로-2H-벤조트리아졸, 2,2-디히드록시-4,4＇-디메톡시벤조페논 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 자외선 흡수제는 효과적인 자외선 차단 및 광 안정성을 향상시키기 위하여, 폴리(티오)우레탄조성물 100kg에 대하여, 0.001~10 중량% (10ppm~100,000ppm)의 범위로 포함할 수 있으며, 바람직하게는 0.1~5 중량% (1,000ppm~50,000ppm)의 범위로, 더욱 바람직하게는 0.3~2중량% (3,000ppm~20,000ppm)의 범위이다. 자외선 흡수제를 상기 범위보다 적게 사용할 경우에는 눈에 유해한 자외선을 효과적으로 차단하기 어렵고, 이 범위를 넘어 사용할 경우에는 광학렌즈 조성물에 녹이기도 어렵고 경화한 광학렌즈의 표면에 점무늬가 발생하거나 광학렌즈의 투명도가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 사전에 근적외선 흡수제로 구성된 흡수제를 균일하게 제조하기 위하여 액상(I)에서 사용된 폴리이소시아네이트에 균일하게 혼합하여 균일한 흡수제 용액을 제조할 필요가 있다. 근적외선 흡수제의 용액에 사용하는 수지 단량체에는, 근적외선 흡수제를 균일하게 용해 또는 분산할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 폴리에스테르계, 아크릴계, 폴리아미드계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계, 폴리카보네이트계 수지를 적합하게 사용할 수 있다. 하지만, 본 발명에서 사용된 폴리우레탄계 광학 조성물에서, 액상(I)의 성분으로서 폴리이소시아네이트를 사용하기 때문에, 본 발명에서는 이의 일부를 그대로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 중합조성물에서 얻어지는 수지의 투명도, 굴절률, 비중, 내충격성, 내열성, 중합조성물의 점도 등 렌즈로서 갖춰야 할 필수적인 광학적 물성을 얻기 위하여, 여러 가지 첨가제를 사용할 수 있다. 또한, 상술한 자외선 차단을 위한 자외선 흡수제 외에도, 본 발명의 조성물에 광안정제, 산화 방지제, 모노머의 초기색상 보정을 위한 색상보정제 (blueing agent) 등의 각종 물질을 첨가할 수 있다.

또한, 원하는 반응 속도로 조정하기 위해서, 반응 촉매를 적절하게 첨가할 수 있다. 바람직하게 사용되는 촉매로는, 예를 들면, 우레탄화 촉매로서, 디부틸주석디라우레이트, 디부틸주석디클로라이드, 디메틸주석디클 로라이드, 테트라메틸디아세톡시디스타녹산, 테트라에틸디아세톡시디스타녹산, 테트라프로필디아세톡시디스 타녹산, 테트라부틸디아세톡시디스타녹산 등의 주석 화합물이나 3급 아민 등의 아민 화합물을 사용할 수 있다. 이들은, 단독으로 사용하는 것도, 2종류 이상을 병용하는 것도 가능하다. 촉매의 첨가량으로는, 조성물의 모노머 총중량에 대해서 0.001~1중량%의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 이 범위인 경우, 중합성은 물론 작업시 가사시간(pot life)이나 얻어지는 수지의 투명성, 여러 가지 광학 물성 혹은 내광성의 점에서 바람직하다.

또한, 본 발명의 광학렌즈용 수지 조성물은 렌즈의 초기색상을 보정을 위한 색상 보정제를 더 포함할 수 있다. 색상 보정제로는 유기염료, 유기안료, 무기안료 등이 사용될 수 있다. 이러한 유기염료 등을 광학렌즈용 수지 조성물에 0.1~50,000ppm, 바람직하게는 0.5~10,000ppm 첨가함으로써 자외선 흡수제 첨가, 광학 수지 및 모노머 등에 의하여 렌즈의 색상을 보정할 수 있다.

본 발명의 광학렌즈용 수지 조성물은 통상적으로 사용되는 이형제 및 중합개시제를 더 포함할 수 있다. 이형제로는, 불소계 비이온계면활성제, 실리콘계 비이온계면활성제, 알킬제 4급 암모늄염 들 중에서 선택된 성분이 단독으로 또는 2종 이상 혼합 사용될 수 있다. 바람직하게는 인산에스테르를 사용한다. 또한, 중합개시제로는 아민계 또는 주석계 화합물 등을 단독으로 또는 2종 이상 함께 사용될 수 있다.

