KR930007457B1 - 카메라렌즈통과 그 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

카메라렌즈통과 그 제조방법 및 장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 유리섬유 제조장치의 개요를 도시한 단면도.

제2도는 제1도의 부분단면도.

제3도는 제1도의 제조장치에 의해서 얻어진 유리섬유의 단면도.

제4도는 성형품중의 유리섬유의 어스팩트비의 분포를 도시한 그래프.

제5도는 본 발명의 실시예와 비교예에 의해서 성형된 성형품의 진원도(眞

度)와 강도를 도시한 그래프.

제6도는 제5도의 비교예에 있어서의 유리섬유의 어스팩트비의 분포를 도시한 그래프.

제7도는 종래의 VTR 카메라의 단면도.

제8도는 스크루우식 압출기의 단면도.

제9도는 사출성형기의 단면도.

제10도는 제9도의 스크루우의 외관도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 돌기부 13 : 오목부

14 : 유리섬유

본 발명은, 사진용카메라, VTR카메라, 감시카메라 등의 카메라에 있어서의 수지 렌즈통에 관한 것으로, 그것에 부수해서, 그 수지조성물 및 그 성형방법을 포함하고, 또한 수지조성물 중의 보강충전제, 특히 유리섬유와 그 제조방법을 포함하는 것이다.

최근의 카메라는 오오토포우커스 기능이나 VTR카메라와 같이 주움기능이 도입되어 기능적으로 상승하고 있는 동시에, 특히 VTR이나 카메라에서는 해상도가 높아져가고 있다. 한편으로 코스타다운도 진행되어, 이들의 기능을 지지하는 렌즈통의 수지화가 진행되어 왔다.

이들의 용도에 사용되는 수지는 주로 폴리카아보네이트나, 드물게는 폴리페닐렌옥사이드(EPL사 상표 「NORYL」)나, 정밀도가 높지 않은 곳에서는 폴리부틸렌텔테프탈레이트 등이 사용될 경우도 있다. 그리고, 이들의 수지에 직경이 10 ~ 20㎛ 의 유리섬유나 드물게는 직경이 2 ~ 10㎛의 탄소섬유를 충전해서 강도를 높임과 동시에, 장기간 사용시의 치수안정성을 유지하고 있다.

그러나, 고성능카메라에는 수지렌즈통이 채용되지 않고, 오로지 알루미늄을 절삭한 렌즈통이 사용되어 왔다. 그 이유를 전형적인 VTR카메라용 주움렌즈를 예로 다음에 설명한다.

제7도는 종래의 VTR카메라용 주움렌즈의 단면도이다. 렌즈(15) 및 렌즈(16) 및 렌즈(17)은 제1군을 형성하여 포우커싱렌즈프레임(18)에 고정되어 있다. 포우커싱렌즈프레임(18)에는 숫나선형의 나사(19)가 형성되어, 본체(20)에 형성된 암나선형의 나사(21)와 나사 결합하고 있다. 본체(20)의 안쪽에는 캠프레임(22)이 회동 가능하게 끼워맞춤되어, 팸프레임(22)의 캠홈에 끼워맞춤된 캠호로아(23)와 일체적으로 결합한 2군 이동프레임(24) 및 3군 이동프레임(25)은 광축방향으로 안내된다. 2군 이동프레임(24)에는 가변배율렌즈군으로서 렌즈(26)와 렌즈(27)와 렌즈(28)이 고정되어 있다. 3군 이동프레임(25)에는 보정렌즈(29)가 고정되어 있다. (30)은 2군 이동프레임(24), 3군 이동프레임(25)을 안내하는 안내포을이며, (31)은 본체에 고정된 고정렌즈, (32)는 본체에 고정된 마스터렌즈프레임, (33)과 (34)와 (35)와 (36)은 마스터렌즈군을 형성하는 렌즈이며, (37)은 화상을 전기신호로 변환하는 CCD촬상소자이다.

