Показатель преломления поликарбоната по сравнению с cr 39
Обновлено: 26.04.2024
Фотохромные линзы - так называемые "хамелеоны" были изобретены еще в 1964г. благодаря открытию явления фотохромизма. Сначала это были боросиликатные линзы, с легированными кристаллами галогенидов серебра.
Известно, что на процессы и скорость затемнения влияет интенсивность ультрафиолетового излучения . Но мало кто знает, что на эти свойства линзы оказывают влияние такие факторы как температура, время года, положение солнца на небосклоне, географическая широта местности.
Например, в ясный зимний день линзы могут затемнится максимально, поскольку 98% УФ-лучей отражаются от белого снега, в то время как в ясный лентий день УФ- лучи могут поглащаться землей и другими поверхностями. Также при очень высоких температурах (например, под прямыми солнечными лучами на пляже) фотохромные линзы хотя и затемняются, но в значительно меньшей степени. Это связано с влиянием температуры на свойства применяемых фотохромных веществ. Солнцезащитные очки с диоптриями и максимальным затемнением здесь были бы уместнее. В холодную солнечную погоду (отрицательных температур) фотохромные линзы, наоборот, на улице будут очень темными, и они медленнее просветляются, когда прекращается воздействие ультрафиолетового излучения. Тем не менее, фотохромные линзы можно назвать в известной степени универсальными. Использование фотохромных линз возможно в ночное и дневне время, они не искажают сигналы светофора. Интересны они не даже не порганичными состояниями, а промежуточными, подстраиваясь под максимально комфортное затемнение - интеллектуальная солнечная защита .
Современные фотохромные линзы для очков можно рекомендовать как альтернативу любым неокрашенным очковым линзам в помещении. Однако при этом их можно использовать и как солнцезащитные очковые линзы , так как они ослабляют яркие солнечные лучи. Таким образом, одна пара фотохромных очков может заменить две обычных: для помещения и солнцезащитные очки. Они идеальны для ситуаций, когда Вы чередуете пребывание в яркий солнечный день на улице и внутри помещения.
Отметим также, что обычные фотохромные очки не затемняются в салоне автомобиля, поскольку ультрафиолетовое излучение практически не проникает через ветрозащитное стекло автомобиля (современные стекла почти полностью поглощают ультрафиолетовое излучение).
Различают несколко технолоий производства фотохромных линз.
Фотохром в массе
Фотохромные молекулы внедерены непоследственно в тело линзы и равномерно в нем распределены. Поэтому скорость реакции на ультрафиолетовые лучи замедленна- для затемнения необходимо чтобы все молекулы в линзе успели отреагировать на воздействи УФ-лучей. Это самая старая технология изготовления фотохромных линз. Кроме относительномедленной реакции на свет необходимо заметить, что чем выше диоптрийность линзы, чем она толще, тем медленнее реакция на УФ-лучи или их отсутствие. Линзы высокой диоптрийности могут выглядеть менее эстетично, поскольку бОльшая толщина линзы всегда будет темнее.
Технология Transitions (Транзишнс)
Э то разработка американской компании Transitions Optical. Линзы Transitions созданы при помощи эксклюзивной технологии, основанной на запатентованных формулах, полученных в результате более 20 лет исследований и разработок. Фотохромный лак наносится на поверхность линзы. Молекулы в его составе постоянно активируются и равномерно «перенастраиваются», пропуская оптимальное для глаз количество света независимо от того, находитесь ли Вы в условиях яркого солнца, облачности или в помещении. Фотохромные линзы Transitions изготавливают из всех полимеров: от стандартного пластика (CR-39) до полимера с самым высоким на сегодняшний день показателем преломления 1,74. Фотохромные линзы Transitions VI могут быть любого оптического дизайна – однофокального, бифокального и прогрессивного. Несомненно, это улучшенные характеристики по сравнению с другими технологиями. В помещение эти линзы так же бесцветны, как, например, очки для чтения: они пропускают почти 100% падающих на них лучей (при наличии на очковой линзе высококачественного просветляющего покрытия). Фотохромные линзы Transitions быстрее темнеют на улице и быстрее восстанавливают исходное бесцветное состояние, чем их предшественники. Причем скорость этих процессов и степень затемнения у линз последнего поколения меньше зависят от влияния температуры. Очки с такими линзами смотрятся эстетично не зависимо от диоптрийности.