본 발명에 의해 제작된 폴리우레탄계 렌즈는 근적외선 차단 안경렌즈로서의 적합한 물성을 갖는지 평가할 필요가 있다. 각각의 물성치로서, (1) 굴절율(nD) 및 아베수(υ_d), (2) 내충격성, (3) 내열성(Tg) 및 (4) 가시광선 및 근적외선 투과도는 다음의 시험법에 의해 평가하였다.

(1) 굴절율(nD) 및 아베수(υ_ｄ) : ATAGO사의 1T 모델인 ABBE 굴절계를 사용하여 20 ℃에서 측정했다.

(2) 내충격성 : 내충격성은 미국FDA의 시험기준에 따라 상온 20 ℃에서 지름 80mm, 두께 1.2mm의 평판으로 제조된 시험편에 127cm의 높이에서 가벼운 강구로부터 무거운 강구로까지 차례로 낙하시켜서 파괴되는 무게의 위치에너지로 내충격성을 측정했다.

-. 쇠구슬 무게: 16g, 32g, 65g, 100g, 200g, 300g의 쇠구슬을 사용하여 높이별로 낙구시험(ball dropping test)를 통해 렌즈의 파손 여부를 관찰하여 파손이되었을 때의 위치에너지를 계산한다.

계산예-1) FDA 기준 16g, 127cm 기준일 때 위치에너지(Ep)는

Ep = mgh = 0.016*9.8*1.27=0.2(J)

계산예-2) 산업안전 기준 67g, 127cm 기준일 때

Ep = mgh = 0.067*9.8*1.27=0.83(J)

(3) 내열성 : SCINCO사의 DSC N-650 열분석기를 사용하여 시험편의 유리전이온도(Tg)를 측정하여 내열성으로 했다.

(4) 비중 : 아르키메데스법에 의해 측정했다.

(5) 근적외선 차단 여부 및 투과도 : 렌즈 두께 1.2mm의 평판으로 제조된 시험편을 SHIMADZU, UV/Vis-NIR spectrophotometer UV-3600 분석기기로 렌즈의 흡수스펙트럼으로부터 가시광선 영역(400 내지 800 nm)에서의 투과도(T%)를 직접 측정하였다.

(대표적인 광학렌즈의 제조 방법)

폴리이소시아네이트를 구성하는 모노머와 근적외선 흡수제를 특정한 비율로 혼합하고, 여기에 폴리티올을 구성하는 모노머를 특정한 비율로, 혼합하고, 교반한다. 그런 다음, 얻어진 혼합물에 각각의 특정량의 내부이형제, UV 흡수제, 유기염료, 경화 촉매를 첨가한다. 이어서 최종적으로 얻어진 폴리우레탄 광학 수지 조성물을 일정 시간 동안 탈포를 행한 후, 점착테이프에 의해 조립된 유리몰드에 주입한다.

이어서, 혼합물이 주입된 유리몰드를 강제순환식 오븐에 장입한다. 오븐에서 다음 과정을 반복하고 냉각시켜 혼합물을 중합한다: 상온~35℃ 4시간 승온, 35~50℃ 5시간 승온, 50~75℃ 4.5시간 승온, 75~90℃ 5시간 승온, 90℃ 3시간 유지, 90~130℃ 2시간 승온, 130℃ 1.5시간 유지, 130~70℃ 1시간 냉각, 중합 종료 후 몰드로부터 렌즈를 분리시켜 우레탄 광학렌즈를 얻는다. 이로부터 얻어진 렌즈를 120℃에서 1시간 40분간 어닐링 처리를 행한다. 어닐링 후 유리몰드에서 경화된 렌즈 생지를 이형시켜 중심 두께 1.2㎜인 광학렌즈를 얻는다.

