WO2020091362A1 - 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법 - Google Patents

광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법 Download PDF

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injection
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monomer
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장동규
김준섭
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    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an optical material by injecting a monomer solution into a cavity formed between a pair of molds with an outer seal, and more specifically, a vision recognition system while injecting a monomer of a raw material tank into a cavity of a mold. It relates to a method of automatically injecting a mold for a monomer for an optical material that allows quantitative injection within a short time by stopping the injection when the oil level is detected at the final injection point by detecting the oil level of the monomer solution.
  • Plastic lenses are used in optical materials because they are lighter than glass lenses, are not easily broken, and have good processability.
  • Such a plastic lens is produced by injecting a polymer compound called a monomer into a mold and hardening it, followed by suitable post-processing. That is, it is manufactured by injecting a monomer solution into a mold having a lens-shaped empty injection space (cavity).
  • Patent Document 1 discloses a 'movement distance setting device for a mold for manufacturing eyeglass lenses'.
  • a tape is attached to the outer circumferential surface of the glass mold in a state where the glass molds are spaced apart from each other using a mold chuck, and then the monomer is formed in the formed cavity.
  • the solution is injected manually.
  • Patent Literature 1 the technique of manually injecting the monomer into the glass mold as disclosed in Patent Literature 1 is entirely dependent on the skill level of the injector, and thus a defect may occur depending on the skill level and the work efficiency is poor. Particularly, since precise injection of a monomer in a predetermined amount every time requires a lot of skill, there is a problem that bubbles may be generated in the mold in the case of an unskilled person. In addition, since the liquid monomer generates volatile gas harmful to the human body, it may adversely affect the health of workers when working for a long time.
  • Patent Document 2 discloses an 'automatic monomer injection device for spectacle lenses and a method for producing spectacle lenses using the same'.
  • Patent Document 2 is intended to increase the productivity of products at the manufacturing site by automating the process of injecting the raw material into the mold, reduce the defect rate, and pursue an environmentally friendly manufacturing environment. It includes a detachable part, a monomer injection part, and is capable of automatically injecting a lens monomer through a lens mold supply step, a mold seating step, a tape detachment step, a monomer injection step, a tape attachment step, and a lens mold discharge step.
  • the position of the lens mold is grasped by using a displacement sensor (laser sensor) that senses the position of the lens mold in the step of injecting the monomer solution into the cavity formed by the pair of molds. 2 It is designed to detect the water level of the raw material filled in the lens mold by the moving part, and the injection amount of the monomer in the injection nozzle is controlled by the injection amount control part.However, when the monomer reaches a certain level, the amount of the monomer injected is one step. It is designed to be adjusted to the water level of 5 mm and the second level, the water level of 10 mm.
  • a displacement sensor laser sensor
  • the monomer solution has a higher viscosity than water, so the change in the water level is not a horizontal change, but a two-dimensional symmetrical parabolic linear shape. Since there is a problem in that it is difficult to accurately detect the water level in real time, it is difficult to inject in the correct amount despite the step-by-step adjustment of the injection amount, and the injection amount is insufficient or the injection amount is excessive, resulting in product defects and overflowed monomer solution injection There is a problem that the equipment is contaminated, and there is a fear that it will interfere with the stable operation of the equipment.
  • the width between the first and second wall portions inside the cavity is increased.
  • First process to measure and set the first flow rate and the first time, and inject the plastic stock solution for the first time in the cavity at the first flow rate, and after the first process, plastic at the second flow rate less than the first flow rate in the cavity By having a second process of injecting the stock solution, the stock solution is injected at a large flow rate only for a predetermined time, and then the stock solution is injected at a low flow rate toward the end of the injection to shorten the injection time and reduce the amount of leakage. .
  • Patent Document 3 reduces the injection time and the amount of leakage by gradually reducing the injection amount and injection time of the plastic raw material in consideration of the spatial characteristics inside the cavity, but the plastic raw material for lens production is used for the lens mold. By not considering the oil level change characteristics of the highly viscous plastic raw material at the time of injection, it still has the disadvantage that it cannot effectively prevent the leakage of the plastic raw material or cannot optimally control the injection amount of the plastic raw material.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication No. 2008-80766
  • the method of forming a plastic lens does not leave as much foam as possible when injecting a liquid molding material into a mold in the same manner as pouring a liquor by tilting the glass.
  • the injection port is initially set to slightly deviate from the upper center, and injection starts, and when the injection is progressed to some degree, the mold is rotated (tilt) so that the injection port is located at the upper center, filling the raw material monomer.
  • a method for forming a plastic lens is disclosed.
  • Patent Document 4 is an appropriate method for injecting the raw material so that no bubbles remain, but it is insufficient to inject the raw material in the correct amount.
  • Patent Document 1 Korean Registered Utility Model No. 20-0236704 (registered on June 21, 2001)
  • Patent Document 2 Korean Registered Patent No. 10-1383132 (Registration on April 2, 2014)
  • Patent Document 3 Japanese Registered Patent No. 3707189 (registered on August 12, 2005)
  • Patent Document 4 Japanese Patent Publication No. 2008-80766 (published on April 10, 2008)
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and the object of the present invention is to quantitatively inject the monomer solution through the vision recognition system while reducing the time to inject the monomer solution into the mold to manufacture the optical material. It is to provide a method for automatically injecting a mold for a monomer for an optical material.
  • the present invention is a method of injecting a monomer solution into a monomer injector with a monomer injector in a cavity formed between a pair of molds having an outer seal, and injecting a majority of the monomer solution into the mold, a vision recognition system It provides a method for automatically injecting a mold of a monomer for an optical material, comprising injecting the remaining amount until the oil level is detected at the final injection point and then ending the injection.
  • the automatic injection method comprises the first step of injecting the monomer solution into the mold at a high injection flow rate or injection rate; A second step of lowering the injection flow rate or injection speed of the monomer solution from the first step and gradually injecting the remaining amount until the oil level is detected at the final injection point using a vision recognition system; It can be made including.
  • the vision recognition system photographs the contour of the mold and the shadow of the two-dimensional shape formed by the oil surface of the monomer solution injected into the mold, but a part of the mold contour for detecting a state in which the mold is set at the injection position Set the first region of the second region located outside the mold, and when the contour of the mold is detected in the first region, the controller injects a monomer solution inside the syringe into the mold, and the oil level in the second region When detected, injection of the monomer solution is terminated.
  • the contour of the mold and the oil level of the monomer solution are preferably detected by changing the shading.
  • the change in shading can be preferably detected as a change in the number of pixels.
  • a virtual contour is displayed in an arc shape in the first area, and when the mold contour is detected in the first area, the shooting position is adjusted so that the contour of the mold taken matches the virtual contour.
  • the position of the second area is adjusted together according to the change of the position of the first area to detect the oil level change.
  • the first region means a position in a diagonal direction of the outer side of the mold, that is, a location having both the X-direction information and the Y-direction information of the mold. This is the part to be used, and the first area serves as a reference for the position movement of the second area, and in the first area, when the mold is seated at the injection position, the contour of the mold is immediately sensed.
  • the second area is set outside the position close to the monomer inlet of the mold to fill the monomer solution without air bubbles in the cavity inside the mold, and is generally installed within a position within 1 to 2 mm from the mold contour. do.
  • the controller injects 90-98% of the monomer solution at a high injection flow rate or injection rate when the monomer solution first injected into the syringe is injected into the mold, and the remaining balance is lower than this.
  • the syringe driver is controlled to inject slowly at the injection speed.
  • the injection is automatically stopped when the final injection point is reached while checking the oil level using a vision recognition system. Therefore, there is an advantage that the monomer solution can be quantitatively injected without running out and overflowing.
  • the monomer solution when a monomer solution having viscosity is injected into a cavity inside the mold, the monomer solution is first sucked into a syringe set to match the cavity capacity of the mold in advance, and this is a high injection flow rate inside the mold.
  • the injection flow rate or injection rate is lowered at the final stage to slowly fill the remaining amount to fill, so there is no fear of exceeding the injection capacity.
  • the injection since most of the monomer solution inside the syringe is injected into the mold within a short period of time, the injection is terminated when the monomer solution in the second area is detected by the non-recognition system.
  • the amount is accurately and accurately injected, it is possible to produce a lens of uniform quality, and it is possible to shorten the injection time of the monomer, thereby increasing the efficiency of the monomer injection operation. Accordingly, it is possible to prevent defects due to insufficient injection amount of the monomer solution and to prevent abnormal operation or malfunction of equipment caused by excessive injection of the monomer solution.
