KR100523083B1 - 저비중, 중굴절률 광학 렌즈용 수지 조성물 및 그를이용하여 제조한 광학렌즈 - Google Patents

저비중, 중굴절률 광학 렌즈용 수지 조성물 및 그를이용하여 제조한 광학렌즈 Download PDF

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Abstract

1.55 이상의 굴절률, 1.20 이하의 비중 및 40 이상의 고아베수를 가지며, 내충격성, 투명성, 성형성, 염색성, 특히 광안정성이 우수한 저비중, 중굴절률 광학 렌즈를 제조할 수 있는 수지 조성물이 개시된다. 상기 조성물은 (A) 하기 화학식 1로 표현되는 비스페놀 A 골격을 갖는 2작용성 이상의 에폭시디아크릴레이트 화합물 10 내지 50 중량%(하기 식에서, R1은 메틸기이며, n은 2 내지 4의 정수이다.);
[화학식 1]
(B) 하기 화학식 2로 표현되는 2작용성 이상의 비스페놀 A계 에폭시 디아크릴레이트 화합물 0 내지 40 중량% (하기 식에서, R1은 메틸기이며, R2는 수소 또는 메틸기이고, n은 2 내지 5의 정수이다.) ;
[화학식 2]
(C) 3개 이상의 아크릴 작용기를 가지는 지방족 화합물 0 내지 20중량%; (D) 지방족 아크릴산 화합물 10 내지 30 중량%; (E) 1개 이상 작용기를 포함한 방향족 알릴화합물 0 내지 25중량%; (F) 2개 이상의 수산기와 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 화합물 5 내지 30중량%; 및 (G) 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 메타아크릴레이트 화합물 5 내지 20중량%를 포함한다.

Description

저비중, 중굴절률 광학 렌즈용 수지 조성물 및 그를 이용하여 제조한 광학 렌즈{Resin composition for producing optical lens having low density and medium refraction index, and optical lens produced with the same}
본 발명은 저비중, 중굴절률 광학 렌즈용 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1.55 이상의 굴절률, 1.20 이하의 비중 및 40 이상의 고아베수를 가지며, 내충격성, 투명성, 성형성, 염색성, 특히 광안정성이 우수한 저비중, 중굴절률 광학 렌즈를 제조할 수 있는 수지 조성물 및 그를 이용하여 제조한 광학 렌즈에 관한 것이다.
플라스틱 렌즈는 무기 유리 렌즈에 비교하여, 경량이고 잘 파괴되지 않으며, 염색이 용이하므로, 안경 렌즈, 카메라 렌즈 등의 광학 소자로서 최근 급속히 보급되고 있다. 이와 같은 플라스틱 렌즈 중 대표적인 것은 상품명 CR-39(미국, PPG 인더스트리스, Inc.)로 시판되는 디에틸렌글리콜비스(알릴카보네이트)의 라디칼중합 생성물이다. 상기 수지로 제조된 렌즈는 경량이고, 내충격성, 염색성이 우수할 뿐만 아니라, 절삭성, 연마성, 가공성 등이 우수한 장점이 있다. 그러나 플라스틱 렌즈는 굴절률(nD)이 약 1.50으로, 무기 유리 렌즈(nD=1.52)에 비해 굴절률이 낮으므로 , 플라스틱 렌즈의 굴절률을 증가시켜 무기 유리 렌즈와 동등한 광학 특성을 얻기 위해서는, 렌즈의 중심 또는 주위 두께를 증가시켜야 하므로, 전체적으로 렌즈의 두께가 두꺼워지는 단점이 있다.
