<지난호에 이어서>

변색렌즈의 특성과 변색원리

침지(dipping) 또는 스핀(spin) 코팅 방법을 사용해서 플라스틱렌즈 표면에 변색성 염료를 코팅할 경우 변색층이 너무 얇기 때문에 염색방법으로 변색성 염료를 침투시키거나(Transitions lens), 또는 모노머(monomer)에 혼합시켜 변색렌즈(SunSensors™ lens)를 만든다.

렌즈를 염색할 경우 변색성 염료의 침투 깊이는 100~150nm(0.1mm~0.15mm)로 한정되어 렌즈 소재의 두께가 변할지라도 염색층은 항상 등색형상(等色形狀)으로 남는다. 이것은 중등도 혹은 강도의 처방 안경 착용자에게 큰 도움이 된다.

감광성 반응은 UVA를 흡수할 때 일어나는데 트랜지션스Ⅲ(Transitions™Ⅲ)에 대한 분광투과율 곡선은 <그림3>과 같다.

플라스틱렌즈의 광변색 작용에 미치는 요소는 유리변색렌즈의 그것과 대단히 유사하다.

자외선 복사에너지의 수준이 높고 기온이 찰 때 가장 바람직하게 변색이 일어난다.

Transitions™Ⅲ 재료에서 광변색이 일어나는 속도는 <그림4>와 같다. 착색에 대한 반응시간은 유리렌즈 만큼 빠르다.
 
<그림4>에 나타낸 투과율은 주위의 온도가 22℃일 때의 값이나 찬 기온에서는 더 진하게 변하는데 10℃에서 렌즈의 투과율은 약 25%까지 떨어지므로 더욱 진하게 변색된다.

퇴색은 약간 더 느리나 기온이 상승하면 빨라진다.

Transitions의 더 진하게 착색되는 것으로는 Transitions XTRActive lens가 있는데 퇴색 상태에서의 투과율은 75%이고 착색 상태에서의 투과율은 20%이다.

플라스틱변색렌즈에는 CR-39, n=1.54, n=1.56, 폴리카보네이트(n=1.586), NXT(n=1.53) 등이 있는데 Grey 또는 Brown color로 착색된다.

최근 출시된 넥스트 제너레이션 트랜지션스 렌즈의 시감투과율(視感透過率)은 실내(unactive state; 비여기상태 - 非勵起常態)에서 92%인데 15초 노광(露光) 후 투과율이 30%까지 착색되고 옥외(active state)에서 5분 노광된 후 투과율은 15%까지 떨어진다.

이 제품은 실내에서는 무색처럼 행세하나 옥외에서는 진한 그레이 또는 브라운 컬러로 착색되어 진짜 선글라스와 똑같이 된다.

이 소재로 만든 변색렌즈는 종전의 렌즈보다 더욱 빨리 착색과 퇴색반응이 일어나고 기온의 영향을 덜 받게 되어 초기의 변색렌즈 소재를 대체시키고 있다.

그 후 변색렌즈 재료는 HOYA, Optical Dynamics, Rodenstock 등이 개발해 왔다. 코닝의 과학자들은 자사의 신소재를 개발하는데 5년 걸렸으며 25개의 특허를 가지고 있다.

코닝에서 개발한 플라스틱 변색렌즈는 광반응의 현저한 손실 없이 장시간에 걸쳐 사용해도 쉽사리 피로가 발생하지 않게 되므로 장시간에 걸쳐 변색특성을 유지할 것으로 생각된다.

썬센서스 렌즈(SunSensors™lens)의 특성

코닝이 개발한 SunSensors™는 주로 처방렌즈 시장을 겨냥해서 만든 변색렌즈로 grey와 brown color가 가능하다. 기술적 데이터는 <표2>와 같다.

이 소재는 가벼운 중굴절률렌즈로서 반사방지코팅이 가능하다. 결과적으로 처방렌즈는 CR-39렌즈로 만들 때보다 더 얇고 가볍다.

예를 들어 직경 65mm, 주변 두께 1.2mm, 중심 두께 3.2mm인 +2.00D렌즈를 만들 경우 8.9g인데 반해서 CR-39로 똑같은 렌즈를 만들 경우 렌즈 무게는 10.4g이 되어 약 20%정도 더 무거워진다.

트랜지션스 렌즈(Transitions™lens)의 특성

트랜지션스 렌즈는 미국검안의사협회(AOA)로부터 최초로 수납증인(受納證EP:seal of acceptance)을 받았다.

더욱이 이 렌즈는 ANSI Z80.3, ISO 8980-3, EN 1836 및 AS/NZS 1067의 규격조건을 충족시킨다.

이 렌즈의 특징은 다음과 같다.

① 애쓰지 않고 편리하게 자동으로 UVA, UVB를 흡수해서 눈을 보호한다.

② 반사방지코팅으로 자외선이 반사되어 색깔이 보다 연하게 변한다.

③ 옥외의 밝은 햇빛 속에서는 대부분의 선글라스처럼 진하게 변색된다.

④ 착색(darkening)과 퇴색(fading)이 빠르다.

⑤ 눈을 손상시키는 태양광의 UV를 100% 차단한다.

⑥ 성가시고 불편한 눈부심을 줄여준다.

⑦ 눈의 피로를 덜어준다.

⑧ 콘트라스트를 향상시킨다.

⑨ 자외선의 조사강도에 적절히 대응해서 변색된다.

⑩ 실내에서는 처방렌즈로 옥외에서는 선글라스로 겸용할 수 있어서 편리하다.

플라스틱변색렌즈의 피로를 검사하는 것은 대단히 중요하다. 상품의 신뢰성과 직결되기 때문이다.

유리변색렌즈는 피로하지 않기 때문에 영구적으로 착색과 퇴색이 한결같이 반복되지만 플라스틱렌즈는 광변색성에 피로가 생겨서 영구적이지 못한 것이 큰 결점이라고 할 수 있다.

플라스틱변색렌즈의 피로는 500회 착색•퇴색 전후의 시감투과율을 측정해서 결정하는데 시감투과율의 변화가 연한 상태에서는 5%, 진한 상태에서는 20%를 초과해서는 안 된다.<끝>