상기에서 얻은 광학렌즈를 지름 80㎜로 가공한 후 알카리 수성 세척액에 초음파 세척한 다음, 120℃에서 2시간 어닐링 처리를 한 후, 생지 렌즈를 실리콘계 하드액에 디핑법에 의해 코팅 후에 열건조 시킨다. 이어서, 양면에 산화규소, 산화 지르코늄, 산화규소, ITO, 산화 지르코늄, 산화규소, 산화 지르코늄의 순서로 진공 증착하여 하드코팅 및 멀티 코팅된 광학 렌즈를 얻는다.

실시예

이후에는, 근적외선 차단용 광학 렌즈의 구체적인 실시예를 살펴볼 것이다.

실시예 1 (고굴절(nD=1.60), 내충격 PU렌즈; NIR 300ppm)

HDI Biuret 21.18g, HDI 14.12g, IPDI 21.18g을 혼합하고 교반한 다음, 근적외선 흡수제 0.03g(300ppm) (PANAX FND-83 0.012g, PANAX FND-88 0.006g, PANAX FND-96 0.012g)투입 후 10torr 이하의 압력으로 40분간 교반하여 액상(I)의 폴리이소시아네이트와 근적외선 흡수제 혼합물 56.48g을 얻어낸다. 이어서, 폴리티올 화합물로서, PEMP 7.27g과 GST 36.26g을 혼합하여 10torr 이하의 압력으로 40분간 교반하여 43.53g의 액상(II)의 폴리티올을 얻어낸다. 그런 다음 얻어진 액상(II)의 혼합물에 액상(I)의 혼합물 56.48g을 혼합하고, 이형제(DUPONT 사에서 ‘ZELEC®UN’로 시판 중 산성 인산에스테르) 0.12g(1200ppm), UV흡수제(‘UV-329’로 시판 중인 2-(2'-히드록시-5'-t-옥틸페닐)벤조티아졸) 1.5g(15000ppm)를 혼합하여 10torr 이하의 압력으로 약 40분간 교반한다.

마지막으로, 촉매 0.063g(630ppm) (디부틸틴클로라이드) 혼합하여 10torr 이하의 압력에서 약 20분 교반하여 최종적으로 광학수지 조성물을 얻는다. 얻어진 조성물을 점착테이핑된 유리몰드에 투입하여 사전에 프로그램(상온~35℃ 4시간 승온, 35~50℃ 5시간 승온, 50~75℃ 4.5시간 승온, 75~90℃ 5시간 승온, 90℃ 3시간 유지, 90~130℃ 2시간 승온, 130℃ 1.5시간 유지, 130~70℃ 1시간 냉각)된 오븐에서 경화시킨 후 이형하여 렌즈를 얻어낸다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV-Vis-NIR의 분석 결과를 도 2에 나타냈다.

실시예 2 (고굴절(nD=1.60), 내충격 PU렌즈; NIR 700ppm)

상기 실시예 1에서 사용된 근적외선 흡수제의 양 대신에, 근적외선 흡수제 0.07g(700ppm) (PANAX FND-83 0.028g, PANAX FND-88 0.014g, PANAX FND-96 0.028g)을 사용한 것만 제외하고, 나머지 성분과 과정은 실시예 1과 동일하게 진행한다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV-Vis-NIR의 분석 결과를 도 3에 나타냈다.

실시예 3 (고굴절(nD=1.60), 내충격 PU렌즈; NIR 1000ppm)

상기 실시예 1에서 사용된 근적외선 흡수제의 양 대신에, 근적외선 흡수제 0.1g(1000ppm) (PANAX FND-83 0.04g, PANAX FND-88 0.02g, PANAX FND-96 0.04g)을 사용한 것만 제외하고, 나머지 성분과 과정은 실시예 1과 동일하게 진행한다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV-Vis-NIR의 분석 결과를 도 4에 나타냈다.

표 1에서는 실시예 1 내지 3의 각 모노머 조성물에 따른 렌즈 물성을 상술한 측정 방법에 따라, 내충격에너지(E), Tg, 굴절률, 아베수, 투과도 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 요약하였다.