상기 구성에 있어서, 포우커싱렌즈프레임(18)과 캠프레임(22)을 본체(20)의 내주에서 원활하게 회전할 것과, 렌즈가 기울지 않도록 유지할 필요가 있다. 이를 위해서는,

① 각 부품의 진원도나 나사형상 정밀도가 높은 것.

② 강성이 높게 되어 약간의 외력으로 변형하지 않는 것.

③ 렌즈와 열팽창계수가 근사해 있으며, 고온, 저온에서도 약간의 클리어런스를 가지고 회전하는 것.

이 조건으로 된다. 그런데 앞서 열거한 섬유를 충전한 수지(섬유강화 플라스틱)는 알루미늄에 비해서 상기 3가지 점에서 모두 떨어짐으로, 고성능카메라에는 채용되지 않는 것이다.

따라서, 카메라의 기능, 성능을 향상시키고 또한 코스트적으로도 싼가격인 것을 제작하기 위해서는 플라스틱 재료로 상기 3가지점을 개량할 필요가 있다.

한편, 섬유강화 플라스틱에 대해서, 이미 대강 다음과 같은 사항이 알려져 있다.

① 섬유의 충전량이 많을수록, 강성이 높다.

② 섬유의 길이가 길수록 ①의 효과가 크나, 일정한 어스펙트비(섬유의 길이/섬유의 직경) 이상에서는 효과가 증가하지 않는다.

③ 섬유의 충전량이 많을수록, 열팽창계수가 낮다.

④ 섬유의 길이가 길수록, 섬유의 배향방향에 대한 ③의 효과는 크나, 배향과 직각방향으로는 거의 영향이 없다.

⑤ 섬유의 충전량이 많을수록, 섬유의 배향의 영향이 커져서, 형상정밀도가 나오기 어렵다.

이상의 사항으로부터, 카메라 렌즈통용의 섬유강화 플라스틱 재료의 유리섬유는, 충전량이 20 내지 30중량퍼센트(체적퍼센트로 11 내지 17)이고, 그 어스펙트비는 10 내지 30이 일반적이었다.

이 섬유강화 플라스틱은, 대체로 다음과 같은 공정으로 제작되고 있었다. 즉, 극히 섬유길이가 긴 유리섬유로 빙(Glass fiber roping)을 약 6㎜정도로 미리 절단하는 공정이 있으며, 얻어진 촙드글라스(chopped glass)와 메트릭스폴리머(폴리카아보네이트 또는 폴리페닐렌 옥사이드등, 및 약간의 안정제, 착색제, 활제 그외의 배합제를 포함하는 것)를 개량하여, 일정한 비율이 되도록 미리 혼합하여, 제8도에 도시한 바와같은 스크루우식 압출기로 혼련(混練)한다. 이때, 호퍼(38)에 투입된 혼합재료는, 모우터(39)로 회전구동하는 스크루우(40)에 의해서 실린더(41)내에 공급되나, 그때 실린더히이터(42)에 의한 열과 스크루우 회전의 마찰/절단에 의한 발열로 메트릭스폴리머가 용융하고, 그 한쪽에서 촙드글라스는 스크루우홈내에서 강한 힘을 받아, 꺾이면서 용융한 메트릭스폴리머에 분산한다. 미리 유리섬유에 커플링처리를 실싱함으로서, 이 분산이 원활하게 되고, 얻어진 조성물의 강도도 양호하다.

또한, 스크루우(40)는 그 선단부가 될수록, 스크루우홈은 얕고 또한 혼합재료를 단순히 공급할뿐만 아니라, 고의로 흐름을 저해하는 스크루우형상으로 하여, 폴리머중에 분산시킨 유리섬유를 다시 꺾도록 구성되어 있다.