  • FIG. 1 is a flowchart schematically showing a lens manufacturing process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a method for automatically injecting monomers according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a state in which the monomer solution is injected into the mold in Figure 3,
  • FIG. 5 shows a state in which the monomer solution in FIG. 4 is filled inside the mold.
  • a method of automatically injecting a monomer solution into a mold to manufacture an optical material such as a lens includes loading of the mold (S10), taping (S20), tape opening (S30), and monomer injection ( S40), tape closing (S50) and mold unloading (S60) are performed, and in the subsequent process, the lens is completed after curing of the monomer and then separated from the mold.
  • the mold used in the embodiment of the present invention is a pair of molds with an outer seal, and a monomer solution is injected into a cavity formed between the pair of molds.
  • the material of the mold is not limited, and any material suitable for desorption after curing of the monomer can be used.
  • a glass mold can be used.
  • the sealing of the mold may be an adhesive tape using a film such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET) or nylon as a base film, but is not limited thereto.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • nylon nylon
  • an adhesive tape based on a PP film When injecting and curing an aryl monomer having a final curing temperature of 100 ° C. or lower, it is preferable to use an adhesive tape based on a PP film.
  • an adhesive tape having a PET film As a base film.
  • even when the final curing temperature of the monomer is 100 ° C. or lower, it is preferable to use an adhesive tape based on a PET film when injecting and curing urethane, acrylic, or episulfide-based monomers.
  • the monomer used in the embodiment of the present invention may include all of various monomer compounds that can be used as optical lenses and spectacle lenses.
  • acrylic monomers epoxy acrylic monomers, polyisocyanates and polythiols for thiourethane-based optical materials, episulfide compounds for episulfide-based optical materials, alkylene glycol bisaryl carbonates or horses for aryl-based optical materials Rate compounds, allyl diglycol carbonate, and the like.
  • the monomer is a monomer composition for an acrylic optical material comprising at least one of an epoxy acrylate compound represented by Formula 1 below and an epoxy acrylate compound represented by Formula 2 below.
  • the acrylic optical material monomer composition is styrene, divinylbenzene, alphamethylstyrene, alphamethylstyrenedimer, methylmethacrylate, benzylmethacrylate, chlorostyrene, bromostyrene, methoxystyrene, monobenzylmaleate, Dibenzyl malate, monobenzyl fumarate, dibenzyl fumarate, methylbenzyl malate, dimethyl malate, diethyl malate, dibutyl malate, dibutyl fumarate, monobutyl malate, monopentyl malate, diphene It may further include one or more compounds selected from the group consisting of tilmalate, monopentyl fumarate, dipentyl fumarate and diethylene glycol bisaryl carbonate.
  • the acrylic optical material monomer composition may further include an internal release agent. Releasability after polymerization can be improved by adding an internal release agent to the monomer composition before template polymerization.
  • an internal release agent a phosphoric acid ester compound, a silicone-based surfactant, a fluorine-based surfactant, or an alkyl quaternary ammonium salt may be used alone or in combination of two or more.
  • the internal release agent may preferably be included in the composition at 0.001 to 10% by weight.
  • the monomer composition for an acrylic optical material may further include a heat stabilizer.
  • the heat stabilizer include metal stearate, calcium stearate, barium stearate, zinc stearate, cadmium stearate, lead stearate, magnesium stearate, aluminum stearate, potassium stearate, zinc octoate, etc.
  • One or two or more compounds selected from the compounds can be used.
  • the heat stabilizer may be included in the monomer composition in an amount of 0.01 to 5.00% by weight.
  • the thermal stability effect is weak, and when it is used in excess of 5.00% by weight, the defective rate of polymerization is high during curing and the heat stability of the cured product may be lowered.
  • the injection of the acrylic optical material monomer composition into the mold is preferably performed in a temperature range of 5 to 60 ° C, and more preferably in a temperature range of 5 to 40 ° C. Since the injection is performed at an appropriate temperature, the pot life can be properly maintained, and the quality of the optical material can be improved by lowering the incidence of pulsation, ring, and variable uncured in the finally obtained optical material.
  • the monomer comprises 'component A' which is at least one compound selected from alkylene glycol bisaryl carbonate and maleate compounds and 'component B' which is a diaryl ester compound represented by the following formula (3). It is a monomer composition for an aryl-based optical material.
  • R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group
  • OR 2 represents a divalent alcohol residue having 1 to 5 carbon atoms
  • m 0 to 20
  • the component A and the component B may be preferably mixed in a proportion of 5 to 70% by weight and 30 to 95% by weight.
  • the content of the diaryl ester compound (component B) is less than 30% and the component A compound exceeds 70%, there may be a problem that the manufactured optical lens has a low impact strength or a low refractive index.
  • the content exceeds 95% the viscosity of the monomer composition becomes high, so it is difficult to inject into the glass mold and productivity is poor.
  • the components A and B may be more preferably mixed at a ratio of 10 to 60% by weight and 40 to 90% by weight.
  • the alkylene glycol bisaryl carbonate may preferably be represented by Formula 4 below.
  • the alkylene glycol bisaryl carbonate is particularly preferably diethylene glycol bisaryl carbonate.
  • R 4 represents hydrogen or a methyl group
  • -OR 3 represents a divalent alcohol residue having 1 to 10 carbon atoms
  • n represents an integer of 1 to 10.
  • the diaryl ester compound represented by Chemical Formula 3 is a diaryl phthalate, diaryl isophthalate, diaryl terephthalate, etc., a divalent alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1 , 3-butanediol, neopentyl glycol, etc. can be prepared by transesterification.
  • the maleate compound is preferably dibenzyl maleate; Monobenzyl maleate; Dibenzyl fumarate; Methylbenzyl maleate; Methylbenzyl fumarate; Dimethyl maleate; Diethyl maleate; Dibutyl maleate; Dibutyl fumarate; Monobutyl maleate; Dipentyl malate and dipentyl fumarate.
  • the aryl-based optical material monomer composition may further include a phosphate ester compound.
  • Phosphoric acid ester in the composition serves to prevent the yellowing of the optical lens generated by heat in the annealing process.
  • the phosphoric acid ester in the composition is preferably contained in 0.001 to 3% by weight (10 to 30000 ppm), and more preferably 0.02 to 2% by weight (200 to 20,000 ppm).
  • Phosphoric acid ester may preferably be represented by the formula (5) below.
  • X, Y, and Z are hydrogen, halogen, alkyl, allyl, phenyl, ethylene oxide or propylene oxide added alcohol residue and any one selected from the group consisting of hydrocarbons of halo alkyl, which are the same or different from each other.
  • the injection of the aryl-based optical material monomer composition into the mold is preferably performed in a temperature range of 50 ° C. or less, more preferably in a temperature range of -10 to 50 ° C., more preferably 5 to 40 ° C. . Since the injection is performed at an appropriate temperature, the pot life can be properly maintained, and the quality of the optical material can be improved by lowering the incidence of pulsation, ring, and variable uncured in the finally obtained optical material.
  • the monomer is an allyl diglycol carbonate monomer composition comprising diethylene glycol bisallyl carbonate represented by Formula 6 below and isopropyl peroxydicarbonate.
  • the allyl diglycol carbonate monomer composition may further include a phosphate ester compound.
  • Phosphoric acid ester in the composition serves to prevent the yellowing of the optical lens generated by heat in the annealing process.
  • the phosphoric acid ester in the composition is preferably contained in 0.001 to 3% by weight (10 to 30000 ppm), and more preferably 0.02 to 2% by weight (200 to 20,000 ppm).
  • Phosphoric acid ester may preferably be represented by the formula (5).
  • the monomer may further include an ultraviolet absorber and a polymerization initiator (catalyst). Further, the monomer may further include additives such as an organic dye, an anti-coloring agent, an antioxidant, and a light stabilizer according to conventional techniques in the field of plastic optical lenses, if necessary.
  • an ultraviolet absorber and a polymerization initiator (catalyst).
  • the monomer may further include additives such as an organic dye, an anti-coloring agent, an antioxidant, and a light stabilizer according to conventional techniques in the field of plastic optical lenses, if necessary.
  • the viscosity of the monomer used in the automatic injector of the present invention is preferably 500 CPS or less, and more preferably 10 to 150 CPS. If the viscosity of the monomer is high, there is a problem in that the generation of air bubbles is increased during injection, and it takes a long time for air bubbles to be removed.