		실 시 예 1	실 시 예 2	실 시 예 3
모노머 조성물(g)	HDI Biuret(g)	21.18 g	21.18 g	21.18 g
	HDI (g)	14.12g	14.12g	14.12g
	IPDI(g)	21.18g	21.18g	21.18g
	PEMP(g)	7.27g	7.27g	7.27g
	GST(g)	36.26g	36.26g	36.26g
	근적외선 흡수제	0.03g (300ppm)	0.07g (700ppm)	0.1g (1000ppm)
렌즈 물성	내충격E(J)	5.5J	5.5J	5.5J
	Tg (℃)	89.79℃	90.8℃	90.2℃
	굴절율(nD)	1.5928	1.5926	1.5932
	아베수(υ_ｄ)	42.6	40	41
	외관	검은색 투명	검은색 진함 투명	검은색 진함 투명
	투과도(T%)(520nm)	50.4%(520nm)	43.7%(520nm)	35.7%(520nm)

상기 표 1 및 도 2 내지 4에서 알 수 있듯이, 내충격성이 높은 고굴절(nD=1.60)의 폴리(티오)우레탄 조성물을 이용하여 자외선 흡수제와 근적외선 흡수제를 동시에 사용할 경우 400nm이하의 자외선을 차단하였으며, 800~1000nm의 근적외선 효율적으로 차단하는 것을 알 수 있다. 또한, 가시광선(400~800nm)에서는 투과율이 비교적 35.7~50.5%(520nm에서)로서 비교적 높은 편으로 선글라스로서 충분히 활용이 가능하고, 특히 내충격성이 높아서 야외용, 스포츠용 선글라스로서의 활용도가 높을 것으로 판단된다.

실시예 4 (중굴절(nD=1.56), 내충격 PU렌즈; NIR 700ppm)

본 실시예에서는 다음의 성분과 과정을 제외하고, 실시예 1에서 사용된 이형제, UV흡수제, 유기염료, 촉매는 그대로 사용하였다.

HDI Biuret 18.45g, HDI 12.3g, IPDI 18.45g을 혼합하고 교반한 다음, 근적외선 흡수제 0.07g(700ppm) (PANAX FND-83 0.028g, PANAX FND-88 0.014g, PANAX FND-96 0.028g) 투입 후 10torr 이하의 압력으로 40분간 교반하여 49.21g의 액상(I)의 혼합물을 얻어낸다. 위에 얻어진 액상(I) 49.21에 PEMP 50.78g를 이형제 0.12g(1200ppm), UV흡수제 1.5g(15000ppm), 혼합하여 10torr 이하의 압력으로 약 40분간 교반한다. 마지막으로, 촉매 0.063g(630ppm) 혼합하여 10torr 이하의 압력에서 약 20분 교반 이후 과정은 상기 실시예 1 과 동일하게 진행한다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV-Vis-NIR의 분석 결과를 도 5에 나타냈다.

실시예 5(고굴절(nD=1.60), NBDI-GST-PEMP PU렌즈; NIR 700ppm)

NBDI 50.52g과 근적외선 흡수제 0.07g(700ppm) (PANAX FND-83 0.028g, PANAX FND-88 0.014g, PANAX FND-96 0.028g) 투입하여 10torr 이하의 압력으로 40분간 추가 교반하여 액상(I)을 얻어낸다. 또한, PEMP 23.94g과 GST 25.53g을 혼합하여 10torr 이하의 압력으로 40분간 교반하여 액상(II)을 얻어낸다. 이어서, 액상(II)을 위에서 얻어진 액상(I) 50.52g과 이형제 0.12g(1200ppm), UV흡수제 1.5g(15000ppm), 염료 0.5g(5000ppm) 혼합하여 10torr 이하의 압력으로 약 40분간 교반한다. 마지막으로, 촉매 0.063g(630ppm) 혼합하여 10torr 이하의 압력에서 약 20분 교반이후 과정은 상기 실시예 1 과 동일하게 진행한다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV-Vis-NIR의 분석 결과를 도 6에 나타냈다.