Технология Transitions XTRActive
В отличие от Transitions имеют небольшую степень начального затемнения - 11% (с просветляющим покрытием). Фотохромные линзы Transitions XTRActive более темные на улице, чем Transitions (при 23 градусах тепла их степень затемнения 92% против 88% для Transitions). И даже в условиях высоких температур XTRActive сохраняют 80% затемнения. А самое главное- линзы XTRActive единственные линзы, способные затемняться в салоне автомобиля до 50%. Фотохромные линзы Transitions XTRActive предназначены для тех, кто предпочитает высокую степень затемнения на улице, много времени проводит за рулем, использует фотохромные линзы в условиях высоких температур .
Технологоия SunSensors
Э ти линзы изготовлены из полимера, в котором фотохромный агент распределен по всей массе (такие линзы иногда называют объемно-окрашенными фотохромными линзами), а не сосредоточен в поверхностном слое линзы, как у очковых линз Transitions. Фотохромный материал SunSensors выпускает компания Corning, и целый ряд фирм используют его для изготовления своих фотохромных линз. Недавно компания Corning предложила свою технологию внедрения фотохромного агента в поверхностный слой линзы, и теперь на рынке имеются фотохромные линзы SunSensors HPC, являющиеся конкурентом фотохромных линз Transitions. Линзы SunSensors HPC изготавливают из высокопреломляющих материалов с показателем преломления 1,6 и 1,67 и поликарбоната .
Уникальной особенностью материала линзы Corning СанСенсорс (SunSensors) является объемно-распределенная фотохромная технология, при применении которой фотохромные молекулы равномерно распределены в материале линзы. Это первый материал, предназначенный для оптимизации широкого разнообразия свойств, включая затемнение, скорость реакции, привлекательные цвета и срок службы. По мере того как некоторые молекулы теряют свои свойства под воздействием ультрафиолетового излучения, другие заменяют их, обеспечивая более длительный срок службы и более адекватный цвет в пределах установленного срока эксплуатации. Линзы из материала Corning SunSensors обеспечивают поглощение природных ультрафиолетовых источников и соответствуют строгим стандартам для солнцезащитных очков . Линзы из материала SunSensors® поглощают 100% ультрафиолета B, этот вид излучения связывают с образованием катаракты и других хронических глазных болезней, а также, по крайней мере, 97,5% ультрафиолета А. Материал Corning SunSensors очень легкий, для достижения максимального удобства для пациента. Материал имеет плотность 1,17 г/см3; это гораздо меньше, чем у поликарбонатных материалов и стандартных материалов из синтетических смол. Полностью затемненные линзы из материала Corning SunSensors достигают 2/3 своей прозрачности уже за 5 минут. Средний индекс 1,56:
Технология Drive Wear
В последнее время появились специальные фотохромные линзы DriveWear для водителей автотранспорта. DriveWear обладают начальной степенью затемнения (около 50%), а в яркую солнечную погоду они становятся еще темнее (примерно до 80%) не только на открытом воздухе, но и в салоне автомобиля. DriveWear – это совместная разработка компании Transitions и Younger Optics. Компания Transitions разработала технологию (Transitions SOLFX), благодаря которой фотохромные линзы способны затемняться не только под действием ультрафиолетовых, но и синих лучей видимого спектра солнечных излучений. В фотохромных линзах DriveWear компании Younger Optics фотохромная технология Transitions SOLFX объединена с собственной поляризационной технологией NUPOLAR . В результате линзы DriveWear предоставляют максимальный комфорт водителю автомобиля: они изменяют степень светопропускания в зависимости от степени освещенности и защищают глаза от ослепляющих бликов.
В данной статье рассмотрим более подробно преимущества и недостатки поликарбонатных линз, и почему поликарбонат находит все более широкое применение для защитных очков.
История возникновения и продвижение на рынок
Этот материал был открыт в 1953 году химиками Шнеллем (H. Schnell) из компании «Bayer AG» (Германия) и Фоксом (D. W. Fox) из компании «General Electric Company» (США) независимо друг от друга. Фокс открыл этот материал неожиданно для себя: работая над композициями для волоконных покрытий, он оставил в конце рабочего дня расплав нового полимера и ушел домой, а вернувшись на следующий день, обнаружил, что тот превратился в твердый прозрачный материал. Так появился поликарбонат, получивший торговую марку Лексан (Lexan).
С 1950-х годов поликарбонат начинает использоваться в промышленном производстве – для изготовления дисплеев и элементов электропроводки, остекления парников и окон зданий. Постепенно благодаря исключительной ударопрочности и малому удельному весу поликарбонат находит все более широкое применение: на его основе стали выпускать защитные щитки, ударопрочные окна, компакт-диски, линзы для защитных очков, детали автомобилей и т.д. Применение поликарбоната для защитных очков было обусловлено его необыкновенной устойчивостью к ударным нагрузкам, однако светопропускание линз из этого материала было далеко от совершенства.