따라서 근래에는 플라스틱 렌즈의 고굴절률화 및 고생산성을 위하여, CR-39를 대신하는 각종 단량체 및 올리고머로 제조된 플라스틱 렌즈가 제안되고 있다. 일반적으로 플라스틱 렌즈는 내열성, 내충격성, 저흡수성, 성형품의 면정밀도, 염색성 등이 우수하여야 한다. 이와 같은 플라스틱 렌즈의 특성 중, 내충격성, 염색성을 향상시키는 성분으로서, 에테르 결합, 우레탄 결합, 에스테르 결합, 카보네이트 결합 등 탄력성이 풍부한 구조를 부여하는 단량체나 올리고머가 제안되어 왔다. 예를 들면, 일본 특개소 64-16813호는 분자 내에 에테르 결합을 가지며, 주형 작업성을 향상시킬 수 있는 저점도 디(메타)아크릴레이트 단량체를 개시하고 있으며, 이와 같은 폴리에테르 구조를 형성하는 디(메타)아크릴레이트 단량체의 대표적인 예로서 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 등을 개시하고 있다. 이와 같은 단량체에서 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드의 반복 단위수가 증가하면, 렌즈의 내충격성 및 염색성이 향상된다. 그러나 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드의 반복 단위수를 증가시키면, 렌즈의 내열성, 수분 저흡수성, 면정밀성이 저하되는 단점이 있다. 이와 같은 단점을 보완하기 위하여, 분자 내에 탄화수소쇄, 방향족 고리, 할로겐 원자 등을 도입하여, 플라스틱 렌즈의 내열성, 저흡수성을 향상시키는 방법이 제안되기 도 하였다(일본 특개소 57-66401호 참조). 그러나 이와 같이 분자 내에 탄화수소쇄, 방향족 고리, 할로겐 원자 등을 도입하면, 렌즈의 내충격성 및 염색성이 저하되는 단점이 발생한다. 따라서 플라스틱 렌즈가 필요로 하는 각종 특성을 골고루 충족할 수 있는 수지 조성물에 대한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 1.55 이상의 굴절률, 1.20 이하의 비중 및/또는 40 이상의 고아베수를 가지는 저비중, 중굴절률 광학 렌즈를 제조하기 위한 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 라디칼에 의한 고속중합이 가능한 저비중, 중굴절률 광학 렌즈를 제조용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내열성, 저흡수성, 내충격성, 투명성, 성형성, 염색성, 특히 광안정성이 양호한 저비중, 중굴절률 광학 렌즈를 제조하기 위한 수지 조성물 및 그로부터 제조된 광학 렌즈를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (A) 하기 화학식 1로 표현되는 비스페놀 A 골격을 갖는 2작용성 이상의 에폭시디아크릴레이트 화합물 10 내지 50 중량%;
[화학식 1]
(상기 식에서, R1은 메틸기이며, n은 1 내지 4의 정수이다.)
(B) 하기 화학식 2로 표현되는 2작용성 이상의 비스페놀 A계 에폭시 디아크릴레이트 화합물 0 내지 40 중량%;
[화학식 2]
(상기 식에서, R1은 메틸기이며, R2는 수소 또는 메틸기이고, n은 2 내지 5의 정수이다.)
(C) 3개 이상의 아크릴 작용기를 가지는 지방족 화합물 0 내지 20중량%; (D) 지방족 아크릴산 화합물 10 내지 30 중량%; (E) 1개 이상 작용기를 포함한 방향족 알릴화합물 0 내지 25중량%; (F) 2개 이상의 수산기와 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 화합물 5 내지 30중량%; 및 (G) 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 메타아크릴레이트 화합물 5 내지 20중량%를 포함하는 저비중, 중굴절률 광학 렌즈용 수지 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 (C) 3개 이상의 아크릴 작용기를 가지는 지방족 화합물은 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트이고, 상기 (D) 지방족 아크릴산 화합물은 메타아크릴산이고, 상기 (F) 2개 이상의 수산기와 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 화합물은 헥산디올디아크릴레이트이고, 상기 (G) 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 메타아크릴레이트 화합물은 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트인 것이 바람직하며, 상기 (E) 방향족 알릴화합물은 스티렌, 알파메틸스티렌, 알파메틸스티렌다이머, o-디비닐벤젠, m-디비닐벤젠, p-디비닐벤젠, m-디이소프로페닐벤젠 등일 수 있다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 내열성이 우수한 비스페놀-A 에폭시계 디아크릴레이트 유도체를 기본 골격으로 하는 중굴절률 플라스틱 렌즈용 수지 조성물에 관한 것으로서, 본 발명자들은 라디칼에 의한 고속중합이 가능한 비스페놀계 에폭시 수지를 기본 수지로 하고, 내충격성 및 성형성을 보완하기 위하여 상기 기본 수지와 크로스링킹이 잘 이루어지는 물질에 대하여 광범위하게 연구를 수행한 결과, 수지 물성 면에서 내충격성이 우수하고, 중굴절률 및 고아베수를 가지며, 경량화된 입체 가교 결합을 하는 플라스틱 렌즈용 수지를 개발하게 되었으며, 이와 같은 수지로 제조된 플라스틱 렌즈의 가시광선 투과율, 연마가공성, 내충격성 등이 매우 우수함을 확인하여 본 발명을 완성하게 되었다. 본 발명은 내충격성 및 저흡수성을 균형 있게 부여하는 단량체로서, 에피클로로히드린과 아크릴산을 당량 대 당량 반응시킨 후, 이를 비스페놀 A에 부가하여 얻은 비스페놀 A형 에폭시계 아크릴레이트, 1 이상의 작용기를 갖는 지방족 아크릴산 화합물, 및 2 이상의 수산기를 가지고 있는 지방족(메타아크릴레이트)화합물을 중합하면, 내충격성, 염색성, 내열성, 저흡수성이 특히 우수한 플라스틱 렌즈를 제조할 수 있다는 발견에 기초한 것이다. 또한 본 발명은 내열성을 부여하기 위한 성분으로서 에폭시 폴리메타아크릴레이트, 내충격, 투명성, 수지간 크로스링킹을 향상시키기 위한 성분으로서 티올 화합물이 유용하다는 사실을 발견한 것에 기초한 것이다.
