KR20200103075A - 안내 렌즈 - Google Patents

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KR20200103075A
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케이시 츠카모토
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Abstract

본 안내 렌즈는 중합 가능한 조성물로 제조된 중합체 재료를 포함한다. 본 중합 가능한 조성물은 (a) 방향족 고리 함유 아크릴레이트인 단일 방향족 아크릴레이트 단량체; (b) 탄소 원자가 4개 이하인 알콕시알킬기를 가지는 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체; (c) 탄소 원자가 1개 ~ 20개인 알킬기를 가지는 알킬 아크릴레이트 단량체; (d) 친수성 단량체; 및 (e) 가교 가능한 단량체를 포함한다.

Description

안내 렌즈
개시된 구현예는 눈 안에 있는 천연 수정체에 대한 대체물로서 외과적으로 이식될 수 있는 안내 렌즈(intraocular lens)에 관한 것이다. 예를 들어, 본 렌즈는 백내장 치료를 위해 천연 수정체의 외과적 제거 후 눈의 수정체낭(capsule)에 이식될 수 있다.
백내장은 눈의 수정체가 혼탁해질 때 발생한다. 백내장은 양쪽 눈에 발생할 수 있고, 흐릿한 시야를 유발할 수 있으며, 궁극적으로는 실명에 이르게 할 수 있다. 백내장은 40세 이상의 사람들에서 시야 손실(vision loss)을 일으키는 가장 일반적인 원인이며, 그 병태는 전 세계 실명의 주요 원인이 되고 있다.
백내장은 혼탁함을 없애고, 시야를 회복시키기 위해 외과적으로 제거되어야 한다. 백내장 수술중 혼탁한 천연 수정체는 제거되고, 그 대신 안내 렌즈라고 불리우는 투명한 인공 수정체로 대체되는데, 이는 소 절개를 통해 수정체낭에 삽입된다.
소 절개 백내장 수술 분야의 발달이 이루어져 왔던 관계로, 외과적 절개부의 크기는 작아졌고, 그로 말미암아 치유 시간 단축이 가속화되었으며, 특히 외래 수술이 가능하게 되었다. 이처럼 소 절개를 통해 안내 렌즈를 전달하기 위해서는 렌즈 재료가 접힐 수 있어야 하고, 유리한 형상 복구성(shape recoverability)을 보여야 한다. 그러므로 렌즈에 필요한 광학 특성을 가지는 이외에, 가요성이면서 접을 수 있는 연질 재료가 안내 렌즈 생산에 적합한지에 대해 연구되고 있다.
아크릴계 재료는 굴절률이 높고, 눈에 이식된 후 천천히 펼쳐져 원래의 렌즈 형상으로 복구될 것이므로, 중합체 렌즈 재료로서 바람직한 후보이다. 그러나 렌즈 재료의 형상 복구성이 증가함에 따라, 연신율은 일반적으로 감소한다. 연신율이 떨어지는 재료는 부서지기 쉬우며 쉽게 찢어지므로, 소 절개 부위를 경유하여 전달될 때 균열이 발생하지 않거나 찢어지지 않고 확실히 접히거나 펼쳐질 수 없다. 그러므로 형상 복구성과 연신율은 상충되는 특성이다.
아크릴계 렌즈 재료의 예로서, 하이드록실기 함유 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴아미드 단량체를 비롯한 친수성 단량체와, N-비닐 락탐을 중합시켜, 수분 흡수율이 1.5 질량% ~ 4.5 질량%인 중합체를 생산함으로써 중합체가 수득될 수 있다(예를 들어 JP-A-11-56998 참조). 단 이 재료는 가요성이지만, 중합체 구조 내 에스테르 결합은 가수분해되고, 이후 가수분해생성물은 렌즈로부터 용출되어, 잠재적으로 오염을 일으키고, 눈의 주변 구조체에 화학 자극을 주게된다.
가수분해가 일어나지 않고 뛰어난 가요성을 보이는 안내 렌즈용 재료를 개발하는 것이 바람직하다. 이 재료는 또한 뛰어난 투명성과, 뛰어난 형상 복구성, 큰 굴절률, 큰 피괴 응력(탄성), 뛰어난 가요성, 최적의 점착력 및 최소의 반짝임 변성(glistening)을 보이는 것이 바람직하다. 이러한 특성 모두를 동시에 달성하는 것은 어렵다.
개시된 구현예는 중합 가능한 조성물로 제조된 중합체 렌즈 재료를 포함하는 안내 렌즈를 포함한다. 본 중합 가능한 조성물은 (a) 방향족 고리 함유 아크릴레이트인 단일 방향족 아크릴레이트 단량체; (b) 탄소 원자가 4개 이하인 알콕시알킬기를 가지는 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체; (c) 탄소 원자가 1개 ~ 20개인 알킬기를 가지는 알킬 아크릴레이트 단량체; (d) 친수성 단량체; 및 (e) 가교 가능 단량체를 포함한다.
도 1은 안내 렌즈의 평면도이다.
도 2는 안내 렌즈가 이식된 눈의 측단면도이다.
도 3은 안내 렌즈를 이식하기 위한 주입 장치를 보여준다.
도 4는 안내 렌즈의 중합체 렌즈 재료를 제조하는데 사용되는 중합 가능 조성물 중 메타크릴레이트 성분 대 아크릴레이트 성분의 몰비의 함수인, 파괴 응력과, 가요성 및 가수분해에 대한 취약성 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 5는 압축 하중을 측정하기 위해 사용되는 압자(indenter) 및 지그(jig)의 측면도이다.
도 6은 연신율을 측정하기 위해 사용되는 시험용 표본조각의 설명도이다.
개시된 구현예는 독특한 중합체 재료로 제조된 안내 렌즈를 포함한다. 본 렌즈는, 백내장 수술 후 시야 회복을 위하여 눈에 천연 수정체를 대신하는 대체물로서 외과적으로 이식될 수 있도록 만드는, 바람직한 물리적, 광학적 및 화학적 특성을 가진다.
본 중합체 렌즈 재료는 단량체를 포함하는 중합 가능 조성물로 제조된다. 따뜻한 온도, 예컨대 체온 또는 통상의 수술실 내부 온도에서, 이 중합체 렌즈 재료는 가요성이면서 접힐 수 있는데, 이러한 특성은 하기 기술된 바와 같이 렌즈 이식을 돕는다. 이와 관련하여, 본 중합체 렌즈 재료는 유리 전이 온도(Tg)가 실온(약 25℃) 이하일 수 있다.
렌즈는 최적의 시야 교정을 제공하기 위해 뛰어난 투명성과 최소한의 반짝임 변성을 보일 수 있다. "반짝임 변성"은 유체로 채워진 미세 액포가 생성됨으로 말미암아 발생하는, 렌즈의 불완전성이다. 이러한 미세 액포는, 물이 응결됨에 따라 렌즈 내부에 축적되고, 소수성 재료안에 포집되거나, 렌즈 내부로 분산되지 못할 때, 또는 렌즈 재료 밖으로 배출될 때 형성된다. 미세 액포가 빛을 굴절시킴에 따라서 착용자는 눈부심(glare) 및 "눈 부심(dazzling)" 현상을 겪게 된다. 본원에 기술된 렌즈는 적당한 수분 흡수율을 가지므로, 반짝임 변성을 억제할 수 있다.
본 렌즈는 또한 수성 환경에 노출될 때 최소한의 가수분해를 일으킬 수 있으므로, 시간이 경과함에도 실질적 가수분해물(화학적 자극물질)이 눈으로 용출되지 않을 것이다.