Неудовлетворительная прозрачность первых поликарбонатных линз была связана с низким качеством очистки исходного материала и несовершенством технологического процесса изготовления линз. Изобретение компакт-дисков и их массовое внедрение в производство в 1980-х годах обусловили резкое улучшение качества исходных материалов; от этих разработок выиграла и оптическая индустрия: появилась возможность получать поликарбонатные линзы с высоким светопропусканием.
Активному внедрению поликарбонатных линз на самый крупный оптический рынок – США – способствовало принятие в 1971 году закона, согласно которому все линзы должны проходить испытание на ударопрочность. Такую проверку проводят при помощи стального шарика определенного веса, падающего с заданной высоты. В результате, чтобы выдерживать испытания, все линзы из минерального стекла должны были иметь толщину по центру не менее 2,2 мм, что значительно увеличивало их вес. Органические линзы стали доминировать на американском рынке, затем они постепенно потеснили минеральные линзы во всем мире. В США линзы из поликарбоната вследствие их более высокой по сравнению с CR-39 ударопрочностью в обязательном порядке стали назначать детям, взрослым, ведущим активный образ жизни, и спортсменам.
Убедившись в неуклонном росте спроса на поликарбонатные линзы, компания «Essilor» приобрела в 1995 году фирму «Gentex», занимающуюся их массовым изготовлением. В результате «Essilor» стала ведущим мировым производителем поликарбонатных линз и начала активно продвигать их на мировой оптический рынок. Однако за последние несколько лет увеличение спроса на линзы из поликарбоната в США существенно замедлилось, к тому же этот рост происходил вследствие уменьшения потребления минеральных линз, которое в настоящее время достигло своего минимума. К тому же сегодня другие материалы – трайвекс, органические материалы со средними и высокими значениями показателя преломления с улучшенной ударопрочностью – отнимают часть потенциального рынка поликарбоната.
Свойства поликарбонатных линз
Когда частица или другой объект с высокой энергией воздействует на поверхность линз, то энергия удара распространяется по поверхности, и жесткая линза разрушается. Структура поликарбоната отличается от структуры «сшитых» полимеров: он состоит из длинных взаимопересекающихся и перепутанных макромолекул (представьте себе клубок спагетти!). Эти длинные макромолекулярные цепочки обеспечивают пластичность материала – при ударе они скользят друг относительно друга, что позволяет поликарбонатным линзам поглощать значительные количества энергии удара без разрушения. По сравнению с CR-39 поликарбонат в 12 раз более устойчив к ударным нагрузкам!
Долговечность
Поначалу одним из существенных недостатков поликарбоната как материала для производства очковых линз являлась его низкая абразивостойкость. При разработке специальных упрочняющих покрытий оказалось, что этот материал имеет большие значения линейного термического расширения и более низкую твердость поверхности, чем CR-39. Традиционными материалами для защиты поверхности органических линз являлись кремнийорганические соединения – силиконы, причем чем больше в них содержалось кремния, тем более устойчивыми к царапинам были линзы. Однако практика показала, что коэффициенты термического расширения поликарбонатных линз и покрытий с высоким содержанием кремния существенно отличаются друг от друга: при воздействии высоких температур материал линзы расширяется сильнее, чем материал упрочняющего покрытия, и возникают напряжения, которые могут вызвать его разрушение и отслаивание. Решением проблемы стало нанесение высокоэластического промежуточного покрытия между поликарбонатной линзой и упрочняющим покрытием, которое нивелировало разность в их расширении. В настоящее время крупные производители поликарбонатных линз владеют технологией нанесения многофункциональных покрытий на их поверхность, которые защищают линзы от царапин, компенсируют потери на отражение, облегчают уход во время эксплуатации.
Число Аббе
Число Аббе (nd), или коэффициент дисперсии, является количественной характеристикой способности материалов разлагать свет на составляющие:
nd = (nd – 1)/(nf – nc),
где nd, nf и nc – показатели преломления материала для голубой (f), желтой (d) и красной (с) линий Фраунгофера соответственно.