또, 실린더(41)의 선단부에는 스트랜드다이(strand die)(43)가 설치되고, 몇 개인가의 용융된 플라스틱 조성물이 압출된다. 이것을 일단수조(44)에서 수냉하여, 냉각고화된 조성물을 커터(45)로 잘게 절단하여 2 ~ 5㎜ 정도의 펠릿(pellets)이 얻어진다. 이것을 성형재료로서 사용한다.

이 단계에서 그 재료중의 섬유의 어스펙트비가 최종제품에 가까와지도록 제어되고 있다. 그러나 상기 방법은 직접 유리섬유의 길이를 결정해서 절단하는 것이 아니라, 스크루우형상을 따라서 유동, 혼련함에 있어서의 전단응력에 의해서 절단하므로, 짧은 섬유에서부터 긴 섬유까지가 분포하고, 그 평균치가 대강 목표로한 범위에 들어가도록 제조조건을 결정한다. 또한, 호퍼(38)의 투입전의 단계에서 미리 유리섬유길이를 최종 어스펙트비에 가까운 길이로 커트할 수 있으면 어스펙트비가 균일하게 되어 평균 어스펙트비가 안정된 유리섬유를 얻을 수 있게 생각되나, 어스펙트비를 10 ~ 30으로 하기 위해서는, 0.1 ~ 0.6㎜ 정도의 피치로 날이 늘어선 커터를 준비하지 않으면 안된다. 유리절단커터는 마모되기 쉬움으로 교환하도록 구성되어 있으나, 그것을 상기 피치로 실시하는 것은 극히 어렵다.

이렇게 해서 형성된 성형재료는, 충분히 건조한 후에 사출성형장치에 투입되어, 카메라렌즈통이 성형된다.

제9도는, 사출성형장치의 부분단면도로, 호퍼(46)에 공급된 성형재료는, 스크루우(47)의 회전에 따라서, 가열된 실린더(48)의 앞쪽으로 용융상태로 저장되고, 사출실린더(50)로 구동하는 스크루우의 전진에 따라서 금형(49)중에 사출되고, 냉각후 성형품으로서 인출된다.

제10도는, 제9도의 사출성형장치의 스크루우(47)를 도시한 도면으로, 혼련용 압출기의 스크루우와 달리, 스크루우홈이 균일하게 배치된 소위 풀플라이트스크루우가 일반적이다. 스크루우홈의 깊이가, 호퍼쪽에서부터 서서히 얕아져서 선단부에서 가장 얕고, 호퍼쪽의 깊이 d₁와 선단부쪽의 깊이 d₂와의 비 d₁/d₂를 압축비라고 칭하며, 통상은 2 ~ 3 정도이며, 이 값이 클수록 좋게 혼련할 수 있어, 탈포효과(debubbling ettect)도 크다. 그러나, 어스펙트비가 큰 유리섬유는 이 스크루우홈을 통과하는 동안에는 전달되고, 또 금형속에 사출할때에도 절단된다. 따라서, 스크루우의 회전조건이나 사출조건에 의해서 완성된 성형품중 유리섬유의 어스펙트비가 다르게 된다. 그 결과, 다음과 같은 문제점을 가지고 있었다.

① 섬유의 길이가 다름으로서, 성형수축율이 다르고, 동일한 금형으로부터 얻어지는 치수가 달라서, 나사의 끼워마춤등의 곤란해 진다.

② 형상정밀도가 다른 성형품이 얻어져서, 안정된 렌즈의 위치정밀도를 얻을 수 없다.

본 발명의 주된 목적은, 정밀도가 좋고, 강도적으로도 뛰어난 카메라렌즈통을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 카메라렌즈통은 어스펙트비가 3 ~ 7의 유리섬유가 전체에 대해서 35 ~ 40중량% 폴리카아보네이트에 분산된 성형체로 이루어진 것이다.

