KR102056976B1 - 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료 - Google Patents

Abstract

본발명은 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료에 관한 것으로, 안료에 ITO, PEGMEMA를 첨가하여 콘택트렌즈에서의 전자파를 차폐하는 것으로,
본 발명은 기존 시제품으로 사용되어지는 안료에 PEGMEMA를 첨가비율에 따라 점도가 증가하며, 점도가 높아짐에 따라 ITO 나노입자의 분산안정성을 높아지는 것으로 본 발명은 안료에 PEGMEMA의 첨가는 안료 자체의 습윤성 저하를 보완하며, 전자파 차폐효과를 가진 콘택트렌즈 안료로 사용될 수 있고 첨가된 ITO 나노입자의 band gap에 의한 특유의 색을 가지며, 광투과율,함수율, 산소투과율이 높은 현저한 효과가 있다.

Description

컨택트렌즈용 전자파차폐 안료 { Electromagnetic wave shielding pigment for contact lenses }

본발명은 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안료에 ITO, PEGMEMA를 첨가하여 콘택트렌즈에서의 전자파를 차폐하며 안료에 PEGMEMA의 첨가로 안료 자체의 습윤성 저하를 보완하며, 첨가된 ITO 나노입자의 band gap에 의한 특유의 색을 가지며, 광투과율,함수율, 산소투과율이 높은 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료에 관한 것이다.

최근 콘택트렌즈를 착용하는 환자들의 미용에 대한 관심이 급증하며, 미용 칼라 콘택트렌즈(cosmetic contact lens)의 착용자 수가 점차적으로 증가하는 추세이다. 콘택트렌즈는 처음에는 눈의 외상이나 각종 안질환 등으로 인한 눈의 외관상 손상을 보정하는 Prosthetic contact lens에서 시작되어 최근에는 시력보정 효과와 더불어 홍채를 인위적인 색상으로 만들거나 눈이 맑아보이게 하는 등의 미용적인 기능까지 결합된 미용 칼라 콘택트렌즈가 많이 사용되고 있다. 미용 칼라 콘택트렌즈의 경우는 색상과 무늬를 내기 위해 렌즈 표면에 색상 층을 형성시키는데 안료(pigment)를 사용하여 패드 프린터기로 인쇄하는 방식을 사용하고 있다.

현재 상용되고 있는 미용 칼라 콘택트렌즈 생산 기술로는 고분자 중합체에 안료를 첨가하여 패드기로 렌즈 표면 위에 직접 인쇄하는 방법과 고분자 중합체에 안료를 첨가하여 렌즈성형 몰드에 패드기로 인쇄한 후 렌즈를 생산하는 방법이 주로 사용된다. 최근에는 안료형 샌드위치 생산방식이 사용되고 있어 습윤성 저하에 대한 부분을 많이 개선하고 있는 상황이다. 그러나 안료 자체에 고습윤성 소재를 첨가하는 연구에 대해서는 미흡한 상황이다.

최근 편의성을 위한 전자기술의 발달로 컴퓨터, TV, 라디오, 휴대전화 등과 같이 일상생활에서 전자파를 이용한 기기들이 증가하면서 사용자의 편의성이 증가한 것은 사실이나 이에 따른 지속적인 전자파 노출에 의한 역기능도 무시할 수 없게 되었다. 또한 여러 연구 결과에 의하면 일반인들 대부분이 하루 중 90% 이상을 실내에서 보내는 것으로 분석된 바 있다.

전자파의 활용이 급증하면서 현대인들의 일상생활에서 사용되어지는 전자기기들을 통한 전자파의 유해성에 대한 관심이 급증하고 있는 추세이다. 특히 일상생활과 직접적인 영향이 있는 실내 환경에 대한 우려는 고조되고 있는 현실이다. 전자파 차폐 재료로는 전기전도성이 우수한 금속재료를 많이 사용되고 있다. 최근에는 휴대폰, PC, 콘택트렌즈 등 전자기기들의 보호필름과 같이 투광성을 갖는 소재에 대한 연구가 진행되고 있다.