안내 렌즈 구조
도 1에 보인 바와 같이, 안내 렌즈(11)는 통상적으로 볼록하며, 천연 수정체의 초점을 맞추는 특성을 모방하는 중앙 옵틱(optic)(12)과, 옵틱으로부터 뻗어나와 옵틱 배치 부재로서 작용하는 한 쌍의 햅틱(haptic)(13)을 포함한다. 옵틱(12)과 햅틱(13)은 동일하거나 상이한 재료로 제조될 수 있다. 햅틱(13)은 옵틱(12)에 결합하여 3원형(3 piece) 렌즈를 형성할 수 있거나, 또는 옵틱(12)과 일체를 이루어 1원형(1 piece)(일체형) 렌즈를 제공할 수 있다(도 1 참조).
렌즈 제작 방법
개시된 구현예의 중합체 렌즈 재료는 당 업자에 의해 통상적으로 이용되는 형상화 방법이 이용되어 안내 렌즈로 형상화될 수 있다. 예를 들어 렌즈는 절삭 및 연삭 방법 또는 성형 방법이 이용되어 형상화될 수 있다. 절삭 및 연삭 방법에서, 중합 가능한 조성물은 안내 렌즈의 형상화를 촉진하도록 디자인된 성형틀이나 통에서 중합되고, 그 결과 막대, 블록 또는 판 형상의 중합체 출발 재료가 수득된다. 그 다음, 이 출발 재료는, 절삭, 연삭 또는 연마와 같은 기계적 가공에 의해 원하는 형상으로 가공된다. 성형 방법에서는, 우선 원하는 안내 렌즈 형상에 대응하는 성형 틀이 제조되고, 그 다음 중합 가능한 조성물이 이 성형 틀 안에서 중합되어 중합체 성형물로서 수득되는데, 이는 필요에 따라 추가로 기계적 마무리 처리의 대상이 될 수 있다. 상기 언급된 성형 틀 또는 통은 유리 또는 플라스틱, 예컨대 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 제조될 수 있다.
외과적 이식
백내장 수술중 소 절개가 이루어짐에 따라 천연 수정체의 혼탁한 부분은 수정체유화술에 의해 제거되고, 안내 렌즈(11)는 절개부를 통해 삽입되어, 수정체낭(22) 내부에 배치된다(도 2). 외과적 절개부는 치유 시간 단축을 촉진하기 위해 가능한 한 작아야 한다. 만일 절개부가 충분히 작으면, 눈은 봉합이나 기타 개입을 전혀 필요로 하지 않고 자가 치유를 진행할 것이다. 이러한 경우, 수술은 외래 시술로서 수행될 수 있으며, 환자는 일상 업무로 빨리 복귀할 수 있게 된다. 눈(21)의 수정체낭(22) 내부에서의 렌즈(11) 위치는 도 2에 도시되어 있다. 일단 렌즈가 배치되면, 햅틱(13)은 천천히 확장되면서, 스프링력에 의해 수정체낭(22)의 내부에서 바깥 쪽으로 밀면서 렌즈(11)를 제 자리에 고정시킨다.
이와 같은 소 절개를 통해 렌즈가 전달되도록 만들기 위해, 렌즈(11)는 도 3에 보인 주입 장치(31)가 사용되어 이식된다. 렌즈(11)는 점탄성 유체(보이지 않음)와 함께 주입 장치(31)에 장전된다. 렌즈(11)가 유체와 함께 주입 장치(31)로부터 밀려나갈 때, 렌즈(11)는 접히게 되고, 매우 작은 절개부에 렌즈가 딱 들어 맞도록 허용하는 협소한 프로필을 보이게 된다. 햅틱이 옵틱과 겹치게 되면서, 옵틱은 반으로 접히고, 옵틱 사이에 햅틱이 끼어들어 가게 된다. 렌즈(11)가 주입 장치(31)로부터 완전히 빠져나오면, 이 렌즈(11)는 펼쳐지기 시작한다.
렌즈가 수정체낭 내부에 적당하게 배치되도록 하기 위하여, 이 렌즈는 어느 정도의 점착력을 가져야 한다. 그러나 만일 렌즈가 과도한 점착력을 가진다면, 렌즈 재료는 스스로 들러붙을 것이므로, 렌즈는 주입 단계 중에 적당하게 펼쳐지지 못할 것이다.
이와 유사하게, 개시된 구현예의 렌즈가 전달과정을 견뎌내기 위해서 이 렌즈는 재료가 접히는 것과 펼쳐지는 것을 보완해주는 기타 재료 특성을 보일 수 있다. 구체적으로 렌즈는 큰 파괴 응력, 큰 연신 특징, 그리고 가요성과 내구성 사이의 우수한 균형을 보일 수 있다. 렌즈는 파괴 응력과 연신 특징이 큰 관계로 결함을 발생시키지 않고(예컨대 찢어지거나 구멍이 나거나 하지 않고) 큰 응력과 인장 변형을 견딜 수 있다.
렌즈는 또한 적당한 광학 특성, 예를 들어 높은 굴절률을 가져서, 렌즈 크기가 비교적 더 작을 때조차 큰 중심 내구성이 달성될 수 있어야 한다.
중합체 렌즈 재료
본 안내 렌즈는 전술된 특성들의 독특한 조합을 달성할 수 있는 중합체 렌즈 재료를 포함한다. 렌즈 재료는 방향족 고리 함유 아크릴레이트 구조, 탄소 원자를 4개 이하 가지는 알콕시알킬기를 가지는 알콕시알킬 메타크릴레이트 구조, 친수성 단량체를 기반으로 하는 친수성 구조, 그리고 가교 가능 단량체를 기반으로 하는 가교 구조를 포함한다. 렌즈 재료는 또한 알킬기가 탄소 원자를 1개 ~ 20개 가지는 알킬 아크릴레이트 구조를 포함할 수 있다.
전술된 바와 같은 렌즈 재료는 방향족 아크릴레이트 단량체(방향족 고리 함유 아크릴레이트), 탄소 원자가 4개 이하인 알콕시알킬기를 가지는 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체, 친수성 단량체 및 가교 가능 단량체를 포함하는, 중합 가능한 조성물로 제조된다. 중합 가능한 조성물은 또한 탄소 원자가 1개 ~ 20개인 알킬기를 가지는 알킬 아크릴레이트 단량체를 포함할 수 있다.
이와 같이 본원에 사용되는 바와 같은 중합 가능 조성물의 "기본 재료"는 방향족 아크릴레이트 단량체, 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체, 그리고 존재한다면 알킬 아크릴레이트 단량체를 포함한다. 유사하게, 이러한 단량체를 중합하여 형성된 구조는 합하여져 중합체 렌즈 재료의 기본 재료를 형성한다.
예를 들어 하기 화학식 1에 보인 바와 같이, 렌즈 재료는 방향족 고리 함유 아크릴레이트 구조 A, 알콕시알킬 메타크릴레이트 구조 B, 그리고 알킬 아크릴레이트 구조 C를 함유할 수 있다. 이러한 구조들은 합하여질 때 렌즈 중합체의 기본 재료로서 간주된다.