실시예 6(초고굴절(nD=1.67), XDI-GST PU렌즈; NIR 700ppm)

XDI 52g, 근적외선 흡수제 0.07g(700ppm) (PANAX FND-83 0.028g, PANAX FND-88 0.014g, PANAX FND-96 0.028g)투입하여 10torr 이하의 압력으로 40분간 추가 교반하여 액상(I)을 얻어낸다. 얻어진 액상(I)에 GST 48g을 혼합하고, 이형제 0.12g(1200ppm), UV흡수제 1.5g(15000ppm), 염료 0.5g(5000ppm), 혼합하여 10torr 이하의 압력으로 약 40분간 교반한다. 마지막으로, 촉매 0.02g(200ppm) 혼합하여 10torr 이하의 압력에서 약 20분 교반하여 이후 과정은 상기 실시예 1 과 동일하게 진행한다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV-Vis-NIR의 분석 결과를 도 7에 나타냈다.

실시예 7(초고굴절(nD=1.67), XDI-DMDDU PU렌즈; NIR 700ppm)

상기 실시예 6에서 사용된 폴리티올의 화합물인 GST 대신에, DMDDU를 사용하는 것만 제외하고, 나머지는 동일하게 진행하여, 최종적인 렌즈를 얻어낸다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV-Vis-NIR의 분석 결과를 도 8에 나타냈다.

표 2에서는 실시예 4 내지 7의 각 모노머 조성물에 따른 렌즈 물성을 상술한 측정 방법에 따라, 내충격에너지(E), Tg, 굴절률, 아베수, 투과도 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 요약하였다.

		실 시 예 4	실 시 예 5	실 시 예 6	실 시 예 7
모노머 조성물 (g)	HDI Biuret(g)	18.45 g
	HDI (g)	12.3g
	IPDI(g)	18.45g
	NBDI(g)		50.52 g
	XDI(g)			52 g	50.65
	PEMP(g)	50.78g	23.94g
	GST(g)		25.53g	48g
	DMDDU(g)				49.35g
	근적외선 흡수제	0.07g (700ppm)	0.07g (700ppm)	0.07g (700ppm)	0.07g (700ppm)
렌즈 물성	내충격E(J)	3.35J	1.62J	0.3J	0.3J
	Tg (℃)	84.6℃	118.18℃	86.4℃	106.5℃
	굴절율(nD)	1.5928	1.6029	1.6624	1.6631
	아베수(υ_ｄ)	48	41.2	30.8	30.3
	외관	검은색 투명	검은색 투명	검은색 투명	검은색 투명
	투과도(T%)(520nm)	27.2%(520nm)	30.1%(525nm)	25.6%(520nm)	30.9%(525nm)

상기 표 2 및 도 5 내지 8에서 얻어진 각 물성에서 알 수 있듯이, 근적외선 흡수제의 농도를 700ppm으로 고정하고, 우레탄 수지를 중굴절, 고굴절, 초고굴절 수지로 굴절율을 변경해가면서 실험을 실시하였다. 또한, 상업용으로 사용중인 중굴절에서 초고굴절까지의 모노머 조성물에서도 인체에 유해한 자외선과 근적외선을 효율적으로 차단하고, 가시광선영역에서도 투과율이 25.6~30.9%로서 충분히 선글라스로서 활용이 가능할 것으로 판단된다. 이로써 본 근적외선 흡수제를 활용하여 각종 우레탄계열의 광학용 렌즈에 적용이 가능함을 알 수 있었다.

실시예 8

상기 실시예 1에서 사용된 폴리티올의 화합물인 GST 대신에, MET를 사용하였고, 실시예 1에서 사용된 근적외선 흡수제의 양 대신에, 근적외선 흡수제 0.07g(700ppm) (PANAX FND-83 0.028g, PANAX FND-88 0.014g, PANAX FND-96 0.028g)을 사용, 나머지 성분과 과정은 실시예 1과 동일하게 진행하여, 최종적인 렌즈를 얻어낸다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV의 분석 결과를 도 9에 나타냈다.

실시예 9

HDI Biuret 18.16g, HDI 12.1g, IPDI 18.16g을 혼합하고 교반한 다음, 근적외선 흡수제 0.07g(700ppm) (PANAX FND-83 0.028g, PANAX FND-88 0.014g, PANAX FND-96 0.028g) 투입 후 10torr 이하의 압력으로 40분간 교반하여 48.42g의 액상(I)의 혼합물을 얻어낸다. 위에 얻어진 액상(I) 48.42에 PEMP 8.62g과 SET 42.96를 이형제 0.12g(1200ppm), UV흡수제 1.5g(15000ppm) 혼합하여 10torr 이하의 압력으로 약 40분간 교반한다. 마지막으로, 촉매 0.063g(630ppm) 혼합하여 10torr 이하의 압력에서 약 20분 교반하여 이후 과정은 상기 실시예 1 과 동일하게 진행한다. 얻어진 근적외선 차단 렌즈의 UV의 분석 결과를 도 10에 나타냈다.