종래특허기술로서, 공개특허공보 공개번호 10-2016-0129305호에는 렌즈 형성용 조성물을 하부주형에 도포하여 제1박막을 형성하는 제1단계; 청색광 차단 박막을 상부주형에 부착시키는 제2단계; 상기 청색광 차단 박막을 상기 제1박막에 접합시키는 제3단계; 상기 렌즈 형성용 조성물을 상부주형에 도포하는 제4단계; 및 상기 제1박막이 부착된 하부주형을 상기 제4단계의 상부주형에 적층하고 렌즈 형성용 조성물을 중합하여 제2박막을 형성하는 제5단계를 포함하는, 청색광 차단부가 렌즈 내부에 함입된 콘택트렌즈의 제조방법이 공개되어 있다.

또한, 공개특허공보 공개번호 10-2016-0042660호에는 투르말린(trumarin), 키토산(chitosan) 및 벤조페논(benzophenone)을 포함하는 기능성 콘택트 렌즈가 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 제조가 어려우며 전자파차폐기능이 충분하지 않은 문제점이 남아 있었다. 특히 안료가 습윤성 저하로 문제를 일으킬 수 있는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 안료에 습윤성 첨가제인 PEGMEMA 및 ITO 나노입자를 첨가하여 안료에 전자파 차폐효과를 가진 고 기능성 안료를 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료에 관한 것으로, 안료에 ITO, PEGMEMA를 첨가하여 콘택트렌즈에서의 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 기존 시제품으로 사용되어지는 안료에 PEGMEMA를 첨가비율에 따라 점도가 증가하며, 점도가 높아짐에 따라 ITO 나노입자의 분산안정성을 높아지는 것으로 본 발명은 안료에 PEGMEMA의 첨가는 안료 자체의 습윤성 저하를 보완하며, 전자파 차폐효과를 가진 콘택트렌즈 안료로 사용될 수 있고 첨가된 ITO 나노입자의 band gap에 의한 특유의 색을 가지며, 광투과율,함수율, 산소투과율이 높은 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명의 메카니즘 설명도
도 2는 본발명의 전자파 차폐 시험용 시편 도면
도 3은 본발명의 PEG 첨가비율에 따른 점도 측정결과도
도 4는 본발명의 제조된 안료의 전자파 차폐시험 결과도

본발명은 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료에 관한 것으로, 통상의 안료에 ITO, PEGMEMA를 첨가하여 콘택트렌즈에서의 전자파를 차폐하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안료 100중량부에 대하여 ITO를 0.1 ~ 1중량부, PEGMEMA를 1~20중량부의 비율로 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본발명의 메카니즘 설명도, 도 2는 본발명의 전자파 차폐 시험용 시편 도면, 도 3은 본발명의 PEG 첨가비율에 따른 점도 측정결과도, 도 4는 본발명의 제조된 안료의 전자파 차폐시험 결과도이다.

본 발명에 사용된 안료는 일반적인 제품을 사용하였으며, PEGMEMA(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate) 그리고 전자파 차폐를 위한 나노입자인 ITO nanoparticles는 일례로서 Sigma-Aldrich사의 제품을 사용하였다.

안료를 기준으로 ITO를 0.5%로 하여, PEGMEMA를 1~20%의 비율로 첨가한 샘플은 첨가 비율별로 각각 Ref., PEG1, PEG5, PEG10, 그리고 PEG20으로 명명하였다. 또한 본 연구에서 활용한 PEGMEMA와 ITO의 분산안정성에 대한 메카니즘 및 배합비를 아래에 나타내었다.

배합비1

Material	안료	PEGMEMA	ITO	Total
Ref.	99.50	-	0.50	100.00
PEG1	98.52	0.99	0.49	100.00
PEG5	94.79	4.74	0.47	100.00
PEG10	90.50	9.05	0.45	100.00
PEG20	82.99	16.60	0.41	100.00

실험 방법

1. 나노입자의 분산

본 발명은 시중에 사용되는 안료에 나노입자 및 PEGMEMA를 첨가 후, Vortex genie-2를 사용하여 교반하여 초음파 분산기(branson 2510)에서 10분간 나노입자를 분산

2. 점도 측정

본 발명에서 사용된 안료의 점도 측정을 위해 일례로서 Brookfield사의 DV2T를 사용하여 제조된 염료의 점도를 측정하였으며, 항온기의 온도 setting이 완료된 후, 점도 측정 시료 500μg을 cup의 중앙에 도포하여 시료의 양에 맞는 토크를 설정하여 토크의 회전량의 안정화 후 점도를 측정하였다. 측정 방법은 아래의 방법을 준수하여 측정하였다.