또, 본 발명은 유리를 용기내에서 용융하는 공정과, 상기 용기의 바닥부에 형성된 미세구멍으로부터 유리섬유를 인출하는 공정과, 상기 유리섬유에 소정의 간격으로 오목부를 형성하는 공정과, 상기 유리섬유를 고화(固化)하는 공정과, 상기 오목부가 형성된 유리섬유를 소정의 간격으로 절단하는 공정과, 상기 절단된 유리섬유를 소정량 수지와 혼ㅊ합해서, 사출성형하는 공정을 가진 카메라렌즈통의 제조방법이다.

또한, 본 발명은 유리를 용융하는 수단과, 상기 용융된 유리를 섬유형상으로 해서 인출함과 동시에, 유리에 오목부를 형성하는 수단과, 상기 유리섬유를 고화하는 수단과, 상기 오목부가 형성된 유리섬유를 소정의 간격으로 절단하는 수단과, 상기 절단된 유리섬유를 수지와 혼합해서 사출성형하는 수단을 가진 카메라렌즈통의 제조장치이다.

상기 구성에 의해서, 정밀도가 좋고, 강도적으로도 뛰어난 카메라렌즈통을 얻을 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도는 본 발명에 의한 유리섬유의 제조공정을 도시한 부분단면도이다.

무알카리유리(E 유리)의 마아블(1)을 포트(2)로 용융하고, 포트(2)의 바닥부의 미세구멍(3)으로부터 인출되는 모노필라멘트형상의 유리섬유(4)를 로울부(5)로 인수하고, 서서히 냉각후, 표면처리제를 스프레이(6)로 도포후, 절곡로울(7)과 절곡안내부재(8)로 절단되어 짧게 파단된 유리섬유는 받침접시(9)에 퇴적된다.

제2도는 로울부(5)를 확대한 부분단면도로서, 이송로울(10)과 성형로울(11)과의 사이를 모노필라멘트형상의 유리섬유(4)가 통과함에 있어서 성형로울(11)에 형성된 돌기부(12)에 의한 흔적이 모노필라멘트형상의 유리섬유(4)의 오목부(13)로 되어 형성된다. 이 오목부(13)를 형성하는 온도는 유리의 연화점 온도부근이 되는 것이 양호하다.

제3도는, 제1도의 받침접시(9)에 퇴적된 유리섬유의 일예로서, 유리섬유(14)의 직경에 대해서 대략 7배의 피치로 오목부(13)가 형성되고, 단면부(13')에도 오목부에서부터 파단된 흔적를 볼수 있다. 이 피치는 제2도에 있어서의 성형로울의 돌기부(12)의 피치로 대강 결정된다. 따라서 임의의 피치의 성형로울을 준비함으로서 임의의 피치로 오목부(13)를 성형할 수 있다.

이하, 상기의 방법으로 만들어지는 유리섬유를 사용하여 카메라용 렌즈통을 성형한 실시예에 대해서 설명한다.

[실시예1]

직경이 12㎛이고 60㎛피치로 오목부가 형성된 유리섬유(이 단계에서 유리섬유 1개당 평균 1 ~ 2개의 오목부가 관찰되었다. 즉, 길이가 120 ~ 180㎛이며 수평균 어스펙트비는 대략 10 ~ 15이며, 그 어스펙트비의 분포를 제4도의 실선의 막대그래프로 도시함)을 평균분자량이 22,000의 폴리카아보네이트에 중량분율로 35% 혼합하고, 텀블러로 건조혼합한 후, 종래와 마찬가지로 제8도에 도시한 스크루우식 압출기로 혼련하고, 냉각후 펠리타이싱하여 펠릿을 얻었다. 이 펠릿을 100℃에서 10시간 건조하고, 130℃에서 5시간 건조를 행한 후 종래와 마찬가지로 제9도에 도시한 사출성형기를 사용하여 수지온도가 300℃(그때의 용융점도는 전단속도가 1000sec^-1에서 대략 3500포이즈이다), 스크루우배압이 50㎏/㎠,압축비가 3의 풀플라이트스크루우로 가소화한 후, 사출하고, 냉각완료후 이형해서 카메라렌즈통을 얻었다. 그리고, 그 진원도를 측정한 결과, 렌즈끼워맞춤부의 진원도는 22㎛이며, 100g의 하중을 가해서, 렌즈통의 지지부에만 힘이 가해지도록 장착한 낙하 시험기로의 내충격력은 157G로, 모두 양호하였다(제5도 d,d'로 그 결과를 나타내었다). 성형품의 일부를 꺾어서, 염화메틸렌으로 폴리카아보네이트를 씻어내고, 남은 유리섬유를 관찰한 결과, 제4도의 파선의 막대그래프로 도시한 바와같이 거의가 어스펙트비 5에 일치하고 있었으나, 일부 어스펙트비가 1 내지 1이하의 것이 원료보다 증가해 있었다. 그러나, 원료중 어스펙트비가 10 및 15부근의 것은 거의 없어져 있었다.