표 3에서는 실시예 8 및 9의 각 모노머 조성물에 따른 렌즈 물성을 상술한 측정 방법에 따라, 내충격에너지(E), Tg, 굴절률, 아베수, 투과도 등의 물성을 측정하고, 그 결과를 요약하였다.

		실 시 예 8	실 시 예 9
모노머 조성물 (g)	HDI Biuret(g)	21.18 g	18.18g
	HDI (g)	14.12g	12.1g
	IPDI(g)	21.18g	18.18g
	PEMP(g)	7.27g	8.61g
	MET(g)	36.26g
	SET(g)		42.96g
	근적외선 흡수제	0.07g (700ppm)	0.07g (700ppm)
렌즈 물성	내충격E(J)	3.7J	5.5J
	Tg (℃)	85.0℃	78.38℃
	굴절율(nD)	1.5929	1.5902
	아베수(υ_ｄ)	40.9	39.8
	외관	검은색 투명	검은색 투명
	투과도 (T%)(520nm)	26.8%(520nm)	35.3%(520nm)

상기 표 3와 도 9 및 10에서 얻어진 각 물성에서 알 수 있듯이, 근적외선 흡수제의 농도를 700ppm으로 고정하고, 폴리티올 화합물을 MET, SET로 변경해가면서 실험을 실시하였는 바, 근적외선 차단효율은 우수하였다. 또한, 가시광선 투과율도 26.8~35.5%로서 효과적이고, 특히, 내충격 에너지도 3.7(J)과 5.5(J)로서 우수하여, 폴리티올의 종류를 달리하여도 전자기파 차단효율이 높아서 선글라스의 광학조성물로서 활용이 기대된다.

(광학렌즈의 부가적 기능의 부여)

본 발명은 상기의 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 폴리우레탄 수지 기재에는, 편광 기능(polarizing functions; 특정한 각도에서만 빛을 투과시키는 비금속성 물체 표면의 반사광을 최소화하기 위한 기능) 외에, 조광 기능(dimming functions; 주변 환경과 공간 이용률을 고려해 자동적으로 조도 제어가 가능한 기능)을 부여하는 것이 가능할 것이다. 더 나아가, 특히 안경 렌즈의 경우에는, 시력 교정 기능을 부여하는 것도 가능할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 폴리우레탄 수지 기재는 안경 렌즈로 한정하여 설명하였지만, 건물 등에 사용되는 미서기창(sliding)와 오르내리창(double or single hung) 및 여닫이창의 창유리가 적외선 흡수가 필요한 경우에도 적용할 수 있을 것이다. 이들 창유리에도 확대 적용하기 위해서는 프탈로시아닌계의 색소를 혼합하여 제조된 본 발명의 폴리우레탄 수지 조성물을 필요한 창문틀에 맞게 성형하여 다양하게 형태의 유리몰드에서 경화시킨 후 이형하여 사용하면 될 것이다.