  • the monomer solution S of the monomer solution tank 10 is first sucked into the syringe 20 capable of adjusting the capacity according to the cavity of the mold M, and then the syringe 20 )
  • the monomer solution (S) injected inside is primarily injected into the mold (M) at a high injection flow rate or injection rate. Then, while injecting the remaining amount at a lower injection flow rate or injection rate for the second time, after confirming whether the monomer solution (S) is filled inside the mold (M) using the vision recognition system, the injection is finished.
  • the vision recognition system in this embodiment as can be seen in Figures 2 to 5, the contour of the mold (M) and the oil level (L1) of the monomer solution (S) injected into the cavity of the mold (M) Taking a picture, the first area (A1) of a part of the contour of the mold (M) for detecting the state where the mold (M) is set at the injection position, and the second area (A2) located outside the injection port of the mold (M) Is set.
  • the controller (C) is the image signal taken in the vision recognition system, that is, when the contour of the mold (M) is detected in the first region (A1) as shown in Figure 2, the mold (M) is in the injection position It is recognized that it is seated. At this time, it is determined whether the contour of the mold M photographed and the virtual contour L indicated by the arc in the first area A1 coincide. If it does not, the vision recognition system is used. Fine adjustment, that is, the position of the vision camera is adjusted to perform the shooting position adjustment step of matching the virtual contour L with the contour of the mold M.
  • the shooting position adjustment step since the position of the first area A1 is adjusted and the position of the second area is moved at the same time with the first area A1 at the same time, the seating position of the mold M in the injection device Although is slightly changed, the second area (A2) photographed in the vision recognition system photographs the same location to detect the change in the oil level of the monomer solution.
  • the controller (C) analyzes the image captured by the vision recognition system, detects the capacity of the cavity and determines whether the injection position is set according to the type of the mold (M), and drives the 22 and valve ( By controlling the opening / closing operation of V), the amount of the monomer solution S is sucked into the syringe 20 and then injected into the mold M, and the injection flow rate or injection speed and termination time as shown in FIG. 3. And control the fine position of the vision recognition system.
  • controller (C) is to set the injection flow rate or injection rate differently according to the type of the mold (M) and the monomer solution (S) by an external input means such as a touch pad or keyboard, a new type of mold or When using the monomer solution, it is possible to find and set the optimal injection flow rate or injection speed by storing the data obtained through repeated tests.
  • the drive unit 22 is driven by the power of the motor (not shown), the plunger 23 moves forward and backward to suck the monomer solution into the interior of the syringe 20, or the sucked monomer solution into the mold (M)
  • the present invention is not limited to this, and the driving method of the driving unit 22 may use various known methods.
  • the monomer solution S is sucked into the syringe 20 to match the cavity capacity of the mold M according to the type of the mold M supplied.
  • the valve V installed between the 10) and the syringe 20 is maintained in an open state, and the nozzle 21 is a syringe in a state in which air or the like from outside is blocked by an internal check valve not shown.
  • the upper driving unit 22 is operated to fill the syringe 20 into the monomer solution S by a predetermined amount.
  • valve (V) may be controlled to open and close operation by the controller (C), when the drive unit 22 of the syringe 20 using the check valve to perform the suction operation, the opening operation, that is, the discharge operation Of course, it can be automatically closed when injecting into the mold.
  • the camera is finely adjusted to match the virtual contour L.
  • the mold M is seated at the injection position, and the driving unit 22 is driven in the opposite direction to the primary, so that the monomer solution S inside the syringe 20 has a nozzle 21 ) Is injected into the mold (M), wherein the valve (V) is maintained in a closed state, the check valve provided on the nozzle 21 is in the open state, the drive of the drive unit 22 Since only a predetermined amount of the monomer solution S is injected, the preset amount is set to be 90 to 98% of the amount first injected into the syringe 20.
  • the injection flow rate or injection rate of the monomer solution (S) is injected at the highest injection flow rate or injection rate within the range in which no bubbles are generated in the monomer solution depending on the viscosity of the monomer solution or the thickness of the cavity inside the mold. It can aim at shortening.
  • the driving speed of the driving unit 22 is relatively slowed to be seen At the low injection rate or injection rate, carefully inject the remaining amount.
  • the injection is performed until the oil level of the monomer solution S is detected in the second region A2 located outside the injection port I by the vision recognition system, and the surface is injected.
  • the operation of the syringe driver (22) stops the monomer solution (S ) Is completed, the sealing tape (T) that was opened in a subsequent process is re-wound to close the inlet (I), and then through the unloading process of the mold, the monomer solution (S) is injected into the mold (M). This is done.
  • the monomer solution at the first injection flow rate or injection speed set in advance according to the type of the supplied mold ( S) is mostly injected into the mold (M), and thereafter, the second region located outside the mold (M) by injecting the remaining amount at an injection flow rate or injection rate relatively lower than the first injection flow rate or injection rate. If the oil level (L1) appears in (A2), the injection of the monomer solution is terminated when the oil level (L1) appears, or when the oil level does not appear, when the oil level appears in the second area (A2), Lower the injection flow rate or injection speed until injection is performed while finely adjusting.
  • the contour of the mold or the oil level of the monomer solution is detected as a change in shadow, and the change in shadow is preferably detected by a change in the number of pixels.
  • the contour of the mold and the oil level of the monomer solution show the boundary portion in a linear shade due to the density difference between the air and the mold and the monomer solution, whereby the mold is formed by the number of pixels formed by the linear shade photographed in each region. It can be seen that the contour and the oil level of the monomer solution are formed.
  • the contours of the mold M detected in the regions A1 and A2 and the oil level thickness of the monomer solution are generally constant, the number of pixels detected is almost constant, but all peripheral devices are operating rapidly and people around the facility And there is a movement of other devices, which may be reflected and detected as a strange phenomenon in a mold or monomer solution, and thus may be detected by detecting the amount of change in the number of pixels detected and the direction of the shadow, and detecting errors due to various noises. Should be prevented.
  • the amount of the monomer solution injected at the first injection flow rate or injection rate is appropriate for 90 to 98% of the total injection amount, but the present invention is not limited thereto, and the primary injection amount depends on the type of mold and the viscosity of the monomer solution. Of course, it can be set somewhat differently.
  • the preferable injection amount and injection speed according to the volume of the cavity formed between the pair of molds with the outer seal are as follows.
  • the injection rate is -lens (CYL (-)) or semi-lens
  • the injection rate is 10 ml to 450 ml / min when the volume in the cavity is 20 cc or less
  • the injection rate is 20ml ⁇ 700ml / min between 20.1cc ⁇ 40.0cc
  • the injection rate is 40ml ⁇ 900ml / min below 40.1cc ⁇ 60.0cc
  • the injection rate is 60ml ⁇ 1200ml / min below 60.1cc ⁇ 80.0cc , 80.1cc ⁇ 100.0cc or less
  • the injection rate is 10 ml to 340 ml / min, and the injection rate is 20 ml to 580 ml / min between 20.1 cc to 40.0 cc, and the injection rate is 40 ml to 40.1 cc to 60.0 cc or less. It is recommended to adjust the injection speed within the range of 80 ml to 1200 ml / min at 720 ml / min, 60.1 cc to 80.0 cc or less, and the injection speed at 60 ml to 960 ml / min or 80.1 cc to 100.0 cc or less.
  • the injection rate is + Lens (CYL (+)), and if the volume in the cavity is 12 cc or less, the injection rate is 8 ml to 190 ml / min, 12.1 cc to Between 20.0cc, the injection rate is preferably 12 ml to 340 ml / min, and 20.1 cc to 30.0 cc or less, it is preferable to adjust the injection rate within the range of 20 ml to 390 ml / min.
  • the injection rate is 8 ml to 144 ml / min, and the injection rate is 12 ml to 240 ml / min between 12.1 cc to 20.0 cc, and the injection rate is 20 ml to 20.1 cc to 30.0 cc or less. It is recommended to adjust within the range of 300 ml / min.
  • alphamethylstyrene dimer a polymerization regulator
  • component (I) equivalent to 259
  • component (II) equivalent to 472
  • 16 g of styrene And dimethyl maleate 3.3g and heat stabilizer diphenylisodecylphosphite 0.2g were added and stirred for about 30 minutes to make a uniform solution. Then, it was filtered with a filter paper of 0.45 ⁇ m or less.
  • component (I) is R is H, and component (II) is R is Br.)
  • the volume in the cavity of the mold can be changed according to the refractive index.
  • Table 1 is a manufacturing example of a -lens (CYL (-))
  • Table 2 is a manufacturing example of a + lens (CYL (+))
  • Table 3 is a manufacturing example of a semi-lens.