*점도 측정 방법

1) 점도계 수평 확인 후 점도계 ON.

2) 자동 AutoZero 실시.(AutoZero가 시행되는 동안 점도계 만지지 말 것.) torque 값이 0%가 되는지 확인.

3) AutoZero 끝난 후 Configure Viscosity 화면으로 전환.

4) rpm touch(시료에 맞는 rpm 속도를 입력.)

5) Spindle 키 touch(시료에 맞는 spindle 입력 후 점도계 Coupling nut에 spindle 장착.)spindle장착 시 wrench를 사용하여 coupling nut를 살짝 들어 올린 후 왼쪽방향으로 돌려서 고정.

6) tension bar와 cup의 중간 부분을 확인한 후 tension bar를 돌려 cup이 cone spindle에 부딪히지 않도록 하여 cup을 고정 시킴.

7) Toggle Swtich를 오른쪽에 놓으면 pilot light(red) 점등.

8) contact light (yellow)이 켜지면, 등이 꺼질 때까지 micrometer 조정 ring을 시계방향(기기 아래쪽 방향으로)으로 돌림.

9) contact light (yellow) 라이트가 꺼지면, 시계반대 방향으로 1~2눈금 돌려서 고정. (cone spindle과 cup의 하부와의 거리가 0.0005인치 떨어진 상태임.)

10) tension bar를 돌려서 cup 분리.

11) 측정하고자 하는 물질을 cup 정량 투입 후 6번 방법으로 고정 시킴.

12) 매뉴얼 화면 run key를 눌러서 점도 측정 시작.

2. 전자파 차폐시험

본 발명에서 제조된 안료의 전자파 차폐효과 측정은 ASTM D 4935-10 [Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Planar Materials]에 의거하여 제조된 시편으로 Agilent사의 Network Analyzer 5061B 및 Electro-Metrics사의 Shielding Effectiveness Test Fixture EM-2107A를 사용하여 측정하였다.

본 발명에서는 기존 시제품으로 사용되어지는 안료에 PEGMEMA를 첨가비율에 따라 점도가 증가하는 경향을 나타내었으며, 점도가 높아짐에 따라 ITO 나노입자의 분산안정성을 높아지는 것으로 나타났다. 이에 본 발명은 안료에 PEGMEMA의 첨가는 안료 자체의 습윤성 저하를 보완하며, 전자파 차폐효과를 가진 콘택트렌즈 안료로 사용될 수 있다. 점도 및 안료의 전자파 차폐효과에 대한 그래프는 도 3, 4와 같다.

본 발명에서 제조된 전자파 차폐용 안료의 경우, 습윤성 저하로 문제를 일으킬 수 있는 안료의 단점을 보완할 수 있으며, 전자파 차폐효과도 우수한 고기능성 칼라 콘택트렌즈 안료로 사용될 수 있다.

본발명의 안료를 사용하여 콘택트렌즈를 제조하는 경우의 일실시례는 다음과 같다. 본 발명에서는 친수성 하이드로젤 안의료용 렌즈를 제조하기 위해 HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate), HPMA(hydroxypropyl methacrylate), MMA(methyl methacrtylate), NVP(n-vinylpyrrolidone)를 사용하였으며, 가교제로는 EGDMA(ethyleneglycol dimethacrylate)를 사용하였다. 또한 개시제는 AIBN(azobisisobutyronitrile)을 각각 사용하여 공중합 하였다. 캐스트몰드 방식을 사용하여 100℃에서 1시간 열중합 하였다.

배합비에 대해 설명하면, 렌즈의 기본원료 Ref.로서 HEMA 30~50중량부에 대하여 HPMA 10 ~ 30 중량부, MMA0.5 ~ 5중량부 NVP 5 ~ 50중량부로 배합되어 본발명의 렌즈가 제조된다. 그리고 상기 렌즈에 칼라부분을 인쇄시 본발명의 혼합물인 안료를 사용한다. 상기 본발명의 안료가 혼합되는 일반안료는 BLACK 330R(흑색) 4.4중량%, TiO₂(백색) 26중량%, ORANGE 2G(오랜지색) 0.6중량%를 혼합하여 사용한다.