본 발명에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물은 주성분으로서 (A) 하기 화학식 1로 표현되는 비스페놀 A 골격을 갖는 2작용성 이상의 에폭시디아크릴레이트 화합물을 포함한다.
상기 식에서, R1은 메틸기이며, n은 1 내지 4의 정수이다.
상기 비스페놀 A계 에폭시 디아크릴레이트 성분은 예를 들면 n개의 비스페놀 A와 n개의 에피클로로히드린을 반응시킨 후, 하나의 에피클로로히드린과 2개의 아크릴산을 반응시켜 얻은, 2개 이상의 작용기를 가지는 화합물로써, 구체적으로는 클로로메틸옥시란 및 2-프로페노에이트가 결합된 4,4-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 폴리머 (4,4-(1-methylethylidene) Bisphenol Polymer with (chloromethyloxirane, 2-propenoate))를 예시할 수 있으며, 상기 (A) 성분은 높은 굴절률, 저흡수성, 우수한 내열성 및 면정밀도를 부여하는 기능을 한다. 상기 비스페놀 A계 에폭시 디아크릴레이트 성분의 함량은 전체 수지 조성물에 대하여 10 내지 50 중량 %를 사용하며, 이때 상기 성분의 함량이 10중량% 미만인 경우에는 굴절률, 저흡수성, 내열성, 면정밀도 등의 물성 향상 효과가 부족하며, 50중량%를 초과하면 굴절률의 과도한 상승으로 아베수가 크게 감소하는 문제가 있다.
본 발명에 따른 수지 조성물은 (B) 하기 화학식 2로 표현되는 것으로서, 비스페놀-A 골격 및 4몰 이상의 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)를 포함하는 2작용성 이상의 비스페놀 A계 에폭시 디(메타)아크릴레이트 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 식에서, R1은 메틸기이며, R2는 수소 또는 메틸기이고, n은 2 내지 5의 정수이다. 상기 화학식 2로 표현되는 성분은 화학식 1로 표현되는 성분과 비교하여 에틸렌옥사이드가 부가된 것이 특징이며, 렌즈에 내열성 및 내충격성을 부여하는 기능을 한다. 상기 화학식 2로 표현되는 성분은 비스페놀-A와 에피클로로히드린을 반응시킨 후, 4몰 이상의 에틸렌옥사이드 및 2몰의 (메타)아크릴레이트를 반응시켜 제조하거나, 에폭시와 아크릴산을 n:1 당량으로 반응시킨 후, 에피클로로히드린 및 비스페놀 A를 부가하여 제조할 수 있으며, 구체적으로는 에피클로로히드린과 테트라에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (epichlorohydrin and tetraethyleneoxide added Dimethacylate of Bisphenol A), 에피클로로히드린과 디에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디아크릴레이트(epichlorohydrin and diethyleneoxide added Diacylate of Bisphenol A), 에피클로로히드린과 데카에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디메타크릴레이트(epichlorohydrin and decaethyleneoxide added Dimethacylate of Bisphenol A) 등을 예시할 수 있다. 상기 (B) 성분의 함량은 전체 수지 조성물에 대하여 0 내지 40 중량 %, 바람직하게는 1 내지 30중량%를 사용하며, 이때 상기 성분의 함량이 40중량%를 초과하면 앞에서 서술한 바와 같은 굴절률의 과도한 상승에 따른 아베수 감소 문제가 있다.