Figure pct00001
상기 화학식 1에서, a, b 및 c는 임의의 정수이고, 방향족 고리 함유 아크릴레이트 구조 A, 알콕시알킬 메타크릴레이트 구조 B, 그리고 알킬 아크릴레이트 구조 C는 탄소 사슬 내에서 무작위 순서로 결합될 수 있다. 그러므로 인접한 구조들은 상이할 수 있거나 동일할 수 있다. 작용기 R1은 방향족 고리를 함유하는 작용기이고; 작용기 R2는 탄소 원자를 4개 이하 가지는 알콕시기를 함유하는 알콕시알킬기이며; 작용기 R3은 탄소 원자를 1개 ~ 20개 가지는 알킬기이다. 이하, 아크릴로일기를 가지는 아크릴레이트와, 메타크릴로일기를 가지는 메타크릴레이트는 각각 "(메트)아크릴레이트"라 지칭된다. 설명의 편의를 위해, 중합체에 함유된 구성적 단(constituent moiety)은 단량체의 명칭으로 특정되며, 중합체 구조의 설명시 예시되는 단량체는 중합 가능한 기가 다른 구성적 단에 결합된 구조를 가지는 단량체이다. 예를 들어 중합체의 구조를 설명할 때, "(메트)아크릴레이트"라 예시되는 것은 중합체에 "(메트)아크릴레이트 구조"로서 존재하는데, 이는 (메트)아크릴레이트기의 이중 결합이 중합체 주쇄에 결합됨(중합됨)을 의미한다.
렌즈 재료에서 방향족 고리 함유 아크릴레이트 구조는 기본 단량체로서 방향족 고리 함유 아크릴레이트를 기반으로 하는 구조이다. 방향족 고리 함유 아크릴레이트는 렌즈 재료의 굴절률에 영향을 미친다. 방향족 고리 함유 아크릴레이트 구조는 페녹시기, 탄소 원자를 2개 이하 가지는 알킬렌기, 그리고 아크릴레이트 결합 부위를 가질 수 있다. 중합 가능한 조성물은 하나의 방향족 고리 함유 아크릴레이트를 포함할 수 있는데, 이 경우 "하나의"란, 중합체가 오로지 하나의 방향족 고리 함유 아크릴레이트를 가지되, 선택적으로 다른 방향족 고리 함유 아크릴레이트는 거의 무시할 수 있을 정도의 양만큼(즉 기본 재료 100부당 3.0부 미만) 포함함을 의미한다.
방향족 고리 함유 아크릴레이트의 예로서는 페녹시에틸 아크릴레이트, 페닐에틸 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트 등을 포함한다. 이 중에서도 굴절률을 증가시키는 관점에서, 페녹시에틸아크릴레이트, 페닐에틸아크릴레이트 및 벤질아크릴레이트중 1개 이상이 바람직하고, 가요성도 또한 개선하는 관점에서 페녹시에틸 아크릴레이트가 특히 바람직하다. 더욱더 바람직하게 페녹시에틸 아크릴레이트는 중합 가능한 전체 조성물 중 유일한 방향족 고리 함유 아크릴레이트이다(즉 중합 가능한 조성물과 렌즈 재료는 기타의 방향족 고리 함유 아크릴레이트는 어떤 것도 함유하지 않는다).
렌즈는 수분 흡수 상태(수화된 상태)에서조차 높은 굴절률을 보이는 것이 바람직하므로, 방향족 아크릴레이트 함량은 기본 재료 100 질량부당 30 질량부 이상 ~ 80 질량부 이하, 40 질량부 이상 ~ 70 질량부 이하, 또는 55 질량부 이상 ~ 65 질량부 이하일 수 있다. 예를 들어 방향족 아크릴레이트의 함량은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 하였을 때, 55 질량부, 56 질량부, 57 질량부, 58 질량부, 59 질량부, 60 질량부, 61 질량부, 62 질량부, 63 질량부, 64 질량부 또는 65 질량부일 수 있다.
중합 가능한 조성물 중 방향족 고리 함유 아크릴레이트의 몰량은 19 몰% 내지 46 몰%, 34 몰% 내지 43 몰%, 또는 35 몰% 내지 39 몰%일 수 있다.
렌즈 중합체중 (알콕시알킬 메타크릴레이트의) 메타크릴레이트 구조는 메틸기가 존재함으로 말미암아 아크릴레이트에 비하여 비교적 단단한(강직한) 구조를 가진다. 그러나, 이 구조는 물의 공격에 덜 취약해지므로 가수분해에 저항성을 보인다.
알콕시알킬기중 탄소의 수(탄소 원자 4개 이하)는 또한 반짝임 변성 정도, 점착력 및 가요성에 영향을 미친다. 메타크릴레이트 구조가 지나치게 단단하지 않도록 알콕시알킬기중 탄소기의 수는 제어되며, 그 결과 충분한 가요성이 제공된다.
알콕시알킬기는, 예컨대 하기 화학식 2, 즉
Figure pct00002
[식 중, (n+m)은 4 이하임]
로 표시될 수 있다.
4개 이하의 탄소 원자를 가지는 알콕시알킬기를 가지는 알콕시알킬 메타크릴레이트 구조는 기본 단량체로서 알콕시알킬 메타크릴레이트를 기반으로 하는 구조를 가진다. 알콕시알킬 메타크릴레이트의 알콕시알킬기는, 예를 들어 상기 화학식 2로 표시될 수 있다. 알콕시기의 예로서는 메톡시기 및 에톡시기 등을 포함한다. 알콕시기가 결합되어 있는 알킬렌기의 예로서는 메틸렌기 및 에틸렌기 등을 포함한다. 알콕시알킬 메타크릴레이트는, 바람직하게 메톡시에틸 메타크릴레이트 및 에톡시에틸 메타크릴레이트중 1개 이상이고, 더욱 바람직하게는 에톡시에틸 메타크릴레이트이다.
중합 가능한 조성물중 알콕시알킬 메타크릴레이트의 함량은 가수 분해를 억제하는 것과 접히는 것을 촉진하는 관점에서, 기본 재료 100 질량부당 5 질량부 이상 ~ 70 질량부 이하, 6 질량부 이상 ~ 30 질량부 이하, 또는 10 질량부 이상 ~ 25 질량부 이하의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어 알콕시알킬 메타크릴레이트의 함량은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 10 질량부, 11 질량부, 12 질량부, 13 질량부, 14 질량부, 15 질량부, 16 질량부, 17 질량부, 18 질량부, 19 질량부, 20 질량부, 21 질량부, 22 질량부, 23 질량부, 24 질량부 또는 25 질량부일 수 있다.
중합 가능한 조성물중 알콕시알킬 메타크릴레이트의 몰량은 5 몰% 내지 55 몰%, 6 몰% 내지 30 몰%, 또는 7 몰% 내지 20 몰%일 수 있다.
알킬기가 탄소 원자를 1개 ~ 20개 가지는 알킬 아크릴레이트 구조는 기본 단량체로서 알킬 아크릴레이트를 기반으로 하는 구조이다. 알킬기중 탄소 원자를 1개 ~ 20개 가지는 알킬 아크릴레이트는 중합체 렌즈 재료의 형상 복구성과 가요성에 영향을 미칠 수 있다. 알킬 아크릴레이트의 예로서는 직쇄, 분지쇄 또는 사이클릭 알킬 아크릴레이트 등, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 펜틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 헵틸 아크릴레이트, 노닐 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 펜타데실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 사이클로펜틸 아크릴레이트 및 사이클로헥실 아크릴레이트를 포함한다. 이것들은 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 이것들 중, 형상 복구성과 가요성을 개선하는 관점에서, 탄소 원자를 1개 ~ 5개 가지는 알킬기를 가지는 알킬 아크릴레이트가 바람직하고, 에틸 아크릴레이트 또는 부틸 아크릴레이트가 특히 바람직하다. 공중합특성을 개선하는 관점에서, 에틸 아크릴레이트가 가장 바람직하다.