  • A1, A2 detection area

Abstract

본 발명은 투입된 몰드의 외주면에 실링 테이프를 감고 그 사이에 형성된 캐비티에 모노머 용액을 주입하되 비전인식시스템을 이용하여 모노머 용액의 주입량을 정밀 제어할 수 있도록 한 것으로, 바람직한 실시 예에서는 모노머 용액 탱크(10)의 모노머 용액(S)을 몰드(M)의 캐비티에 맞게 용량 조절이 가능한 시린지(20) 내부로 먼저 흡입한 후, 상기 시린지(20) 내부에 주입된 모노머 용액(S)을 몰드(M) 내부에 1차로 대부분의 양을 높은 주입유량 또는 주입속도로 주입하고, 그런 다음 2차로 주입유량 또는 주입속도를 낮추어 잔량을 주입하면서 최종적으로 비전인식시스템을 이용하여 모노머 용액(S)이 몰드(M) 내부에 충만되었는지를 확인한 후 주입을 종료하도록 되어 있다.

Description

광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법
본 발명은 외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 용액을 주입하여 광학재료를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원료탱크의 모노머를 몰드의 캐비티에 주입하면서 비전인식시스템을 사용하여 모노머 용액의 유면을 감지하여 최종 주입지점에 유면이 감지되면 주입을 중지함으로써 단시간 내에 정량주입이 가능하도록 한 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법에 관한 것이다.
광학재료에서 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈보다 가볍고 잘 깨지지 않으며 가공성이 좋다는 장점이 있어 많이 사용되고 있다. 이러한 플라스틱 렌즈는 모노머(monomer)라고 하는 고분자 화합물을 몰드에 주입하여 굳힌 후 적당한 후가공을 통해 제작된다. 즉, 렌즈모양의 빈 주입공간(캐비티)을 갖는 몰드에 모노머 용액을 주입하는 방식으로 제작된다.
이에 관련된 종래기술로서 특허문헌 1에서는 '안경렌즈 제조용 몰드의 이동거리 셋팅장치'를 개시하고 있다. 이 문헌에서는 안경렌즈 제조용 유리몰드의 이격거리를 정확하게 결정하기 위하여, 몰드 척을 이용해 유리몰드를 서로 이격시켜 배치한 상태로 유리몰드의 외주면에 테이프를 접착하는 테이핑 작업을 한 후, 형성된 캐비티에 모노머 용액을 수작업으로 주입한다.
그런데 특허문헌 1에 개시된 바와 같은 유리몰드 내에 모노머를 수작업으로 주입하는 기술은, 전적으로 주입자의 숙련된 정도에 의존하는 것이므로 숙련도에 따라 불량이 발생할 수 있고 작업효율이 떨어지는 문제가 있다. 특히, 모노머를 매번 일정량으로 정밀 주입하는 것은 많은 숙련이 요구되므로, 미숙련자의 경우 몰드 내부에 기포가 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한, 액상의 모노머는 인체에 유해한 휘발성 기체를 생성하므로, 오랫동안 작업할 경우 작업자의 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
특허문헌 2에는 '안경 렌즈용 모노머 자동 주입장비 및 이를 이용한 안경렌즈 생산방법'이 개시되어 있다. 특허문헌 2는 몰드에 원료를 주입하는 공정을 자동화함으로써 제조현장에서 제품의 생산성을 증가시키고, 불량률을 감소하며, 친환경적인 제조환경을 추구하기 위한 것으로, 특허문헌 2의 장치는 몰드안착부, 테이프 탈부착부, 모노머 주입부를 포함하고, 렌즈몰드 공급단계, 몰드 안착단계, 테이프 이탈단계, 모노머 주입단계, 테이프 부착단계, 렌즈몰드 배출단계에 의해 렌즈용 모노머를 자동으로 주입할 수 있도록 되어 있다.
한편, 특허문헌 2에서는 1쌍의 몰드가 형성하는 캐비티 내부에 모노머 용액을 주입하는 단계에서 렌즈몰드의 위치를 감지하는 변위센서(레이저 센서)를 사용하는 것에 의해 렌즈몰드의 위치를 파악하고, 제2이동부에 의해 렌즈몰드에 채워지는 원료의 수위를 감지하도록 되어 있으며, 주입노즐의 모노머 주입량은 주입량조절부에 의해 조절되도록 하되, 모노머가 일정 수위에 도달하면 모노머가 주입되는 양을 1단계인 수위 5mm와 2단계인 수위 10mm로 조절하도록 되어 있다.
그러나 특허문헌 2에서와 같이 변위센서를 사용하여 원료(모노머 용액)의 수위를 감지하는 경우, 모노머 용액은 물보다 점성이 높아 수위의 변화가 수평적인 변화가 아닌 2차원적인 좌우 대칭형의 포물선형을 이루게 되므로 실시간으로 수위를 정확하게 감지하기가 곤란한 문제점이 있었으며, 이로 인해 주입량의 단계적 조절에도 불구하고 정확한 양으로 주입하는 것이 어려워 주입량이 부족하거나 주입량이 과도하게 되어 제품 불량 및 넘쳐흐른 모노머 용액으로 인해 주입장비가 오염되는 문제가 있고, 장비의 안정적인 동작에 지장을 초래하게 될 우려가 있다.
또, 특허문헌 3의 '플라스틱 제품 제조 방법 및 제조장치'에서는 플라스틱 렌즈 제조과정에서 성형용 몰드에 플라스틱 원액을 주입하는 공정을 자동화하기 위한 방법으로, 캐비티 내측의 제1,2벽부 사이의 폭을 계측하여 제1유량 및 제1시간을 설정하고, 캐비티에 제1유량으로 제1시간 동안 플라스틱 원액을 주입하는 제1공정과, 제1공정에 이어 캐비티에 제1유량보다 적은 제2유량으로 플라스틱 원액을 주입하는 제2공정을 가지도록 하여 소정의 시간만 대유량으로 원액을 주입하고 그 후, 주입 종료를 향하여는 소유량으로 원액을 주입함으로써 주입 시간을 단축함과 동시에 누출량을 줄일 수 있도록 하고 있다.
특허문헌 3에서는 캐비티 내부의 공간적인 특성을 감안하여 플라스틱 원료의 주입량과 주입시간을 단계적으로 감소시키는 것에 의해 주입시간의 단축과 누출량을 줄일 수 있도록 하고 있으나, 렌즈 제조를 위한 플라스틱 원료를 렌즈 몰드에 주입시 점성이 높은 플라스틱 원료의 유면 변화 특성을 감안하지 않음으로써 여전히 플라스틱 원료의 누출을 효과적으로 방지하지 못하거나 플라스틱 원료의 주입량을 최적으로 제어하지 못하는 단점이 있었다.
특허문헌 4(일본공개특허 제2008-80766호)의 '플라스틱 렌즈의 성형방법'에서는 마치 술잔을 기울여서 술을 따르는 것과 같은 방식으로 액상 성형 재료를 몰드 내부에 주입할 때 내부에 최대한 거품을 남겨두지 않고 충전시킬 수 있도록 초기에는 주입구가 상방 정중앙에서 약간 일측으로 벗어난 상태가 되도록 하여 주입을 시작하고, 어느 정도 주입이 진행되면 몰드를 회전시켜(기울여) 주입구가 상방 정중앙에 위치하도록 하여 원료 모노머를 충전하도록 한 플라스틱 렌즈의 성형방법이 개시되어 있다.
특허문헌 4는 거품이 잔류하지 않도록 원료를 주입하기에는 적절한 방법이지만 원료를 정확한 양만큼 주입하기에는 부족하다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 한국등록실용신안 제20-0236704호(2001.06.21.등록)
(특허문헌 2) 한국등록특허 제10-1383132호(2014.04.02.등록)
(특허문헌 3) 일본등록특허 제3707189호(2005.08.12.등록)
(특허문헌 4) 일본공개특허 제2008-80766호(2008.04.10.공개)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광학재료를 제조하기 위하여 몰드 내에 모노머 용액을 주입하는 시간을 단축할 수 있으면서도 비전인식시스템을 통해 모노머 용액이 넘치지 않도록 정량 주입할 수 있는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 주입기로 모노머 용액을 주입하는 방법으로, 모노머 용액을 몰드 내부에 대부분을 주입하는 단계와, 비전인식시스템을 사용하여 최종 주입지점에 유면이 감지될 때까지 잔량을 주입한 후 주입을 종료하는 단계를 포함하여 이루어지는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법을 제공한다.