본 발명에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물은 (C) 3개 이상의 아크릴 작용기를 가지는 지방족 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 (C) 성분은 수지 조성물의 다른 성분과 용이하게 가교 결합하여, 중합된 렌즈의 내열성, 아베수 및 내충격성을 향상시키는 가교제의 기능을 할 뿐만 아니라, 점도가 낮으므로 희석제로서 작용하기도 한다. 상기 (C)성분의 구체적인 예로는 트리메틸올프로판 트리메타아크릴레이트(TrimethylolPropane Trimethacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TrimethylolPropane Triacrylate), 트리에틸올프로판 트리메타아크릴레이트(TriethylolPropane Trimethacrylate), 트리에틸올프로판 트리아크릴레이트(TriethylolPropane Triacrylate) 등을 들 수 있으며, 그 함량은 전체 수지 조성물에 대하여 0 내지 20중량%, 바람직하게는 1 내지 15중량%를 사용하며, 이때 상기 성분의 함량이 20중량%를 초과하면 수산기가 증가로 인한 유리몰드와의 강한 접착력으로 탈형의 어려움이 따르며, 이에 따라 작업성이 저하되고 몰드 파손의 문제가 있다.
본 발명의 수지 조성물은 (D) 지방족 아크릴산 화합물을 전체 수지 조성물에 대하여 10 내지 30 중량% 포함한다. 상기 지방족 아크릴산 화합물은 중합된 렌즈의 기계적 강도를 향상시키는데 중요한 역할을 하는 것으로서, 구체적으로는 메타아크릴산(Methacrylic acid)을 예시할 수 있다. 상기 지방족 아크릴산 화합물의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 중합된 렌즈의 기계적 강도가 저하될 우려가 있고, 30중량%를 초과하면 굴절률저하 및 몰드와의 강한 접착력으로 탈형 및 몰드파손의 우려가 있다.
본 발명에 사용되는 (E) 성분은 1개 이상의 작용기를 포함한 방향족 알릴화합물이다. 1개 이상의 작용기를 포함하는 방향족 알릴 화합물은 광학 렌즈의 굴절률을 향상시키며, 다른 성분을 희석하는 기능을 하는 것으로서, 다른 성분과 라디칼 공중합이 가능한 것을 사용한다. 상기 방향족 알릴 화합물의 구체적인 예로는 스티렌(Styrene monomer), 알파메틸스티렌, 알파메틸스티렌다이머, o-디비닐벤젠(Divinyl Benzene), m-디비닐벤젠, p-디비닐벤젠, m-디이소프로페닐벤젠 등을 예시할 수 있으며, 특히 바람직하게는 스티렌, 알파메틸스티렌, o-디비닐벤젠, m-디비닐벤젠, p-디비닐벤젠을 사용할 수 있다. 상기 방향족 알릴 화합물의 함량은 전체 수지 조성물에 대하여 0 내지 25중량%, 바람직하게는 1 내지 15중량%이고, 만일 상기 방향족 알릴 화합물의 함량이 25중량%를 초과하면 굴절률의 상승에 따른 아베수의 감소와 렌즈 성형시 렌즈가 너무 단단하여 충격에 의한 렌즈의 파손 문제가 유발될 수 있다.