중합 가능한 조성물중 알킬 아크릴레이트의 함량은 기본 재료 100 질량부당 0 질량부 이상 ~ 35 질량부 이하의 범위이다. 가요성과 형상 복구성을 개선하는 관점에서 알킬 아크릴레이트의 함량은 기본 재료 100 질량부당 5 질량부 이상 ~ 34 질량부 이하, 또는 10 질량부 이상 ~ 30 질량부 이하의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어 알킬 아크릴레이트의 함량은 기본 재료 100 질량부당 15 질량부, 16 질량부, 17 질량부, 18 질량부, 19 질량부, 20 질량부, 21 질량부, 22 질량부, 23 질량부, 24 질량부, 25 질량부, 26 질량부, 27 질량부, 28 질량부, 29 질량부 또는 30 질량부일 수 있다.
중합 가능한 조성물중 알킬 아크릴레이트의 몰량은 0 몰% ~ 45 몰%, 10 몰% ~ 40 몰%, 또는 20 몰% ~ 37 몰%일 수 있다.
일 구현예에서, 중합체 렌즈 재료의 기본 재료는 하기 화학식 3, 즉
Figure pct00003
에 보인 바와 같이, 2-페녹시에틸 아크릴레이트(POEA), 에틸 아크릴레이트(EA) 및 에톡시에틸 메타크릴레이트(ETMA)로 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
화학식 3에서, a, b 및 c는 임의의 정수이고, 방향족 고리 함유 아크릴레이트 구조 A, 알콕시알킬 메타크릴레이트 구조 B, 그리고 알킬 아크릴레이트 구조 C는 탄소 사슬에 무작위로 결합될 수 있다(인접한 구조는 상이할 수 있거나 동일할 수 있다).
중합체 렌즈 재료에서 친수성 구조는 친수성 단량체를 기반으로 하는 구조이다. 친수성 단량체는 렌즈 재료에 친수성을 부여하고, 재료의 반짝임 변성 가능성을 감소시키는 성분이다. 친수성 단량체로서는, 예를 들어 탄소 원자를 1개 ~ 20개 가지는 알킬기를 가지는 하이드록실기 함유 알킬(메트)아크릴레이트,(메트)아크릴아미드 단량체 및 N-비닐 락탐 중 1개 이상을 포함할 수 있다. 또한 이는 기타 친수성 단량체를 함유할 수도 있다. 하이드록실기 함유 알킬(메트)아크릴레이트의 예로서는 하이드록시알킬(메트)아크릴레이트, 예컨대 하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메트)아크릴레이트, 하이도록시펜틸(메트)아크릴레이트, 디하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 디하이드록시부틸(메트)아크릴레이트 및 디하이드록시펜틸(메트)아크릴레이트 등을 포함한다. (메트)아크릴아미드 단량체의 예로서는 N,N-디알킬(메트)아크릴아미드, 예컨대 N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N,N-디에틸(메트)아크릴아미드 및 N,N-디프로필(메트)아크릴아미드 등, 또는 N,N-디알킬아미노알킬(메트)아크릴아미드, 예컨대 N,N-디메틸아미노프로필(메트)아크릴아미드 및 N,N-디에틸아미노프로필(메트)아크릴아미드등을 포함한다. N-비닐 락탐의 예로서는 N-비닐 피롤리돈, N-비닐 피페리돈 및 N-비닐 카프로락탐 등을 포함한다. 기타 친수성 단량체의 예로서는 디에틸렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, 1-메틸-3-메틸렌-2-피롤리디논, 말레산 무수물, 말레산, 말레산 유도체, 푸마르산, 푸마르산 유도체, 아미노스티렌 및 하이드록시스티렌 등을 포함한다. 상기 예시된 친수성 단량체는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 조합되어 사용될 수 있다. 반짝임 변성을 감소시키는 관점에서, 이러한 친수성 단량체들 중 하이드록실기 함유 알킬(메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴아미드 단량체가 바람직하며, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트가 특히 바람직하다.
중합 가능한 조성물중 친수성 단량체의 함량은 기본 재료 100 질량부당 10 질량부 이상 ~ 45 질량부 이하의 범위일 수 있다. 이 범위일 때 (이식을 위한 준비시) 건조 상태일 때 렌즈가 접히는 능력을 방해하지 않고, 반짝임 변성 감소를 촉진하는 효과를 충분히 나타낼 수 있다. 뿐 아니라, 친수성 단량체의 함량은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 15 질량부 이상 ~ 30 질량부 이하의 범위에 있을 수 있다. 예를 들어 친수성 단량체의 함량은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 15 질량부, 16 질량부, 17 질량부, 18 질량부, 19 질량부, 20 질량부, 21 질량부, 22 질량부, 23 질량부, 24 질량부, 25 질량부, 26 질량부, 27 질량부, 28 질량부, 29 질량부 또는 30 질량부일 수 있다.
또한, 중합 가능한 조성물 중 친수성 단량체의 몰량 H는 10 몰% ~ 40 몰%, 13 몰% ~ 25 몰%, 또는 15 몰% ~ 24 몰%일 수 있다. 친수성 단량체의 몰량 H가 이 범위에 포함되면, 원하는 가요성이 달성되면서 반짝임 변성이 감소할 수 있다.
가교 구조는 가교 가능 단량체를 기반으로 하는 구조이다. 이러한 가교 가능 단량체는 중합체 렌즈 재료의 가요성에 영향을 미칠 수 있음과 아울러, 우수한 기계적 강도를 부여하고, 형상 복구성을 더욱 개선하며, 친수성 단량체 및 기타 중합 다능한 단량체와 같은 중합체 성분의 공중합가능성을 개선한다. 가교 가능 단량체의 예로서는 부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디알릴 푸마레이트, 알릴(메트)아크릴레이트, 비닐(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 메타크릴오일옥시에틸(메트)아크릴레이트, 디비닐벤젠, 디알릴 프탈레이트, 디알릴 아디페이드, 트리알릴 디이소시아네이트, α-메틸렌-N-비닐피롤리돈, 4-비닐벤질(메트)아크릴레이트, 3-비닐벤질(메트)아크릴레이트, 2,2-비스((메트)아크릴로일옥시페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스((메트)아크릴로일옥시페닐)프로판, 1,4-비스(2-(메트)아크릴로일옥시헥사플루오로이소프로필)벤젠, 1,3-비스(2-(메트)아크릴로일옥시헥사플루오로이소프로필)벤젠, 1,2-비스(2-(메트)아크릴로일옥시헥사플루오로이소프로필)벤젠, 1,4-비스(2-(메트)아크릴로일옥시이소프로필)벤젠, 1,3-비스(2-(메트)아크릴로일옥시이소프로필)벤젠 및 1,2-비스(2-(메트)아크릴로일옥시이소프로필)벤젠 등을 포함한다. 이것들은 단독으로 사용될 수 있거나, 2개 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 가요성을 제어하고, 우수한 기계적 강도를 부여하며, 형상 복구성과 공중합가능성을 개선하는 관점에서, 이 가교 가능 단량체들 중 부탄디올 디(메트)아크릴레이트 및 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트 중 1개 이상이 바람직하고, 부탄디올 디아크릴레이트가 특히 바람직하다.
중합 가능한 조성물중 가교 가능 단량체는 기본 재료 100 질량부당 1 질량부 이상 ~ 6 질량부 이하, 또는 2 질량부 이상 ~ 4 질량부 이하의 범위로 존재할 수 있다. 함량이 2 질량부 이상일 때, 형상 복구성은 개선될 수 있고, 반짝임 변성은 억제된다. 함량이 4 질량부 이하일 때, 렌즈 재료는 균열되거나 찢어지지 않고 소절재를 통한 삽입에 견딜 수 있음을 반영하는 연신율을 가지게 된다. 예를 들어 가교 가능 단량체의 함량은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 2 질량부, 3 질량부 또는 4 질량부일 수 있다.