본 발명에서, 상기 자동 주입방법은 모노머 용액을 몰드 내부에 높은 주입유량 또는 주입속도로 대부분을 주입하는 1단계와; 모노머 용액의 주입유량 또는 주입속도를 상기 1단계보다 낮추고 비전인식시스템을 사용하여 최종 주입지점에 유면이 감지될 때까지 서서히 잔량을 주입한 후 주입을 종료하는 2단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 비전인식시스템은 몰드의 윤곽과 상기 몰드에 주입되는 모노머 용액의 유면이 형성하는 2차원 형상의 음영을 촬영하되, 몰드가 주입위치에 세팅된 상태를 감지하기 위한 상기 몰드 윤곽 일부의 제1영역과, 상기 몰드 외측에 위치한 제2영역을 설정하고, 콘트롤러에서는 상기 제1영역에서 몰드의 윤곽이 감지되면 시린지 내부의 모노머 용액을 몰드 내부에 주입하고, 상기 제2영역에서 유면이 감지되면 모노머 용액의 주입을 종료한다.
상기 제1, 2영역에서는 몰드의 윤곽 및 모노머 용액의 유면을 바람직하게는 음영의 변화에 의해 감지한다. 상기 음영의 변화는 바람직하게는 화소수의 변화로 감지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 상기 제1영역에는 원호 형태로 가상 윤곽이 표시되고, 상기 제1영역에서 몰드 윤곽의 감지 시 촬영된 몰드의 윤곽이 상기 가상 윤곽에 일치되도록 촬영위치 조정이 이루어지며, 상기 제1영역의 위치변화에 따라 제2영역의 위치가 함께 조정되어 유면 변화를 감지하게 된다.
본 발명의 실시 예에서 상기 제1영역은 몰드의 외곽 중 대각선 방향 즉, 몰드의 X방향 정보와 Y방향 정보를 모두 갖는 위치를 의미하는 것으로, 몰드를 주입위치로 안치시 몰드의 위치변화를 파악하기 위한 부분이고, 상기 제1영역은 제2영역의 위치 이동의 기준이 되며, 제1영역에서는 몰드가 주입위치에 안착되면 몰드의 윤곽을 곧바로 감지하게 된다.
본 발명의 실시 예에서 상기 제2영역은 몰드 내부의 캐비티에 기포없이 모노머 용액을 가득 채우기 위해 몰드의 모노머 주입구에서 가까운 위치의 외부에 설정되어 있으며, 대체로 몰드 윤곽으로부터 1~2mm 이내의 위치에 설치된다.
바람직한 실시 예에서, 상기 콘트롤러는 시린지에 1차 주입된 모노머 용액을 몰드 내부에 주입할 때 모노머 용액의 90~98%를 높은 주입유량 또는 주입속도로 주입하고, 나머지 잔량을 이 보다 낮은 주입유량 또는 주입속도로 서서히 주입하도록 시린지 구동부를 제어한다.
본 발명에 의하면 모노머 용액의 몰드 내 주입시 비전인식시스템을 사용하여 유면을 확인하면서 최종 주입지점에 도달하면 자동으로 주입을 중지하게 되므로 모노머 용액이 모자라지도 않고 넘치지도 않게 정량 주입이 가능한 이점이 있다.
본 발명의 구체적인 실시 예에 의하면 점성을 갖는 모노머 용액을 몰드 내부의 캐비티에 주입 시 미리 상기 몰드의 캐비티 용량에 일치되도록 세팅된 시린지 내부에 1차로 모노머 용액을 흡입하고, 이를 몰드 내부에 높은 주입유량 또는 주입속도로 빠르게 대부분 주입한 후, 최종 단계에서 주입유량 또는 주입속도로를 낮추어 잔량을 서서히 주입하여 충만되도록 하게 되므로 주입 용량이 초과될 우려가 없다. 또, 몰드 내부에 시린지 내부의 모노머 용액을 단시간 내에 대부분을 주입한 후 비전인식시스템으로 제2영역에서의 모노머 용액이 감지되면 주입을 종료하게 되므로 기포의 잔류도 없고, 모노머 용액의 주입량이 넘치지도 모자라지도 않게 정확하게 정량이 주입되므로 균일한 품질의 렌즈를 생산할 수 있으며, 모노머의 주입시간을 단축시킬 수 있어 모노머 주입작업의 효율성을 높일 수 있다. 이에 따라 모노머 용액의 주입량 부족으로 인한 불량의 방지와 더불어 모노머 용액의 과도한 주입으로 인하여 발생하는 장비의 이상동작이나 고장을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 렌즈 제조과정을 개략적으로 도시한 플로우차트,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 모노머 자동주입방법의 구성도,
도 3은 도 2에서 모노머 용액이 시린지 내부로 1차 흡입된 상태,
도 4는 도 3에서 모노머 용액이 몰드 내부로 주입되고 있는 상태,
도 5는 도 4에서 모노머 용액이 몰드 내부에 충만된 상태를 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 렌즈 등 광학재료를 제조하기 위하여 모노머 용액을 몰드 내부에 자동으로 주입하는 방법은 몰드의 로딩(S10), 테이핑(S20), 테이프 개방(S30), 모노머 주입(S40), 테이프 폐쇄(S50) 및 몰드 언로딩(S60) 단계를 거치게 되고, 후속 공정으로는 모노머의 경화 후 몰드로부터 분리하는 공정을 거치면 렌즈를 완성하게 된다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 몰드는 외곽이 실링된 1쌍의 몰드로, 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 용액을 주입하게 된다. 이때 몰드의 재질은 제한되지 않으며 모노머의 경화 후 탈착에 적합한 재질이면 모두 사용 가능하다. 바람직하게는 유리몰드를 사용할 수 있다.
몰드의 실링은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate), 나일론 등의 필름을 베이스 필름으로 하는 점착 테이프를 사용 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 모노머의 경화 최종 온도가 100℃ 이하인 아릴계 모노머를 주입 경화시킬 때에는 PP 필름을 베이스로 한 점착테이프를 사용하는 것이 바람직하다. 모노머의 경화 최종 온도가 100℃ 이상 인 모노머를 주입 경화시킬 때에는 PET 필름을 베이스 필름으로 한 점착테이프를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 모노머의 경화 최종 온도가 100℃ 이하라도 우레탄, 아크릴, 에피 술피드계 모노머를 주입 경화시킬 때에는 PET 필름을 베이스로 한 점착테이프 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 모노머에는 광학렌즈 및 안경렌즈로 사용할 수 있는 다양한 모노머 화합물이 모두 포함될 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 모노머, 에폭시 아크릴계 모노머, 티오우레탄계 광학재료를 위한 폴리이소시아네이트와 폴리티올, 에피설파이드계 광학재료를 위한 에피설파이드 화합물, 아릴계 광학재료를 위한 알킬렌글리콜 비스아릴카르보네이트 또는 말레이트 화합물, 알릴디글리콜카보네이트 등이 포함될 수 있다.
바람직한 일 실시예에서 상기 모노머는 아래 화학식 1로 표시되는 에폭시 아크릴레이트 화합물, 아래 화학식 2로 표시되는 에폭시 아크릴레이트 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 아크릴계 광학재료용 모노머 조성물이다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2019014323-appb-I000001
(여기서 n = 0~15 이고, R1은 H 또는 CH3이며, R2는 H 혹은 Br이다.)
[화학식 2]
Figure PCTKR2019014323-appb-I000002
(여기서 R1, R2는 H 또는 CH3이고, m = 0~5, n = 0~5 이고, m과 n은 동시에 0 이 아니며, m+n = 1~10 이다.)
상기 아크릴계 광학재료용 모노머 조성물은, 스티렌, 디비닐벤젠, 알파메틸스티렌, 알파메틸스티렌다이머, 메틸메타크릴레이트, 벤질메타아크릴레이트, 클로로스티렌, 브로모스티렌, 메톡시스티렌, 모노벤질말레이트, 디벤질말레이트, 모노벤질푸말레이트, 디벤질푸말레이트, 메틸벤질말레이트, 디메틸말레이트, 디에틸말레이트, 디부틸말레이트, 디부틸푸말레이트, 모노부틸말레이트, 모노펜틸말레이트, 디펜틸말레이트, 모노펜틸푸말레이트, 디펜틸푸말레이트 및 디에틸렌글리콜 비스아릴카르보네이트로 구성된 군으로부터 선택된 1종 혹은 2종 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다.
상기 아크릴계 광학재료용 모노머 조성물은, 내부이형제를 더 포함할 수 있다. 주형 중합 전에 모노머 조성물 중에 내부이형제를 첨가함으로써 중합 후 이형성을 향상시킬 수 있다. 내부 이형제로는 인산에스테르 화합물, 실리콘계 계면활성제, 불소계 계면활성제, 알킬 제4급 암모늄염 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 함께 사용할 수 있다. 내부이형제는 바람직하게는 조성물 중에 0.001~10중량%로 포함될 수 있다.