본 발명에 사용되는 (F) 성분은 2개 이상의 수산기와 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 화합물로서, 상기 (F) 성분은 휨작용을 하여 렌즈의 기계적 강도가 너무 단단해 지는 것을 방지하는 역할을 하며, 이로 인하여 성형 렌즈의 내충격성 및 탄성을 향상시킨다. 상기 (F) 성분의 구체적인 예로는 헥산디올디아크릴레이트(Hexanediol Diacrylate)를 예시할 수 있으며, 그 함량은 전체 수지 조성물에 대하여 5 내지 30중량%, 바람직하게는 10 내지 25중량%이다. 만일 상기 (F) 성분의 함량이 5중량% 미만인 경우에는 렌즈의 내충격성 및 탄성이 향상되지 않으며, 30중량%를 초과하면 수산기로 인한 유리몰드와의 강한 접착력으로 인해, 탈형의 어려움과 몰드 파손의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물은 (G) 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 메타아크릴레이트를 포함한다. 상기 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 메타아크릴레이트 성분은 가교결합에 탁월한 효과가 있으며, 렌즈의 기계적 강도 및 아베수를 증가시켜, 빛의 산란을 억제하는 역할을 하는 것으로서, 구체적으로는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(Triethyleneglycol Dimethacrylate)를 예시할 수 있다. 상기 (G) 성분의 함량은 전체 수지 조성물에 대하여 5 내지 20중량%이고, 만일 상기 (G) 성분의 함량이 5중량% 미만인 경우에는 렌즈의 기계적 강도 및 아베수가 저하될 우려가 있고, 20중량%를 초과하면 상기 원료의 색깔이 노란색을 띄고 있어 렌즈 성형시 색깔이 노랗게 변하는 문제가 발생되고, 굴절률 또한 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한 필요에 따라 본 발명에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물에 0 내지 10 중량%의 티올 화합물을 후첨하여, 라디칼 공중합을 수행할 수도 있다. 상기 후첨으로 포함되는 티올 화합물은 수지의 내열성을 향상시키며, 분자속의 황원자를 함유하므로 렌즈의 굴절률을 증가시키는 기능을 하는 것으로서, 2작용성 이상의 티올 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 티올 화합물의 구체적인 예로는 디머르캅토디에틸술피드, 에탄디티올, 트리메틸올프로판트리머캅토프로피오네이트, 비스(머캅토메틸)술피드, 비스(머캅토프로필)술피드, 2-머캅토에틸에테르비스(3-머캅토프로피오네이트) 등의 폴리티올 화합물을 예시할 수 있다. 또한 본 발명의 플라스틱 렌즈용 조성물은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 필요에 따라 산화 방지제, 황변 방지제, 자외선 흡수제, 염료 등의 각종 첨가제를 포함할 수도 있다.
본 발명의 플라스틱 렌즈용 조성물은, 중합개시제의 존재 하에서, 통상의 방법으로 (A) 내지 (G)성분을 혼합 교반하고, 후첨으로 티올화합물을 첨가한 다음, 라디칼 공중합하여 광학 렌즈를 제조하는데 사용될 수 있으며, 이때 필요에 따라 각종 첨가제를 배합할 수 있다. 본 발명에 따른 광학 렌즈용 조성물의 경화에 사용되는 중합개시제로서는 과산화벤조일, t-부틸퍼옥시이소부틸레이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 등의 유기과산화물; 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발러로니트릴) 등의 아조 화합물; 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 메틸페닐글리옥실레이트, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥시드 등의 광중합 개시제를 예시할 수 있다. 이와 같은 중합개시제의 배합 비율은 (A) 내지 (G) 성분 100중량부에 대하여 통상 0.01 내지 5중량부이다. 중합 경화 방법은 예컨대 거울면 연마한 2매의 유리판 주형에 에틸렌-초산 비닐 공중합체로 이루어진 가스켓을 통하여 중합 개시제를 포함한 본 발명의 조성물을 주입하고, 35 내지 100℃의 온도에서 약 20시간 동안 그 주형의 한쪽 또는 양쪽으로부터 가열하여 중합을 수행할 수 있다. 여기서 주형으로서는 유리와 유리, 유리와 플라스틱판, 유리와 금속판, 또는 이것들의 조합을 사용할 수 있으며, 상기 가스켓으로는 상기 열가소성 수지 외에 폴리에스테르 점착테이프를 사용할 수도 있다. 중합체의 경화가 완료되면, 통상의 방법에 따라 100℃이상의 온도에서 어닐링 처리를 수행한다. 또한 필요에 따라 광학렌즈의 표면을 연마하거나, 대전방지처리, 하드코트처리, 무반사코트 처리, 염색처리 등 물리적, 화학적 처리를 더욱 수행할 수도 있다.