[실시예 2]

실시예1과 마찬가지로 직경 10㎛이나 어스펙트비는 7이 되도록 오목부를 형성하고, 유리섬유의 단계에서 오목부로부터 완전히 꺾어져, 어스펙트비의 분포가 7에 깨끗하게 모여져 있는 것을, 분자량 20,000의 폴리카아보네이트에 중량분율로 35%가 되도록 건조혼합하고, 풀플라이트스크루우를 사용한 압출기로 혼련하여, 실시예1과 마찬가지로 건조하고, 동일한 금형을 사용하여 압축비가 2의 풀플라이트스크루우를 사용한 사출성형기를 사용하여, 수지온도를 320℃(용융점도 2500포이즈), 스크루우배압20㎏/㎠가 되도록 스크루우회전수로 가소화해서 성형하였다.

얻어진 성형품의 진원도와 내충격강도는 제5도 E 및 E'에 도시한 바와같이, 진원도 30㎛,내충격력 250G였다.

상기 실시예에 있어서는, 성형품치수의 반복정밀도가 극히 양호하며, 그 하나 하나의 성형품중 유리섬유의 어스펙트비가 어느 것이나 7부근에서 모여져 있으며, 또한 파쇄된 성분이 적다는 것을 알았다.

[실시예 3]

실시예1과 마찬가지로 직경이 12㎛의 유리섬유를 약 35㎛피치로 오목부를 형성하고, 폴리카아보네이트에 대해서 40%배합하고, 그외는 아주 실시예1과 동일하게 혼련, 성형하여 성형품을 얻었다. 그때의 진원도는 13㎛로 극히 양호하며, 내충격강도도 107G로 만족하였다(제5도의 점 F,F'참조).

또 성형품중의 유리섬유의 어스펙트비의 분포는 3근처에서 극히 많고, 약간 폭넓은 분포였다.

또 성형품의 강성은 유리섬유가 짧아진 분량을 함유량으로 커버함으로서 실시예1과 거의 동일한 값이며, 종래의 유리섬유30%의 폴리카아보네이트와 동일한 강성이었다.

[비교예 1]

분자량 22,000의 폴리카아보네이트만을 실시예1과 동일한 금형과 성형기를 사용해서 성형하였을 경우의 진원도는 18㎛로 양호하였으나, 내충격강도는 75G로 약간 불만족하고, 그 이외에 강성이 부족하여, 렌즈의 반복동작이 원활하지 않다는 것을 알았다(제5도 A,A'참조).

[비교예 2]

직경12㎛이고 어스펙트비가 제6도의 곡선 G의 분포의 루도파이버를 40%함유한 분자량 21,000의 폴리카아보네이트를 실시예1과 마찬가지로 성형해서 성형품을 얻었다. 그 진원도는 12.5㎛로 극히 양호하며, 강성도 충분하였으나, 내충격강도는 50G밖에 되지 않아 불량하였다(제5도 B.B'참조).