또한, 상기 아크릴계 광학재료용 모노머 조성물은, 열안정제를 더 포함할 수 있다. 열안정제로는, 예를 들면, 금속 지방산염계인 칼슘 스테아레이트, 바륨 스테아레이트, 아연 스테아레이트, 카드뮴 스테아레이트, 납 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트, 칼륨스테아레이트, 아연 옥토에이트 등의 화합물 중에서 선택된 1종 혹은 2종 이상의 화합물을 사용할 수 있다. 열안정제는, 바람직하게는 모노머 조성물 중에 0.01~5.00중량%로 포함될 수 있다. 열안정제를 0.01중량% 미만으로 사용할 때에는 열안정 효과가 약하며, 5.00중량%를 초과하여 사용할 때에는 경화 시 중합 불량률이 높고 경화물의 열안정성이 도리어 낮아질 수 있다.
상기 아크릴계 광학재료용 모노머 조성물의 몰드 내 주입은, 5~60℃의 온도범위에서 이루어지는 것이 바람직하며, 5~40℃의 온도범위에서 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 적절한 온도 내에서 주입이 이루어짐으로써 가사시간을 적절하게 유지할 수 있으며, 또한 최종적으로 수득되는 광학재료에서 맥리, 링, 가변미경화의 발생률을 낮춰 광학재료의 품질을 높일 수 있다.
바람직한 다른 실시예에서 상기 모노머는 알킬렌글리콜 비스아릴카르보네이트 및 말레이트 화합물 중에서 선택된 1종 이상의 화합물인 ‘성분A’와 아래 화학식 3으로 표시되는 디아릴에스테르 화합물인 ‘성분B’를 포함하는 아릴계 광학재료용 모노머 조성물이다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2019014323-appb-I000003
(여기에서 R1은 수소원자 또는 메틸기를 나타내고, OR2 은 탄소수가 1∼5인 2가 알코올 잔기를 나타내며, m=0∼20의 정수를 나타낸다)
상기 성분A와 성분B는 바람직하게는 5∼70중량% 및 30∼95중량%의 비율로 혼합될 수 있다. 디아릴에스테르 화합물(성분B)의 함유량이 30% 미만이고 성분A 화합물이 70%를 초과할 경우에는 제조된 광학렌즈의 충격 강도가 낮거나 굴절율이 낮은 문제점이 있을 수 있고, 디아릴에스테르 화합물의 함유량이 95%를 초과할 때는 단량체 조성물의 점도가 높아져 유리 금형에 주입이 어려워지고 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 상기 성분A와 성분B는, 더욱 바람직하게는 10∼60중량% 및 40∼90중량%의 비율로 혼합될 수 있다.
상기 알킬렌글리콜 비스아릴카르보네이트는 바람직하게는 아래 화학식 4로 표시될 수 있다. 상기 알킬렌글리콜 비스아릴카르보네이트는 특히 바람직하게는 디에틸렌글리콜 비스아릴카르보네이트이다.
[화학식 4]
Figure PCTKR2019014323-appb-I000004
(여기서 R4 는 수소 또는 메틸기를 나타내 고, -OR3는 탄소수가 1∼10인 2가 알코올 잔기를 나타 내고, n는 1∼10의 정수를 나타낸다.)
상기 화학식 3으로 표시되는 디아릴에스테르 화합물은 디아릴프탈레이트, 디아릴이소프탈레이트, 디아릴테레프탈레이트 등에 2가 알코올 즉, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 네오펜틸글리콜 등을 일부 부가하는 에스테르교환 반응에 의하여 제조할 수 있다.
상기 말레이트 화합물은, 바람직하게는 디벤질말레이트; 모노벤질말레이트; 디벤질푸말레이트; 메틸벤질말레이트; 메틸벤질푸말레이트; 디메틸말레이트; 디에틸말레이트; 디부틸말레이트; 디부틸푸말레이트; 모노부틸말레이트; 디펜틸말레이트 및 디펜틸푸말레이트로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 아릴계 광학재료용 모노머 조성물은, 인산에스테르 화합물을 더 포함할 수 있다. 본 조성물에서 인산에스테르는 아닐링 과정에서 열에 의하여 발생하는 광학렌즈의 황변 현상을 막아주는 역할을 한다. 본 조성물 중 인산에스테르는 바람직하게는 0.001∼3중량%(10∼30000ppm)로 포함되며, 더욱 바람직하게는 0.02∼2중량%(200∼20000 ppm)로 포함될 수 있다. 인산에스테르의 함유량이 0.001중량% 미만일 경우에는 열에 의한 황변을 막아 주기 어렵고, 3중량%를 초과할 경우에는 경화과정에서 고상수지로부터 유리 금형이 떨어져 있게 되어 렌즈 표면에 줄무늬가 생기는 불량이 발생할 수 있다. 인산에스테르는 바람직하게는 아래 화학식 5로 표시될 수 있다.
[화학식 5]
Figure PCTKR2019014323-appb-I000005
(X, Y, Z는 수소, 할로 겐, 알킬, 알릴, 페닐, 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드가 부 가된 알코올 잔기 및 할로 알킬의 탄화수소로 구성된 군으로부터 선 택된 어느 하나로, 서로 같거나 다르다.
상기 아릴계 광학재료용 모노머 조성물의 몰드 내 주입은, 50℃ 이하의 온도범위에서 이루어지는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 -10~50℃, 더욱 바람직하게는 5~40℃ 온도범위에서 이루어지는 것이 좋다. 적절한 온도 내에서 주입이 이루어짐으로써 가사시간을 적절하게 유지할 수 있으며, 또한 최종적으로 수득되는 광학재료에서 맥리, 링, 가변미경화의 발생률을 낮춰 광학재료의 품질을 높일 수 있다.
바람직한 다른 실시예에서 상기 모노머는 아래 화학식 6으로 표시되는 디에틸렌글리콜비스알릴카보네이트와 이소프로필퍼옥시디카보네이트를 포함하는 알릴디글리콜카보네이트 모노머 조성물이다.
[화학식 6]
Figure PCTKR2019014323-appb-I000006
상기 알릴디글리콜카보네이트 모노머 조성물은, 인산에스테르 화합물을 더 포함할 수 있다. 본 조성물에서 인산에스테르는 아닐링 과정에서 열에 의하여 발생하는 광학렌즈의 황변 현상을 막아주는 역할을 한다. 본 조성물 중 인산에스테르는 바람직하게는 0.001∼3중량%(10∼30000ppm)로 포함되며, 더욱 바람직하게는 0.02∼2중량%(200∼20000 ppm)로 포함될 수 있다. 인산에스테르의 함유량이 0.001중량% 미만일 경우에는 열에 의한 황변을 막아 주기 어렵고, 3중량%를 초과할 경우에는 경화과정에서 고상수지로부터 유리 금형이 떨어져 있게 되어 렌즈 표면에 줄무늬가 생기는 불량이 발생할 수 있다. 인산에스테르는 바람직하게는 상기 화학식 5로 표시될 수 있다.
상기 모노머는 자외선 흡수제, 중합개시제(촉매)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 모노머는 플라스틱 광학렌즈 분야의 통상의 기술에 따라, 유기염료, 착색방지제, 산화방지제, 광안정제 등의 첨가제를 필요에 따라 통상적인 방법으로 더 포함할 수 있다.
본 발명의 자동주입기에 사용하는 모노머의 점도는 500 CPS 이하가 바람직 하며, 더욱 바람직하게는 10~150 CPS 이다. 모노머의 점도가 높으면, 주입 시 기포의 발생이 많고, 기포가 제거되는데 시간이 많이 걸리게 되므로 주입시간이 길어지는 문제가 있다.
본 실시 예에서는 원료탱크의 모노머를 몰드의 캐비티에 주입하면서 비전인식시스템을 사용하여 유면을 감지하여 설정된 최종 주입지점에 유면이 감지되면 모노머 용액의 주입을 중지하는 구체적인 방법을 제시한다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 모노머 용액 탱크(10)의 모노머 용액(S)을 몰드(M)의 캐비티에 맞게 용량 조절이 가능한 시린지(20) 내부로 먼저 흡입한 후, 상기 시린지(20) 내부에 주입된 모노머 용액(S)을 1차로 몰드(M) 내부로 대부분의 양을 높은 주입유량 또는 주입속도로 주입한다. 그런 다음 2차로 보다 낮은 주입유량 또는 주입속도로 잔량을 주입하면서 최종적으로 비전인식시스템을 이용하여 모노머 용액(S)이 몰드(M) 내부에 충만되었는지를 확인한 후 주입을 종료한다.