본 발명에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물을 경화시켜 얻어지는 광학 렌즈는 단시간에 중합되어, 생산성이 높으며, 굴절률(nD 20)은 1.55 이상, 통상적으로는 1.595 이하이고, 비중은 1.20이하이고, 아베수는 40 이상이며, 투명성, 광학적 균일성, 내충격성 등 물리적 특성이 우수하다. 또한 본 발명에 따른 수지 조성물을 경화시켜 얻어지는 광학 렌즈는 반응성 불포화기에 의한 폴리비닐 결합을 주체로 하고 있으며, 기존의 아릴 및 아크릴 수지가 가지는 장점인 우수한 생산성, 저점도, 및 저흡수성과 기존의 우레탄 수지가 가지는 장점인 고굴절률, 고아베수, 내열성, 면 정밀도, 우수한 표면경도 및 내충격성을 동시에 가질 뿐만 아니라, 비중이 낮아 렌즈의 무게를 감소시킬 수 있다. 또한 합성 및 생산에 장시간이 필요한 기존의 CR-39와는 달리, 배합 및 처리과정이 단축되면서 생산성 저하를 방지하고, 생산 단가를 줄일 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 하기 실시예에서 각 성분 함량의 단위는 중량%이다.
[실시예 1-4, 비교예 1-2]
하기 표 1에 나타낸 함량과 성분의 화합물을 균일하게 혼합하고 교반한 뒤, 필요에 따라 티올화합물인 디메르캅토디에틸술피드를 후첨으로 첨가한 후, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 0.3 중량부를 넣고 다시 교반하였다. 이 혼합물을 2매의 유리 몰드에 주입하여 35 내지 100℃의 온도에서 20시간 동안 상법에 따라 가열 경화한 후, 경화가 완료되면 65℃까지 냉각한 다음, 주형에서 경화 성형물을 꺼내고, 110℃에서 1시간 어닐링하여 잔류응력을 제거하여 플라스틱 렌즈를 제조하였다. 제조된 광학 플라스틱 렌즈의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
원료명 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2
BPA-Polymer 20 45 42 47 56
BP-2-EMA 54
BPA-4E-EDMA 또는 BP-2EA 27
TMPTMA 5 15 10 5 9
MMA 15 15
MAA 15 20 10 15
SM 10 15 10 5 5
HDDA 15 10 18 15 18
TEGDMA 8 10 5 13 9
HEMA 6
a-MSD 1
DVB 1.5
DMDS(후첨) 1 1 1 0.5
굴절률(n D 20) 1.5510 1.5490 1.5538 1.5513 1.549 1.548
아베수(v D 20) 40 42 40 40 41 40
비중(g/cm3) 1.15 1.15 1.16 1.16 1.17 1.18
내충격성 O O O O O O
내후성 O O O O ⅹ ⅹ
염색성 O O O O ⅹ O
내열성 O O O O ⅹ O
광학왜곡 O O O O O ⅹ
광투과률 93% 93% 92% 93% 89% 85%
UV차단 100% 100% 100% 100% 95% 90%
내용제성 O O O O ⅹ ⅹ
상기 표 1에서, BPA-Polymer는 클로로메틸옥시란 및 2-프로페노에이트가 결합된 4,4-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 폴리머를 나타내고, BP-2-EMA는 디에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (Diethyleneoxide added Dimethacylate of Bisphenol A)를 나타내며, BPA-4E-EDMA는 에피클로로히드린과 테트라에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디메타크릴레이트를 나타내고, BP-2EA는 에피클로로히드린과 디에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디아크릴레이트를 나타내고, TMPTMA는 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트를 나타내고, MMA는 메틸메타크릴레이트(MethylMethacrylate)를 나타내고, MAA는 메타크릴산을 나타내고, SM은 스티렌 모노머를 나타내고, HDDA는 헥산디올 디아크릴레이트를 나타내고, TEGDMA는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 나타내고, HEMA는 하이드록시에틸메타크릴레이트(Hydroxyethyl Methacrylate)를 나타내고, DMDS는 디머캅토디에틸설파이드를 나타내고, m-DVB-57은 m-디비닐벤젠(57%)을 나타내고, a-MSD는 a-메틸스티렌 디모노머(a-MethylStyrene Dimonomer)를 나타낸다.
또한 상기 표 1에 나타낸 각 물성의 평가방법은 다음과 같다.
(1) 굴절률, 아베수: 폴프리히 굴절계를 사용하여 20℃에서 측정하였다.
(2) 광투과률 및 자외선 차단률: 분광광도계를 사용하여 측정하였다.
(3) 비중: 수중치환법에 의하여 플라스틱 렌즈의 중량과 부피의 비율을 구하여 측정하였다.