[비교예 3]

길이 3㎜의 촙드유리섬유(직경12㎛)가 30중량퍼센트가 되도록 분자량 22,000의 폴리카아보네이트와 건조혼합한 후, 제8도에 도시한 스크루우식 압출기로 혼련하였다. 이 조성물중 유리섬유의 어스펙트비의 분포는 제6도의 곡선 H'로 도시되고 수평균어스펙트비는 15정도였다. 이 조성물을 실시예1과 동일 조건으로 성형하였을때에 얻어진 성형품중 유리섬유의 어스펙트비의 분표는, 대체로 제6도의 곡선 H의 분포를 가지며, 성형전의 원료와 비교해서 현저히 저하해 있었다. 그 성형품의 진원도는 50㎛로 불량하였다. 강도, 강성은 모두 뛰어나 있었다.(제5도 C,C'참조).

또, 약간의 성형조건의 변동으로 어스펙트비의 분포가 변화하고, 아울러 진원도나 직경등의 치수도 변화하기 쉽다는 것을 알았다.

본 발명에 의하면, 정밀도가 양호하고, 강도적으로도 뛰어난 카메라렌즈통을 얻을 수 있다.

또, 본 발명은 수지에 함유시키는 섬유의 어스펙트비가 결정되어 있음으로, 안정된 성능을 발휘할 수 있다.

Claims (10)

1. 어스펙트비가 3 ~ 7의 유리섬유(4,14)가 35 ~ 40중량% 폴리카아보네이트에 분산된 성형체로 이루어진 카메라렌즈통.
2. 유리(1)를 용기(2)내에서 용융하는 공정과, 상기 용기(2)의 바닥부에 형성된 미세구멍(3)으로부터 유리섬유(4)를 인출하는 공정과, 상기 유리섬유(4)에 소정의 간격으로 오목부(13)를 형성하는 공정과, 상기 유리섬유(4)를 고화하는 공정과, 상기 오목부(13)가 형성된 유리섬유(14)를 소정의 간격으로 절단하는 공정과, 상기 절단된 유리섬유를 소정량 수지와 혼합해서, 사출성형하는 공정을 가진 카메라렌즈통의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 유리섬유(4,14)에 직경에 3배 ~ 7배의 간격으로 오목부(13)를 형성하는 카메라렌즈통의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 유리섬유(4,14)를 35 ~ 40중량% 수지와 혼합해서 이루어진 카메라렌즈통의 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 수지가 폴리카아보네이트인 카메라렌즈통의 제조방법.
6. 제2항에 있어서, 유리섬유(4,14)를 꺾어 구부림으로서 오목부(13)로부터 절단하는 카메라렌즈통의 제조방법.
7. 유리(1)를 용융하는 수단과, 상기 용융된 유리(1)를 섬유형상으로 해서 인출하는 동시에, 유리섬유(4,14)에 오목부(13)를 형성하는 수단과, 상기 유리섬유(4,14)를 고화하는 수단과, 상기 오목부(13)가 형성된 유리섬유(4,14)를 소정의 간격으로 절단하는 수단과, 상기 절단된 유리섬유(4,14)를 수지와 혼합하여, 사출성형하는 수단을 가지고 이루어진 카메라렌즈통의 제조장치.
8. 제7항에 있어서, 유리(1)를 섬유형상으로 해서 인출하고, 오목부(13)를 형성하는 수단이 이송로울(10)과 성형로울(11)로 이루어지고, 이 2개의 로울(10,11)사이로 유리섬유(4,14)를 통과시키는 것이 카메라렌즈통의 제조장치.
9. 제8항에 있어서, 성형로울(11)에 소정의 간격으로 돌기부(12)가 형성되어 이루어진 카메라렌즈통의 제조장치.
10. 제9항에 있어서, 성형로울(11)에 형성된 돌기부(12)의 간격이 유리섬유(4,14) 직경의 3배 ~ 7배인 카메라렌즈통의 제조장치.

Images