추가로, 중합 가능한 조성물중 가교 가능 단량체의 몰량 C는 0.9 몰% ~ 3.1 몰%, 1.0 몰% ~ 2.6 몰%, 또는 1.1 몰% ~ 2.1 몰%일 수 있다.
중합 가능한 조성물의 H x C 값(즉 친수성 단량체의 몰량 H와 가교 가능 단량체의 몰량 C의 곱)은 1.7 x 10-3　초과 ~ 8.1 x 10-3 미만, 1.8 x 10-3　초과 ~ 5.5 x 10-3 미만, 또는 2.4 x 10-3　초과 ~ 4.5 x 10-3 미만일 수 있다. 추가로, H x C 값은 3.6 x 10-3　이상 ~ 4.2 x 10-3 미만일 수 있다. 친수성 단량체와 가교 가능 단량체의 몰량이 개시된 범위를 만족시키면, 가수분해는 더욱더 효과적으로 억제될 수 있다.
중합 가능한 조성물중 몰비 H:C(즉 친수성 단량체의 몰량 H:가교 가능 단량체의 몰량 C)는 5:1 ~ 20:1, 8:1 ~ 16:1, 또는 12:1 ~ 15:1일 수 있다.
MA/A 비는 중합 가능한 조성물중 메타크릴레이트 성분 대 아크릴레이트 성분의 몰비이다. 렌즈 재료의 MA/A 비는 0.25 ~ 1.25, 0.30 ~ 0.70, 0.35 ~ 0.65, 또는 0.40 ~ 0.62의 범위일 수 있다. 도 4에 보인 바와 같이, MA/A 비가 0.3 미만일 때, 렌즈 재료는 원치않는 가수분해 및 반짝임 변성에 취약해질 수 있음이 확인되었다. MA/A 비가 0.7보다 클 때, 렌즈 재료는 접히기 어려워질 수 있다. 그러므로 개시된 구현예의 렌즈 재료는 반짝임 변성에 취약하지 않으면서 용이하게 접힐 수 있다.
기본 재료, 친수성 구조 및 가교 구조에 더하여, 렌즈 재료는 기타 첨가제, 예컨대 자외선 흡수제, 개시제 및 착색 물질(예컨대 염료)을 함유할 수 있다.
자외선 흡수제의 예로서는 벤조페논, 예컨대 2-하이드록시-4-메톡시벤조페논 및 2-하이드록시-4-옥톡시벤조페논; 벤조트리아졸, 예컨대 2-(2'-하이드록시-5'-메타크릴옥시에틸렌옥시-t-부틸페닐)-5-메틸-벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸, 5-클로로-2-(3'-t-부틸-2'하이드록시-5'-메틸페닐)벤조트리아졸; 살리실산 유도체; 하이드록시아세토페논 유도체 등을 포함한다. 자외선 흡수제의 배합량은, 예를 들어 기본 재료 100 질량부를 기준으로 0.05 질량부 이상 ~ 3 질량부 이하의 범위일 수 있다. 예를 들어 청시증을 교정하고자 할 때, 착색 물질은 황색 내지 오렌지색의 착색 물질이 바람직하다.
착색 물질의 예로서는 JP-A-2006-291006에 기술된 염료; 지용성 염료, 예컨대 컬러 인덱스(Color Index: CI)에 기술된 CI Solvent Yellow 및 CI Solvent Orange; 분산성 염료, 예컨대 CI Disperse Yellow 및 CI Disperse Orange; 그리고 건염형 염료를 포함한다. 착색 물질의 배합량은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 0.001 질량부 이상 ~ 3 질량부 이하의 범위에 있을 수 있다.
중합 가능한 조성물은, 예를 들어 라디칼 중합 개시제 또는 광중합 개시제를 첨가함으로써 중합될 수 있다. 중합 방법은, 예를 들어 라디칼 중합 개시제가 배합된 후, 전자기파, 예컨대 극초단파, 자외선 또는 복사선(γ-선)에 의해 가열 또는 조사가 이루어지는 방법일 수 있다. 라디칼 중합 개시제의 예로서는 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, 벤조일 퍼옥사이드, t-부틸 하이드로퍼옥사이드 및 큐멘 하이드로퍼옥사이드 등을 포함한다.
빛 등이 이용되어 중합이 수행될 때, 광중합 개시제 및 감광제가 첨가될 수 있다. 광중합 개시제의 예로서는 벤조인 화합물, 예컨대 메틸 오르토벤조일 벤조에이트, 페논 화합물, 예컨대 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 티옥산톤 화합물, 예컨대 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤, 1-페닐-1,2-프로판디온-2-(o-에톡시카보닐)옥심, 그리고 2-클로로티옥산톤, 디벤조수베론, 2-에틸안트라퀴논, 벤조페논 아크릴레이트, 벤조페논 및 벤질 등을 포함한다. 중합 반응이 충분한 속도로 진행되는 것을 허용하기 위해서, 사용될 중합 개시제와 감광제의 양은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 0.01 질량부 이상 ~ 2 질량부 이하의 범위이어야 한다.
물리적 특성
본원에 기술된 몇몇 구현예의 중합체 렌즈 재료는 유의미한 반짝임 변성에 취약하지 않다. 본원에 기술된 실험 방법에 따라 평가된 바에 의하면, 반짝임 변성 발생 횟수는, 바람직하게는 렌즈 1개당 15회 이하이다. 재료가 판으로 제조되었을 때, 동일한 방법에 의해 평가된 반짝임 변성 발생 횟수는, 바람직하게 판 1개당 6회 이하이고, 더욱 바람직하게는 판 1개당 2회 이하이다.
추가로, 렌즈 재료 구현예로부터는 가수분해물이 수용액중에 거의 용출되지 않거나 아예 용출되지 않는다. 가수분해물의 용출 정도는, 렌즈 재료가 100℃의 물에 30일, 60일 및 90일 동안 보관되었을 때, 방향족 고리 함유 아크릴레이트의 가수분해물 용출률(예컨대 2-페녹시에틸 아크릴레이트(POEA)의 가수분해물인 페녹시에틸 알코올(POEtOH)의 용출률)을 측정함으로써 평가될 수 있다. 30일차 용출률은, 바람직하게 0.15 질량% 이하, 0.14 질량% 이하, 0.13 질량% 이하, 또는 0.10 질량% 이하이다. 100℃의 물에 60일 동안 보관되었을 때 렌즈 재료로부터의 POEtOH 용출률은, 바람직하게 0.80 질량%, 0.75 질량% 이하, 0.70 질량% 이하, 또는 0.50 질량% 이하이다. 100℃의 물에 90일 동안 보관되었을 때 재료로부터의 POEtOH 용출률은, 바람직하게 3.30 질량% 이하이고, 더욱 바람직하게 2.80 질량% 이하, 2.40 질량% 이하, 또는 1.30 질량% 이하이다. 본원에서 "용출 특징"이란, 전술된 조건 하에 특정 시간 프레임 안에서의 방향족 고리 함유 아크릴레이트 가수분해물의 용출률을 의미한다. 예를 들어 "30일차 용출 특징이 0.13 질량% 이하"라 함은, 재료가 100℃의 물에 30일 동안 보관되었을 때 이 재료가 0.13 질량% 이하의 가수분해물 용출률을 보임을 의미한다.
렌즈 재료 구현예가 수화된 상태(가수된 상태)일 때, 이 구현예의 굴절률은 1.50 이상이다.