본 실시 예에서 상기 비전인식시스템은, 도 2 내지 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 몰드(M)의 윤곽과 상기 몰드(M)의 캐비티 내에 주입되는 모노머 용액(S)의 유면(L1)을 촬영하되, 몰드(M)가 주입위치에 세팅된 상태를 감지하기 위한 상기 몰드(M) 윤곽 일부의 제1영역(A1)과, 상기 몰드(M)의 주입구 외측에 위치한 제2영역(A2)이 설정되어 있다.
한편, 콘트롤러(C)는 상기 비전인식시스템에서 촬영된 이미지 신호 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1영역(A1)에서 몰드(M)의 윤곽이 감지되면 몰드(M)가 주입위치에 안착된 것으로 인식하게 되는데, 이때 촬영된 몰드(M)의 윤곽과 제1영역(A1)에 원호 형태로 표시된 가상 윤곽(L)이 일치되는지의 여부를 판단하여 일치하지 않을 경우에는 비전인식시스템을 미세조정 즉, 비전카메라의 위치를 조정하여 몰드(M)의 윤곽에 상기 가상 윤곽(L)을 일치시키는 촬영위치 조정단계를 거치게 된다.
상기한 촬영위치 조정단계에서는 제1영역(A1)의 위치가 조정되는 것과 동시에 제2영역의 위치가 제1영역(A1)과 함께 동시에 등거리 이동되게 되므로 주입장치 내에서 몰드(M)의 안착위치가 약간씩 변화함에도 불구하고 비전인식시스템에서 촬영되는 제2영역(A2)은 동일한 위치를 촬영하여 모노머 용액의 유면변화를 감지하게 된다.
또, 콘트롤러(C)는 비전인식시스템에서 촬영된 이미지를 분석하여 몰드(M)의 종류에 따라 캐비티의 용량 파악 및 주입위치 세팅여부를 감지하고, 시린지(20)의 구동부(22)와 밸브(V)의 개폐 동작을 제어하게 됨으로써 도 3에 도시된 바와 같이 모노머 용액(S)을 시린지(20) 내부로 흡입하는 양과 그런 다음 몰드(M)로 주입하는 시점과 주입유량 또는 주입속도 및 종료시점을 제어하게 되며, 비전인식시스템의 미세위치도 조정하게 된다.
또, 상기 콘트롤러(C)는 터치패드나 키보드와 같은 외부입력수단에 의해 몰드(M)와 모노머 용액(S)의 종류에 따라 주입유량 또는 주입속도를 각기 다르게 세팅하게 되며, 새로운 종류의 몰드나 모노머 용액의 사용시에는 반복적인 테스트를 거쳐 입수된 데이터를 저장하여 최적의 주입유량 또는 주입속도을 찾아서 세팅할 수 있도록 되어 있다.
본 실시 예에서, 상기 구동부(22)는 도시안된 모터의 동력에 의해 플런저(23)가 진퇴작동을 하여 시린지(20)의 내부로 모노머 용액을 흡입하거나, 흡입된 모노머 용액을 몰드(M)로 주입하도록 구성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 구동부(22)의 구동방식은 공지된 다양한 방식을 사용할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예의 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법으로 모노머 용액을 몰드 내부에 주입하는 바람직한 실시 예에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 1차로 도 3에 도시된 바와 같이 공급되는 몰드(M)의 종류에 따라 몰드(M)의 캐비티 용량에 일치되도록 시린지(20)에 모노머 용액(S)을 흡입하게 되는데, 이때 원료 탱크(10)와 시린지(20) 사이에 설치된 밸브(V)는 개방상태를 유지하게 되고, 노즐(21) 부분은 도시 생략된 내장형 체크밸브에 의해 외부로부터의 공기 등이 유입되는 것이 차단된 상태에서 시린지(20) 상부의 구동부(22)가 동작되어 시린지(20) 내부로 모노머 용액(S)을 정량만큼 채우게 된다.
한편, 상기 밸브(V)는 콘트롤러(C)에 의해 개폐동작이 제어되도록 할 수도 있고, 체크 밸브를 사용하여 시린지(20)의 구동부(22)가 흡입 동작을 할 경우에는 개방되고, 배출동작 즉, 몰드 쪽으로의 주입시에는 자동으로 폐쇄되도록 할 수도 있음은 물론이다.
그런 다음, 도 4에 도시된 바와 같이 비인전식시스템에 의해 촬영된 이미지에서 제1영역(A1)에 몰드(M)의 윤곽이 감지되면 이를 가상 윤곽(L)과 일치되도록 카메라의 위치를 미세조정하게 되며, 이에 의해 몰드(M)가 주입위치에 안착된 것으로 파악하게 되고, 구동부(22)가 상기 1차와는 반대방향으로 구동되어 시린지(20) 내부의 모노머 용액(S)이 노즐(21)을 통해 몰드(M) 내부로 주입되게 되는데, 이때 상기 밸브(V)는 폐쇄된 상태를 유지하게 되며, 노즐(21)에 구비된 체크밸브는 개방된 상태에서, 상기 구동부(22)의 구동은 미리 설정된 양만큼의 모노머 용액(S)만을 주입하게 되는바, 미리 설정된 양은 시린지(20)에 1차 주입된 양의 90~98%가 되도록 설정되어 있다.
상기 단계에서 모노머 용액(S)의 주입유량 또는 주입속도는 모노머 용액의 점도나 몰드 내부의 캐비티 두께 등에 따라서 모노머 용액에 기포가 발생하지 않는 범위 내에서는 최고의 주입유량 또는 주입속도로 주입하도록 함으로써 주입시간의 단축을 도모할 수 있다.
마지막으로, 상기와 같이 구동부(22)의 구동에 의해 시린지(20) 내부의 모노머 용액(S) 대부분이 몰드(M) 내부에 주입된 후에는 구동부(22)의 구동속도를 상대적으로 느리게 하여 보다 낮은 주입유량 또는 주입속도로 조심스럽게 잔량의 주입이 이루어지도록 한다. 이때에는 도 5에 도시된 바와 같이 비전인식시스템에 의해 주입구(I)의 외측에 위치한 제2영역(A2)에서 모노머 용액(S)의 유면이 감지되는지를 확인하게 될 때까지 주입하게 되며, 표면장력에 의해 몰드(M)의 주입구(I) 외측 약 1~2mm외측에 위치한 제2영역(A2)에서 모노머 용액(S)유면이 감지되면 시린지 구동부(22)의 동작을 중지시킴으로써 모노머 용액(S)의 주입을 완료하게 되며, 후속공정으로 개방했던 실링 테이프(T)를 다시 감아 주입구(I)를 폐쇄한 후, 몰드의 언로딩 과정을 거치게 되면 몰드(M)에 모노머 용액(S)의 주입이 완료된다.
상기와 같은 과정을 거쳐 제1영역(A1)에서의 몰드(M)의 윤곽이 가상 윤곽(L)에 일치되게 되면 공급된 몰드의 종류에 따라 미리 설정된 제1 주입유량 또는 주입속도로 모노머 용액(S)을 몰드(M) 내부에 대부분 주입하게 되고, 이후 상기 제1 주입유량 또는 주입속도보다 상대적으로 낮은 주입유량 또는 주입속도로 잔량의 주입을 진행하여 몰드(M)의 외측에 위치한 제2영역(A2)에서 유면(L1)이 나타나는지의 여부를 확인하여 유면(L1)이 나타나게 되면 모노머 용액의 주입을 종료하고, 유면이 나타나지 않을 경우에는 모노머 용액을 제2영역(A2)에 유면이 나타날 때까지 주입유량 또는 주입속도를 낮추어 미세하게 조정하면서 주입한다.
한편, 상기 제1영역 및 제2영역에서는 몰드의 윤곽 또는 모노머 용액의 유면을 음영의 변화로 감지하며, 음영의 변화는 바람직하게는 화소수의 변화에 의해 감지한다. 몰드의 윤곽과 모노머 용액의 유면은 공기와 몰드 및 모노머 용액간의 밀도 차이에 의해 그 경계부분이 선형의 음영으로 보여지게 되며, 이에 의해 각 영역에서 촬영되는 선형의 음영이 형성하는 화소수에 의하여 몰드의 윤곽 및 모노머 용액의 유면이 형성되는 것을 알 수 있다.