(4) 내충격성: 중심두께 1.8㎜, 직경 80mm로 렌즈(돗수 0.00)를 제조하여 127cm 높이에서 68g의 강철구를 사용한 낙구시험을 행하여(FDA규격에 따름), 합격된 것을 , 합격되지 않은 것을 Ｘ로 하였다.
(5) 내열성 : 렌즈를 2시간동안 130℃로 유지하여, 변형, 균열, 황변 등의 변화가 없으면 , 변화가 심하면 Ｘ로 나타내었다.
(6) 염색성 : 염색욕 속에서, 디에틸렌글리콜비스알릴카보네이트 수지와 동시에 염색을 행하여, 육안관찰에 의해 동등 혹은 그 이상으로 염색되는 것을 , 떨어지는 것을 Ｘ로 하였다.
(7) 내후성 : 선샤인 카아본 방전램프를 장착한 내후성 시험기에 렌즈를 세트하고, 200시간 경과한 시점에서 렌즈를 꺼내어 시험전의 렌즈와 색상을 비교하였다. 색상의 변화가 없으면 , 약간 황색으로 변하면 △, 황색으로 변하면 Ｘ로 하였다.
(8) 내용제성 : 플라스틱 렌즈를 아세톤, 염화메틸렌에 2시간 침적한 후, 플라스틱렌즈의 균열, 변형 등이 없으면 , 있으면 Ｘ로 나타내었다.
상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물을 경화시켜 얻어지는 고굴절률 광학 렌즈는 종래의 에폭시와 아크릴산 반응으로 이루어지는 수지와는 달리, 내후성, 내열성, 염색성, 광학왜곡 등 물리적 특성이 양호할 뿐만 아니라, 밀도가 낮아 렌즈의 무게가 가벼운 장점이 있음을 알 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물은 중굴절률, 고아베수를 가질 뿐만 아니라, 경량화된 입체 가교 결합을 가지며, 내후성, 내열성, 염색성, 광안전성, 가시광선 투과율, 연마가공성 등 물리적 특성이 양호한 중굴절률 광학 렌즈를 제조하는데 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. (A) 하기 화학식 1로 표현되는 비스페놀 A 골격을 갖는 2작용성 이상의 에폭시디아크릴레이트 화합물 10 내지 50 중량%;
    [화학식 1]
    (상기 식에서, R1은 메틸기이며, n은 2 내지 4의 정수이다.)
    (B) 하기 화학식 2로 표현되는 2작용성 이상의 비스페놀 A계 에폭시 디아크릴레이트 화합물 1 내지 30 중량%;
    [화학식 2]
    (상기 식에서, R1은 메틸기이며, R2는 수소 또는 메틸기이고, n은 2 내지 5의 정수이다.)
    (C) 3개 이상의 아크릴 작용기를 가지는 지방족 화합물 0 내지 20중량%;
    (D) 메타크릴산 10 내지 30 중량%;
    (E) 1개 이상 작용기를 포함한 방향족 알릴화합물 0 내지 25중량%;
    (F) 2개 이상의 수산기와 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 화합물 5 내지 30중량%; 및
    (G) 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 메타아크릴레이트 화합물 5 내지 20중량%를 포함하는 저비중, 중굴절률 광학 렌즈용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표현되는 화합물은 클로로메틸옥시란 및 2-프로페노에이트가 결합된 4,4-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 폴리머인 것인 광학 렌즈용 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 2로 표현되는 화합물은 에피클로로히드린과 테트라에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 에피클로로히드린과 디에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에피클로로히드린과 데카에틸렌옥사이드가 첨가된 비스페놀 A 디메타크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학 렌즈용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (C) 3개 이상의 아크릴 작용기를 가지는 지방족 화합물은 트리메틸올프로판 트리메타아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리에틸올프로판 트리메타아크릴레이트, 트리에틸올프로판 트리아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학 렌즈용 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (F) 2개 이상의 수산기와 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 화합물은 헥산디올디아크릴레이트이고, 상기 (G) 2개 이상의 아크릴기를 가지는 지방족 메타아크릴레이트 화합물은 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트인 것인 광학 렌즈용 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (E) 방향족 알릴화합물은 스티렌, 알파메틸스티렌, 알파메틸스티렌다이머, o-디비닐벤젠, m-디비닐벤젠, p-디비닐벤젠, m-디이소프로페닐벤젠 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학 렌즈용 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 광학 렌즈용 수지 조성물을 라디칼 중합하여 제조한 광학 렌즈.
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