중합체 렌즈 재료의 구현예는 적합한 파괴 응력을 가진다. 예를 들어 렌즈 재료는 파괴 응력이 4.5 MPa ~12.0 MPa, 더욱 바람직하게 5.5 MPa ~ 11.0 MPa, 또는 8.0 MPa ~ 10.0 MPa일 수 있다. 기술된 파괴 응력을 가지는 재료는 유리한 탄성을 보이며, 파괴를 일으키지 않고서 소 절개를 통해 접힌 채 전달될 수 있다.
중합체 렌즈 재료는 균열되거나 찢어지지 않고 소 절개를 통한 삽입을 허용하는 연신 특징을 가진다. 특히 재료가 본원에 기술된 실험 방법에 따라 평가될 때, 연신 특징은, 바람직하게 170% 이상이다. 더욱이 중합체 렌즈 재료의 형상 복구성의 관점에서, 연신 특징은, 바람직하게 600% 이하이다. 본원에서 "연신 특징"이란 용어는, 이하에 기술된 조건하에서 시험될 렌즈 재료로 제작된 덤벨 형상의 시험용 표본조각의 연신율을 의미한다(이하 "연신율" 참조). 예를 들어 "170%의 연신 특징"을 가지는 렌즈 재료는, 만일 총 길이 약 20 mm이고, 평행부 길이 6 mm, 평행부 폭 1.5 mm, 그리고 두께 0.8 mm인 덤벨 형상의 시험용 표본조각으로 제작되어, 일정한 온도(25℃)의 물에 침지되어, 1분 동안 방치를 허용한 후 파괴될 때까지 100 mm/분의 속도로 당겨질 때, 연신율 170%를 보일 것이다.
중합체 렌즈 재료의 수분 흡수율은, 바람직하게 1.5 질량% 이상 ~ 4.5 질량% 이하이다. 수분 흡수율이 1.5 질량% 이상이면, 반짝임 변성의 발생이 억제될 수 있고, 수분 흡수율이 4.5 질량% 이하이면, 가요성 열화 및 형상 복구성 열화가 한층 더 억제될 수 있다. 렌즈 재료의 수분 흡수율은 2.0 질량% 이상 ~ 4.0 질량% 이하, 또는 2.5 질량% 이상 ~ 3.5 질량% 이하일 수 있다.
실시예
실험 실시예에 사용된 화합물의 축약어가 이하에 제시되어 있다.
<기본 재료>
POEA: 2-페녹시에틸 아크릴레이트
EA: 에틸 아크릴레이트
POEMA: 페녹시에틸 메타크릴레이트
EMA: 에틸 메타크릴레이트
BMA: 부틸 메타크릴레이트
EHMA: 에틸헥실 메타크릴레이트
LMA: 라우릴 메타크릴레이트
MTMA: 메톡시에틸 메타크릴레이트
ETMA: 에톡시에틸 메타크릴레이트
<친수성 단량체>
HEMA: 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트
<가교 가능 단량체>
BDDA: 1,4-부탄디올 디아크릴레이트
[판 형상 또는 렌즈 형상을 가지는 중합체 재료의 제조]
(실험 실시예 1 ~ 14)
실시예 1 ~ 14 각각에 대해서, 표 1에 보인 중합 가능 조성물과, 기본 재료 100 질량부를 기준으로 0.5 질량부의 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(중합 개시제)을 혼합하여, 렌즈 형상의 성형틀에 주입하였다. 이 성형틀을 80℃의 오븐에 넣고, 40분 동안 열 중합 성형을 수행하였다. 수득한 중합체를 성형틀로부터 이형시키고 나서, 용출 처리한 다음, 60℃의 오븐에서 건조하여, 렌즈 형상의 중합체 재료를 수득하였다.
(실험 실시예 15 ~ 60)
이와 유사하게, 표 2에 보인 중합 가능 조성물을 사용하였으며, 원하는 판 형상을 가지는 성형틀에 혼합물을 주입한 다음, 전술한 바와 동일한 과정을 수행하여, 판 형상의 중합체 재료("판")를 수득하였다.
수행되는 측정법에 따라서, 실험 실시예 15 ~ 60의 조성물 각각으로부터 2가지의 상이한 두께를 가지는 판을 제조하였다. 두께가 이하에 기술된 바와 같이 0.5 mm 또는 0.8 mm인 판은 두께가 0.5 mm 또는 0.8 mm인 스페이서를 사용하여 성형틀로부터 만들어진 판이었다. 건조된 판은 시험의 목적에 따라서 측정을 준비하기 위해 직경 6 mm 또는 8 mm의 속이 빈 원통으로 만들었다.
몰%를 기준으로, 조성물들을 이하 실시예별로 식별하여 두었다.
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
<물리적 특성 측정>
(POEtOH 용출률)
상기 기술된 바와 같이 판 형상의 표본을 제조하고, 60℃에서 건조하였다. 직경이 6 mm이고, 두께가 0.5 mm인 판 10개를 표본으로서 사용하였다.
처리전 각각의 판의 질량 W0를 측정하였다. 그 다음, 표본을 100 mL들이 내압 보틀에 담긴 증류수 50 mL에 침지하였다. 시험 내내 내압 보틀을 100℃의 건조기에 넣어두었다. 보틀의 공허 중량(tare weight)인 W01과, 증류수를 첨가한 후의 보틀 질량 W02, 그리고 표본을 침지한 후의 보틀 질량 W03을 기록하였다.
가수분해한 지 30일 후, 하기 절차에 따라서 추출물에 대해 페녹시에틸알코올(POEtOH, 즉 POEA의 가수분해물)의 농도와 용출률을 확정하였다.
추출 용액을 추출하기 전의 보틀 질량 W11을 기록하고 나서, 추출 용액을 보틀로부터 수집하였으며, 추출 용액을 수집한 후의 보틀 질량 W12를 기록하였다. 수집한 추출물, 표준 용액, 그리고 이의 블랭크(증류수)를 HPLC를 이용하여 분석하였다. 분석 후, 수집한 추출 용액과 표준 용액의 크로마토그램으로부터 증류수의 크로마토그램을 공제하였으며, 기준선 교정(baseline correction)을 수행하였다. 교정한 크로마토그램으로부터 POEtOH가 보이는 피크 면적을 산정하였다. 표준 용액의 POEtOH 농도와 피크 면적을 기반으로 보정 곡선을 그렸다. 추출물중 POEtOH가 보이는 피크의 면적과, 얻어진 보정 곡선을 기반으로 하여, 추출물중 POEtOH 농도를 산정하였다. 얻어진 POEtOH의 농도를 이용하여 하기 등식 1로부터 표본 1g당 POEtOH의 용출률을 산정하였다:
[등식 1]
POEtOH 용출률(%) =
추출 용액중 POEtOH 농도(ppm) x 10-6　x 추출 용액 용적 V1s(mL)/처리전 질량 W0(g) x 100
하기 등식 2로부터 추출 용액의 용적을 산정하였다.
[등식 2]
추출 용액의 용적
Figure pct00008
추출액 용적을 산정하였을 때, 100℃에서의 가열로 인해 변화한 질량중 표본의 질량 변화는, 추출 용액의 질량 변화에 비해 무시할 수 있을 정도로 작았다. 추출 용액 대부분은 물이었으므로, 용액의 밀도는 1 mL당 1 g인 것으로 간주되었다. 처리 30일차에 추출물을 분석한 후, 보틀을 다시 100℃의 건조기에 넣었다. 가수분해 처리한 지 총 60일 경과하였을 때, 추출물을 다시 수집하였다. 처리 30일차 때와 동일한 방식으로, 추출물 수집전의 보틀 질량 W21을 기록하였고, 추출물중 POEtOH의 농도를 HPLC 분석에 의해 정량하였으며, POEtOH의 용출률은 하기 등식 3으로 산정하였다.