본 실시 예에서, 상기 영역(A1,A2)에서 감지되는 몰드(M)의 윤곽 및 모노머 용액의 유면 두께는 대체로 일정하므로 검출되는 화소수도 거의 일정하지만 주변장치부가 모두 빠르게 동작중이며, 설비 주변에 사람 및 기타 장치의 이동이 있고, 이것에 의해 몰드나 모노머 용액에 기이한 현상으로 반사되어 오검출되는 경우가 있으므로 검출되는 화소수의 변화량과 음영의 진행방향에 대하여도 감지하여 각종 노이즈에 의한 오검출을 방지할 수 있도록 한다.
본 실시 예에서 상기 제1 주입유량 또는 주입속도로 주입되는 모노머 용액의 양은 전체 주입량의 90~98%가 적정하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 몰드의 종류와 모노머 용액의 점도에 따라서 1차 주입량은 다소 다르게 설정할 수도 있음은 물론이다.
외곽이 실링 된 한 쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티의 체적에 따른 바람직한 주입량 및 주입속도는 아래와 같다.
모노머의 점도가 10~150 CPS인 경우를 기준으로 할 때 주입속도는, -렌즈(CYL(-)) 혹은 세미렌즈의 경우, 캐비티 내의 체적이 20cc 이하에서는 주입속도 10㎖~450㎖/min, 20.1cc~40.0cc 사이에서는 주입속도 20㎖~700㎖/min, 40.1cc~ 60.0cc 이하에서는 주입속도 40㎖~900㎖/min, 60.1cc~80.0cc 이하에서는 주입속도 60㎖~1200㎖/min, 80.1cc~100.0cc 이하에서는 주입속도 80㎖~1500㎖/min 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 캐비티 내의 체적이 20cc 이하에서는 주입속도 10㎖~340㎖/min, 20.1cc~40.0cc 사이에서는 주입속도 20㎖~580㎖/min, 40.1cc~60.0cc 이하에서는 주입속도 40㎖~720㎖/min, 60.1cc~80.0cc 이하에서는 주입속도 60㎖~960㎖/min, 80.1cc~100.0cc 이하에서는 주입속도 80㎖~1200㎖/min 범위 내에서 조절하는 것이 좋다.
모노머의 점도가 10~150 CPS인 경우를 기준으로 할 때 주입속도는, +렌즈(CYL(+))의 경우, 캐비티 내의 체적이 12cc 이하에서는 주입속도 8㎖~190㎖/min, 12.1cc~20.0cc 사이에서는 주입속도 12㎖~340㎖/min, 20.1cc~30.0cc 이하에서는 주입속도 20㎖~390㎖/min 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 캐비티 내의 체적이 12cc 이하에서는 주입속도 8㎖~144㎖/min, 12.1cc~20.0cc 사이에서는 주입속도 12㎖~240㎖/min, 20.1cc~30.0cc 이하에서는 주입속도 20㎖~300㎖/min 범위 내에서 조절하는 것이 좋다.
상술한 본 발명의 실시 예에 의한 모노머 용액 자동 주입방법에 따르면 초기에는 몰드 내부에 높은 주입유량 또는 주입속도로 최단시간 내에 모노머 용액을 대부분 주입하고, 그 이후 제2영역에서 모노머 용액의 유면이 감지죌 때까지 상대적으로 낮은 주입유량 또는 주입속도로 몰드 내부의 캐비티가 충만될 때까지 잔량을 주입함으로써 모노머 용액의 주입에 소요되는 시간을 단축시키면서도 넘치지 않게 정확한 양을 주입할 수 있으므로 공정시간 단축에 따른 생산성 향상과 더불어 균일한 품질의 렌즈를 제조할 수 있게 되는 이점이 있으며, 모노머 주입량의 부족이나 과도에 따른 불량발생 및 제조장치의 오동작 또한 유발하지 않게 되는 등의 이점도 있다.
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 이 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 제조예 ]
아래의 화학식 7에서 에폭시 아크릴계 화합물 중 성분(I) (당량이 259인 화합물) 65g 및 성분(Ⅱ) (당량이 472인 화합물) 15g에 중합조절제인 알파메틸스틸렌 다이머 0.5g을 첨가하고, 스틸렌 16g 및 디메틸말레이트 3.3g 그리고 열안정제 디페닐이소데실포스파이트 0.2g을 첨가한 후 약 30분간 교반하여 균일용액으로 만들었다. 이후 0.45㎛ 이하의 여과지로 여과하였다. 여기에 촉매로 2,2‘-아조비스(2,4-디메틸바레노니트릴) 0.05g, 1,1-비스(t-부틸퍼록시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산 0.12g을 첨가하고 내부이형제로 8-PENPP(폴리옥시에틸렌노닐페닐포스페이트(에틸렌옥사이드 9몰 부가된 것 5 중량%, 에틸렌옥사이드가 8몰 부가된 것 80 중량%, 에틸렌옥사이드가 7몰 부가된 것 10 중량%, 에틸렌옥사이드가 6몰 이하가 부가된 것 5 중량%)) 0.2g을 혼합한 다음, 1시간 동안 교반하고, 10분간 감압 탈포한 후 몰드에 주입할 모노머로 사용하였다.
[화학식 7]
Figure PCTKR2019014323-appb-I000007
(여기서 n=1~15 이고, 성분(I)은 R이 H이며, 성분(II)는 R이 Br 이다.)
본 발명의 자동주입기를 이용하여 아래 표 1에서 표 3과 같은 주입량으로 모노머를 몰드에 주입하여 경화시켰으며, 1.60 에폭시 아크릴계 렌즈(Ne=1.597)를 생산하였다. 몰드의 캐비티 내 체적은 굴절률에 따라 변화될 수 있는데, 표 1에서 표 3은 1.60 에폭시 아크릴계 렌즈(Ne=1.597)의 생산 시 몰드 직경, 렌즈 두께, 돗수에 따른 모노머의 주입량을 나타낸 것이다. 표 1은 -렌즈(CYL(-))의 제조예, 표 2는 +렌즈(CYL(+))의 제조예, 표 3은 세미렌즈의 제조예이다.
Figure PCTKR2019014323-appb-T000001
Figure PCTKR2019014323-appb-T000002
Figure PCTKR2019014323-appb-T000003
[부호의 설명]
C : 콘트롤러
I : 주입구
L : 가상 윤곽
L1 : 유면
M : 몰드
A1,A2 : 감지 영역
S : 모노머 용액
T : 실링 테이프
V : 밸브
10 : 원료 탱크
20 : 시린지
21 : 노즐
22 : 구동부
23 : 플런저

Claims (7)

  1. 외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 용액을 주입하는 방법으로,
    모노머 용액을 몰드 내부에 대부분을 주입하는 1단계와.
    상기 1단계 후에 모노머 용액을 몰드 내부로 주입하면서 비전인식시스템을 사용하여 유면을 감지하여 설정된 최종 주입지점에 유면이 감지되면 모노머 용액의 주입을 종료하는 2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비전인식시스템은 몰드의 윤곽과 상기 몰드에 주입되는 모노머 용액의 유면을 촬영하되, 몰드가 주입위치에 세팅된 상태를 감지하기 위하여 상기 몰드 윤곽 일부에 위치하는 제1영역과, 상기 몰드 외측에 위치한 제2영역을 설정하고, 콘트롤러는 상기 제1영역에서 몰드의 윤곽이 감지되면 설정된 제1 주입유량 또는 주입속도로 모노머 용액의 대부분을 몰드 내부에 주입한 후, 상기 제1 주입유량 또는 주입속도보다 낮은 주입유량 또는 주입속도로 잔량의 모노머 용액을 주입하면서 제2영역에서 유면이 감지되면 모노머 용액의 주입을 종료하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1, 2영역에서는 몰드의 윤곽 및 모노머 용액의 유면을 음영의 변화에 의해 감지하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 음영의 변화는 화소수의 변화로 감지하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1영역에는 원호 형태로 가상 윤곽이 표시되고, 상기 제1영역에서 몰드 윤곽의 감지 시 촬영된 몰드의 윤곽이 상기 가상 윤곽에 일치되도록 촬영위치 조정이 이루어지며, 상기 제1영역의 위치변화에 따라 제2영역의 위치가 함께 조정되어 유면 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1영역은 몰드의 외곽 중 몰드의 X방향 정보와 Y방향 정보를 모두 갖는 위치에 설정되는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 모노머 용액을 몰드 내부에 제1 주입유량 또는 주입속도로 주입하는 단계에서는 몰드 내부 캐비티 용적의 90~98%를 주입하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
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