따라서 본 발명은 기존 시제품으로 사용되어지는 안료에 PEGMEMA를 첨가비율에 따라 점도가 증가하며, 점도가 높아짐에 따라 ITO 나노입자의 분산안정성을 높아지는 것으로 본 발명은 안료에 PEGMEMA의 첨가는 안료 자체의 습윤성 저하를 보완하며, 전자파 차폐효과를 가진 콘택트렌즈 안료로 사용될 수 있고 첨가된 ITO 나노입자의 band gap에 의한 특유의 색을 가지며, 광투과율,함수율, 산소투과율이 높은 현저한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 안료에 ITO, PEGMEMA를 첨가하여 콘택트렌즈에서의 전자파를 차폐하는 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료에 있어서,
   상기 안료 100중량부에 대하여 ITO를 0.1 ~ 1중량부, PEGMEMA를 1~20중량부의 비율로 첨가하는 것이며,
   상기 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료의 나노입자의 분산은 안료에 나노입자 및 PEGMEMA를 첨가 후, 교반하여 초음파 분산기에서 10분간 나노입자를 분산하는 것이며,
   상기 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료의 점도 측정은 안료의 점도 측정을 위해 점도측정기를 사용하여 제조된 염료의 점도를 측정하며, 항온기의 온도 세팅(setting)이 완료된 후, 점도 측정 시료를 컵(cup)의 중앙에 도포하여 시료의 양에 맞는 토크를 설정하여 토크의 회전량의 안정화 후 점도를 측정하는 것이며,
   상기 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료의 점도 측정을 할 시, 점도계 수평 확인 후 점도계를 ON하고, 오토제로(AutoZero)를 실시하고, 상기 오토제로(AutoZero) 실시가 끝난 후 점도 구성(Configure Viscosity) 화면으로 전환하고, 시료에 맞는 분당회전수(rpm, revolutions per minute)를 입력하고, 시료에 맞는 스핀들(Spindle)을 입력 후 점도계 커플링 너트(Coupling nut)에 스핀들(spindle)을 장착하는 하고, 텐션 바(tension bar)와 컵(cup)의 중간 부분을 확인한 후 텐션 바(tension bar)를 돌려 컵(cup)이 콘(cone) 스핀들(spindle)에 부딪히지 않도록 하여 컵(cup)을 고정 시키고, 토글 스위치(Toggle Swtich)를 오른쪽에 놓으면 파이로트 라이트(pilot light)가 점등되고, 컨텍트 라이트(contact light)가 켜지면, 등이 꺼질 때까지 마이크로미터(micrometer) 조정하여 링(ring)을 시계방향으로 돌리고, 컨텍트 라이트(contact light)가 꺼지면, 시계반대 방향으로 1~2눈금 돌려서 고정하고, 텐션 바(tension bar)를 돌려서 컵(cup)을 분리하고, 측정하고자 하는 물질을 컵(cup)에 정량 투입 후 고정 시키고, 매뉴얼 화면 실행 키(run key)를 눌러서 점도 측정을 시작하는 것이며,
   상기 오토제로를 실시 한 후, 토오크(torque) 값이 0%가 되는지 확인해야하는 것이며,
   상기 스핀들(spindle) 장착 시 렌치(wrench)를 사용하여 커플링 너트(Coupling nut)를 들어 올린 후 왼쪽방향으로 돌려서 고정 시키는 것이며,
   상기 안료를 사용하여 콘택트렌즈를 제조할 시, HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate), HPMA(hydroxypropyl methacrylate), MMA(methyl methacrtylate), NVP(n-vinylpyrrolidone)를 사용하였으며, 가교제로는 EGDMA(ethyleneglycol dimethacrylate)를 사용하고, 개시제는 AIBN(azobisisobutyronitrile)을 각각 사용하여 공중합 하며, 캐스트몰드 방식을 사용하여 100℃에서 1시간 열중합 하는 것이며,
   배합비는 HEMA 30~50중량부에 대하여 HPMA 10 ~ 30 중량부, MMA 0.5 ~ 5중량부, NVP 5 ~ 50중량부로 배합되어 렌즈가 제조되고, 상기 렌즈에 칼라부분을 인쇄시 혼합물인 안료를 사용하는 것을 특징으로 하는 컨택트렌즈용 전자파차폐 안료
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