[등식 3]
POEtOH 용출률(%) =
추출 용액중 POEtOH 농도(ppm) x　10-6 x 추출 용액의 용적 V2s(mL)/처리전 질량 W0(g) x　100
추출 용액의 용적은 하기 등식 4로 산정하였다.
[등식 4]
추출 용액의 용적 V2s(mL g) =
Figure pct00009
유사하게, 가수분해 처리한 지 총 90일 경과하였을 때의 POEtOH 용출률도 또한 산정하였다.
(반짝임 변성)
본 측정에서는 렌즈 형상의 표본(직경 6 mm, 중앙 두께 0.8 mm ± 0.1 mm)과, 판 형상의 표본(직경 6 mm, 두께 0.5 mm)을 사용하였다. 렌즈 형상의 표본의 경우, 이 표본을 35℃의 물에 17시간 이상 동안 침지하고 나서, 25℃의 물에 2시간 동안 침지하였으며, 입체현미경으로 표본의 외관을 관찰하였다. 판 형상의 표본의 경우, 이 표본을 35℃의 물에 22시간 이상 동안 침지하고 나서, 25℃의 물에 2시간 동안 침지하였으며, 입체현미경으로 표본의 외관을 관찰하였다. 표본 분석(실험 실시예)당 표본 2개 또는 3개의 외관을 관찰하였으며, 반짝임 변성(명점) 발생 횟수를 관찰하였다. 이 때의 배율은 약 10배 ~ 약 60배였다. 반짝임 변성의 용이한 관찰을 위해, 배율을 상기 범위내로 적당히 조정하여 관찰하였다.
(점착력)
본 측정에서는 직경 8 mm이고, 두께 0.8 mm인 판을 사용하였다. 점착력을 측정하기 위한 지그를 크립 미터(creep meter)의 표본 기판부(기저부)에 부착시켰다. 지그의 일부를 분리하고 나서, 이 분리한 지그의 일부에 표본을 끼워 장착하였다. 합체한 지그와 표본을 크립 미터에 부착하였다. 표본 스탠드를 옮겨, 이 표본을 금속 프로브(곡률 반경: 2.5 mm)와 접촉시킨 다음, 여기에 0.05 N의 외력을 적용하였을 때의 그 위치로 테이블을 고정하였다. 고정후 약 5초 경과시, 표본과 프로브를 잡아당겨 서로 분리하였는데(분리 속도 1 mm/초), 이 때 프로브에 적용된 하중은 크립 미터(Yamaden사 제품, RE2 - 33005S)로 측정하였다. 측정한 최대 하중으로부터, 표본으로부터 프로브가 분리된 후의 하중(분리후 하중)을 공제하여 얻어진 값을 점착력 값으로 산정하였다. "A" 등급은 점착력 값이 0 N 이상 ~ 0.16 N 미만임을 나타내고; "B" 등급은 점착력 값이 0.16 N 이상 ~ 0.30 N 미만임을 나타내며; "C" 등급은 점착력 값이 0.30 N 이상임을 나타낸다.
(굴절률)
Abbe 굴절계를 사용하여 Hg-e선에 의해 표본의 굴절률을 구하였다. 건조 상태의 표본(25℃) 또는 수분 흡수 상태(수화 상태)의 표본(35℃)을 대상으로 측정을 수행하였다. 표본으로서 직경이 6 mm이고, 두께가 0.8 mm인 판을 사용하였다.
(압축 하중)
직경이 6 mm이고, 두께가 0.5 mm인 판을 압축하고 나서, 하기 절차에 따라 버클(굽힘 버클)을 장착한 다음, 표본이 6 mm에서 3 mm로 접힐 때의 하중 값(압축 하중 값)을 측정하였다. 측정전 표본의 상태를 23℃ 및 50% RH의 환경하에 놔 두고, 조건을 조정하였다. 도 5는, 압축 하중을 측정하는데 사용되는 압자(50)와 지그(51)의 측면도이다. 압자(50)와 지그(51)는 폴리옥시메틸렌(듀라콘(duracon))으로 제조된 것으로서 원통형이다. 압자(50)와 지그(51)를 크립 미터(Yamaden사 제품, RE2 - 33005S)에 부착하였다. 양면 테이프(3M Scotch Brand Tape 코어 시리즈 2-0300)를 지그(51)의 상부 표면에 있는 표본 장착 부위에 부착하고, 여기에 표본(52)을 고정시켰다. 지그(51)가 부착되는 표본 테이블 부(기저부)를 올리고 내려, 압자(50)와 표본(52)을 서로 접촉시켰다. 접촉 위치로부터 지그(51)를 압축 속도 0.5 mm/초로 들어올려, 표본을 버클로 잠궜다. 3 mm만큼 들어올렸을 때의 하중을 압축 하중 값으로 취하였다.
(연신율 및 파괴 응력)
덤벨 형상의 시험용 표본조각을 사용하여 인장 시험을 수행함으로써, 중합한 렌즈 재료(총 길이(L0) 20 mm, 평행부 길이(L) 6 mm, 평행부 폭(W) 1.5 mm, 두께 0.8 mm)의 연신율과 파괴 응력을 측정하였다(도 6 참조). 금속 성형틀을 사용하여 판 형상으로 성형한 중합체 재료(두께 0.8 mm)에 구멍을 내어 시험용 표본조각을 준비하였다. 시험용 표본조각을 일정한 온도(25℃)의 물에 침지한 채 1분 동안 방치를 허용한 다음, 파괴될 때까지 100 mm/분의 속도로 잡아당겼다. 최대 하중일 때의 뒤틀림 응력(= 연신율(%)) 및 파괴 응력을 소프트웨어를 사용하여 확정하였다.
(수분 흡수율)
25℃에서 평형 수화 상태일 때와 건조 상태일 때 표본의 질량을 측정하고 나서, 수분 흡수율(질량%)을 산정하였다. 하기 등식 5에 따라, 25℃에서 수분을 함유하는 평형 상태일 때의 표본의 질량 Ww과, 건조 상태일 때의 표본 질량 Wd를 기반으로, 수분 흡수율을 산정하였다. 직경이 6 mm이고 두께가 0.8 mm인 판 5개를 표본으로 사용하였다.
[등식 5]
수분 흡수율(질량%) =
Figure pct00010
(결과 및 고찰)
실험 실시예 1 ~ 14(렌즈 형상 표본)의 결과는 표 5에 보였으며, 실험 실시예 15 ~ 60(판 형상 표본)의 결과는 표 6 ~ 9에 보였다.
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
표 6 ~ 9의 결과로부터, 렌즈 재료중 메타크릴레이트 구조의 함량을 증가시킴으로써 가수분해는 억제될 수 있음과, 알콕시 메타크릴레이트는 보통 말하는 메타크릴레이트 성분으로서 적합함이 확인되었다. MTMA 또는 ETMA(알콕시 메타크릴레이트)가 첨가된 실험 실시예에서, POEtOH 용출은 비교적 적게 일어났고, 가수분해는 억제되었으며, 해당 재료의 점착력은 크지 않았다.