Claims

전자기파 차단용 광학 조성물로서,
(1) 액상(I)로서 폴리이소시아네이트 화합물 중 적어도 1종;
(2) 액상(II)로서 폴리올 또는 폴리티올 화합물 중 적어도 1종; 및
(3) 전자기파 흡수제의 하나로서, 800 내지 1000 nm 부근에서 투과율 5% 미만의 높은 근적외선 흡수능을 갖는 근적외선 흡수제;
를 포함하는 전자기파 차단용 광학 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리이소시아네이트 화합물은 자일릴렌디이소시아네이트(XDI), 2,5(6)-비스(이소시아네이트메틸)-비시클로[2,2,1]헵탄(NBDI), 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI) 및 이소포론디이소시아네이트(IPDI), 디시클로헥실 메탄 디이소시아네이트(H12MDI) 및 지방족 이소시아네이트의 뷰렛(biuret)으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인, 전자기파 차단용 광학 조성물.
제1항에 있어서, 상기 폴리티올 화합물은 2,3-비스(2-메르캅토에틸티오)-프로판-1-티올 (GST), 펜타에리트리톨테트라키스(메르캅토프로피오네이트) (PEMP), 1,3-비스(2-메르캅토에틸티오)프로판-2-티올 (MET) (3,6,10,13-테트라티아펜타데칸-1,8,15-트리티올)(SET), 2-(2-메르캅토에틸티오)프로판-1,3-디티올(GMT), 4,8-디메르캅토메틸-1,11-디메르캅토-3,6,9-트리티아운데칸(DMDDU)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 전자기파 차단용 광학 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 근적외선 흡수제는 구조가 다른 복수의 프탈로시아닌계 색소의 혼합물인, 전자기파 차단용 광학 조성물.
제4항에 있어서, 상기 복수의 프탈로시아닌계 색소가 각각 (1) 800 nm~850 nm의 파장 영역, (2) 875 nm~925 nm의 파장 영역, 및 (3) 950 nm~1000 nm의 파장 영역의 범위내에 투과율 10% 미만의 분광 투과율 곡선의 극소치를 갖는 색소인, 전자기파 차단용 광학 조성물.
제4항에 있어서, 400 nm 이하의 자외선 흡수능을 가지면서, 다음으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 자외선 흡수제를 추가로 포함하는 전자기파 차단용 광학 조성물:
2-(2＇-히드록시-5-메틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)-5-클로로-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3'-t-부틸-5'-메틸페닐)-5-클로로-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-3',5'-디-t-부틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-5'-t-부틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2-(2'-히드록시-5'-t-옥틸페닐)-2H-벤조트리아졸; 2,4-디히드록시벤조페논; 2-히드록시-4-메톡시벤조페논; 2-히드록시-4-옥틸옥시벤조페논; 4-도데실옥시-2-히드록시벤조페논; 4-벤조록시-2-히드록시벤조페논; 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논; 및 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논.
제5항 또는 제6항에서 얻어진 전자기파 차단용 광학 조성물을 경화시켜 광학렌즈, 안경렌즈, 선글라스, 스포츠용 고글, 산업용 보호 안경 중 어느 하나로 제조하는데 사용되는, 전자기파 차단용 광학 조성물.
미서기창(sliding), 오르내리창(double or single hung) 또는 여닫이창으로 사용하기 위한 제7항의 전자기파 차단용 광학 조성물로 제조된 창유리.
제5항 또는 제6항에서 얻어진 전자기파 차단용 광학 조성물로부터 제조된 안경 렌즈에 편광 기능, 조광 기능, 또는 이들 기능의 조합을 추가로 부여한 안경 렌즈.
폴리우레탄계 열경화성 수지 조성물과 전자기파 흡수제의 혼합물을 주형 중합에 의하여 성형하여 전자기파 차단용 안경 렌즈를 제조하는 방법으로서,
(1) 폴리이소시아네이트 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 광학 조성물의 액상(I)을 얻는 단계;
(2) 폴리올 또는 폴리티올 화합물 중 적어도 1종을 포함하는 광학 조성물의 액상(II)을 얻는 단계;
(3) 상기 액상(I)에서 사용된 폴리이소시아네이트에 800 내지 1000 nm 부근에서 투과율 5% 미만의 높은 근적외선 흡수능을 갖는 근적외선 흡수제, 400 nm이하의 자외선 흡수능을 갖는 자외선 흡수제, 또는 이들 모두를 혼합하여 균일한 전자기파 흡수제 용액을 얻는 단계; 및
(4) 상기에서 얻어진 액상(I)의 용액, 액상(II) 및 전자기파 흡수제 용액을 혼합하여 제조된 광학 조성물을 주형 중합에 의하여 중합하는 단계를 포함하는, 안경 렌즈의 제조 방법.
제10에 있어서, 상기 근적외선 흡수제는 구조가 다른 복수의 프탈로시아닌계 색소의 혼합물인, 안경 렌즈의 제조 방법.