실험 실시예 19, 20, 22, 24, 32, 34 ~ 37, 39, 40, 그리고 45 ~ 48 각각에 대해 파괴 응력을 평가하였다. MA/A 비가 0.25 ~ 1.25의 범위, 특히 0.30 ~ 0.70의 범위에 있는 표본은 파괴 응력과 감소한 반짝임 변성간에 유리한 균형을 보였다(도 4 참조). 구체적으로 실험 실시예 20, 24, 32, 34, 35, 37, 39, 45 및 47은 0.45 ~ 1.24 범위의 MA/A 비를 보였으며, 5.6 ~ 11.8 범위 내의 파괴 응력을 보였다. 재료는 (용이하게 접히는 것을 허용하는) 충분한 탄성을 보였으나, 큰 응력도를 견디지 못하고 불량을 보였다. 평가된 표본들 중 임의의 것에서 반짝임 변성의 발생은 단 한 번 관찰되었다. 그러나 실험 실시예 19, 22, 36, 40, 46 및 48의 MA/A 비는 개시된 범위 안에 속하지 않았다. 실험 실시예 19, 22 및 36은 파괴 응력 값이 작았던 반면에, 실험 실시예 40, 46 및 48은 접히는 것이 어려웠다.
표 5 ~ 9의 결과로부터, 알콕시알킬 메타크릴레이트의 첨가량은, 바람직하게 5 몰% ~ 55 몰%, 바람직하게 6 몰% ~ 30 몰%, 더욱 바람직하게 7 몰% ~ 20 몰%이었음이 확인되었다. 알콕시알킬 메타크릴레이트의 최소량은 가수분해 억제의 관점에서 상기 범위에 속하는 것이 바람직하고, 알콕시알킬 메타크릴레이트의 최대량은 접히는 것이 촉진되는 관점에서 상기 언급된 범위 안에 속하는 것이 바람직하다.
렌즈가 수화된 상태일 때의 굴절률을 1.50 이상으로 만들어주는 관점에서, 방향족 고리 함유 아크릴레이트의 함량은, 바람직하게 19 몰% ~ 46 몰%, 바람직하게 34 몰% ~ 43 몰%, 더욱 바람직하게 35 몰% ~ 39 몰%이다. 재료의 굴절률이 높을수록 렌즈는 더 얇아질 수 있고, 이 점은 렌즈가 접힌 상태로 눈에 더 용이하게 삽입될 수 있도록 만든다.
반짝임 변성의 발생을 억제하는 관점에서, 친수성 단량체의 함량은, 바람직하게 10 몰% ~ 40 몰%, 바람직하게 13 몰% ~ 25 몰%, 더욱 바람직하게 15 몰% ~ 24 몰%이고, 이로써 렌즈가 건조된 상태에서 접히는 것이 촉진된다. 건조된 상태에서 용이하게 구부러질 수 있는 렌즈는 보관, 취급, 그리고 삽입 도구에의 장착이 더 용이해질 수 있다.
표 8에 보인 실험 실시예 54는 JP-A-11-56998에 기술된 재료로서, 접힐 수는 있지만, 그렇게 하려면 상당한 외력이 가하여져야 하는 재료이다. 이 재료는 기준으로 사용하였으며, 그 값은 1로 설정하였다. 만일 표본의 압축 하중 값이 이 재료의 압축 하중 값과 같거나 더 크면, 이 표본은 접기 어려운 것으로 판단하였다.
표 8에 보인 실험 실시예 50 ~ 53에서, 이것들은 ETMA를 함유하였던 관계로 POEtOH 용출이 감소하였으며, 가수분해 억제 효과는 얻어졌지만, ETMA 또는 HEMA 함량은 높았고, 접힘성(foldability)은 떨어졌다.
안내 삽입 후 반짝임 변성 발생을 억제하고, 형상 복구성을 개선하는 관점에서, 가교 가능 단량체의 함량은 기본 재료 100 질량부를 기준으로 2 질량부 이상 ~ 4 질량부 이하이다.
단지 소수의 예시적 구현예들만이 상기에 상세히 기술되었지만, 당 업자는 개시된 구현예를 실질적으로 벗어나지 않고 예시적 구현예에 다수의 변형이 가하여질 수 있음을 용이하게 이해할 것이다. 그러므로 이러한 변형 모두는 하기 특허청구의 범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 범위 안에 포함되도록 의도된다.

Claims (15)

  1. (a) 방향족 고리 함유 아크릴레이트인 단일 방향족 아크릴레이트 단량체;
    (b) 탄소 원자가 4개 이하인 알콕시알킬기를 가지는 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체;
    (c) 탄소 원자가 1개 ~ 20개인 알킬기를 가지는 알킬 아크릴레이트 단량체;
    (d) 친수성 단량체; 및
    (e) 가교 가능 단량체
    를 포함하는, 중합 가능한 조성물로 제조된 중합체 렌즈 재료를 포함하는 안내 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단일 방향족 아크릴레이트 단량체, 상기 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체 및 상기 알킬 아크릴레이트 단량체는 중합 가능한 조성물의 기본 재료를 구성하고,
    상기 중합 가능한 조성물은 기본 재료 100부당 단일 방향족 아크릴레이트 단량체 55 질량부 ~ 65 질량부; 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체 10부 ~ 25부; 알킬 아크릴레이트 단량체 15부 ~ 30부; 친수성 단량체 15부 ~ 30부; 및 가교 가능 단량체 2부 ~ 4부를 포함하는 안내 렌즈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단일 방향족 아크릴레이트 단량체는 페녹시에틸 아크릴레이트이고, 상기 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체는 에톡시에틸 메타크릴레이트이며, 상기 알킬 아크릴레이트 단량체는 에틸 아크릴레이트인 안내 렌즈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 친수성 단량체는 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트인 안내 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중합 가능한 조성물은
    방향족 고리 함유 아크릴레이트인 단일 방향족 아크릴레이트 단량체 35 mol% ~ 39 mol%;
    탄소 원자가 4개 이하인 알콕시알킬기를 가지는 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체 7 mol% ~ 20 mol%;
    탄소 원자가 1개 ~ 20개인 알킬기를 가지는 알킬 아크릴레이트 단량체 20 mol% ~ 37 mol%;
    친수성 단량체 15 mol% ~ 24 mol%; 및
    가교 가능한 단량체 1.1 mol% ~ 2.1 mol%
    를 포함하는 안내 렌즈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단일 방향족 아크릴레이트 단량체는 페녹시에틸 아크릴레이트이고, 상기 알콕시알킬 메타크릴레이트 단량체는 에톡시에틸 메타크릴레이트이며, 상기 알킬 아크릴레이트 단량체는 에틸 아크릴레이트인 안내 렌즈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 친수성 단량체는 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트인 안내 렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중합 가능한 조성물 중 몰비 H:C(친수성 단량체 몰량 H:가교 가능한 단량체 몰량 C)는 12:1 ~ 15:1인 안내 렌즈.
  9. 제1항에 있어서,
    중합 가능한 조성물중 가교 가능 단량체의 몰량은 2.1 mol% 미만인 안내 렌즈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 재료의 H x C 값, 즉 중합 가능한 조성물중 친수성 단량체의 몰량 H와 가교 가능 단량체의 몰량 C의 곱은 3.6 x 10-3　초과 ~ 4.2 x 10-3 미만인 안내 렌즈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 중합 가능한 조성물중 모든 메타크릴레이트 단량체 대 모든 아크릴레이트 단량체의 몰비 MA/A는 0.35 ~ 0.65의 범위내인 안내 렌즈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 렌즈 재료의 90일차 용출 특징은 1.30 질량% 이하인 안내 렌즈.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 재료의 파괴 응력은 5.5 MPa ~ 11.0 MPa인 안내 렌즈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 재료의 수화 상태일 때의 굴절률은 1.50 이상인 안내 렌즈.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는 성형에 의해 제조되는 안내 렌즈.
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