Чем меньше число Аббе, тем больше эффект хроматической аберрации, испытываемый пользователем очков. Как показывают данные, приведенные в таблице, по значению числа Аббе поликарбонат намного уступает стандартному минеральному стеклу и CR-39. На практике эффект хроматической аберрации зрительно воспринимается в виде радуги либо желтого, либо голубого света вокруг объекта, и чем больше зрачок отклоняется от оптического центра линзы, тем сильнее будет такой эффект.
С достаточно хорошим приближением величину поперечной хроматической аберрации (Transverse Chromatic Aberration – TCA) в конкретной точке можно вычислить по формуле
TCA = сF/nd,
где с – расстояние от оптического центра линзы до определяемой точки; F – оптическая сила линзы.
Хроматическая аберрация проявляется при отклонении зрачка от оптического центра линз, однако ее значимость для пользователя во многом определяется индивидуальными особенностями последнего. Анализ вышеприведенной формулы расчета TCA показывает, что больший вклад в величину хроматической аберрации вносят расстояние от центра линзы до рассматриваемой точки и оптическая сила линзы. Результаты исследования 1999 года показали, что при пользовании поликарбонатными линзами их минимальная оптическая сила, при которой хроматическая аберрация начинает оказывать влияние на остроту зрения, составляет ±7,0 дптр.
Показатель преломления и светопропускание
Поликарбонатные линзы имеют достаточно высокий показатель преломления – 1,59, но по цене они позиционируются ниже, чем линзы из высокопреломляющих материалов (от nd = 1,60 и выше). Однако у поликарбоната есть преимущество перед этими материалами: из него можно делать линзы (отрицательных рефракций) с минимальной толщиной по центру – на 0,5 мм меньшей по сравнению с линзами из многих высокопреломляющих материалов.
Как и все линзы из материалов с более высоким показателем преломления, поликарбонат пропускает меньше света, чем линзы из стандартного минерального стекла или CR-39. Светопропускание стандартных линз из CR-39 составляет примерно 92%, а потери на отражение с одной стороны – 4%. В случае линз из поликарбоната количество света, отраженного от обеих поверхностей, немного превышает 10%, таким образом, количество света, достигающего глаз, ниже 90%-го уровня. Однако современные многофункциональные покрытия, имеющие в своем составе широкополосные многослойные просветляющие покрытия, позволяют преодолеть этот недостаток, увеличивая светопропускание поликарбонатных линз до 99,5%.
Малый вес и комфорт
C увеличением показателя преломления удельный вес материалов для очковых линз возрастает. Переход от CR-39 и трайвекса к высокопреломляющим термореактивным материалам связан с существенным увеличением массы единицы объема материала. Конечно, для органических линз это увеличение меньше, чем в случае минеральных, но если обратимся к поликарбонатным линзам, то видим обратное: их удельный вес ниже, чем линз из CR-39. Таким образом, по сравнению с линзами из традиционных пластмасс поликарбонатные линзы характеризуются как уменьшением объема из-за более высокого показателя преломления, так и уменьшением плотности, что приводит к еще большему снижению веса.
Активная пропаганда знаний о вредном влиянии ультрафиолетовых лучей на орган зрения постепенно приводит к росту осведомленности пользователей очков о необходимости защиты глаз и об использовании линз, надежно отрезающих УФ-составляющую солнечного спектра. Cовременные поликарбонатные линзы обеспечивают 100%-е отрезание УФА- и УФБ-диапазонов ультрафиолетового излучения без необходимости нанесения дополнительных покрытий или добавочной обработки УФ-абсорберами.
Окрашивание поликарбонатных линз
Поликарбонатные линзы не могут окрашиваться в водных дисперсиях красителей, как линзы из CR-39 и других реактопластов. В целях решения этой проблемы производители разрабатывали специальные упрочняющие окрашиваемые покрытия, которые способны абсорбировать краситель из водных растворов и достигать высоких степеней прокрашивания.
Итак, как мы убедились, у линз из поликарбоната есть и определенные преимущества, и недостатки. Так, показатель преломления этого материала значительно выше, чем у CR-39, но зато его коэффициент Аббе намного ниже. По оптическим свойствам поликарбонат уступает не только минеральному стеклу, но и CR-39. Однако современные многофункциональные покрытия позволяют значительно улучшить оптические свойства поликарбонатных линз — увеличить их светопропускание, снизить проявление хроматической аберрации. Обработка по контуру линз из поликарбоната более сложная и требует применения современных станков, однако уровень развития машиностроения на сегодняшний день позволил создать такие станки, которые шлифуют поликарбонатные линзы так же успешно, как и линзы из традиционных пластмасс. Высокая ударопрочность поликарбонатных линз и их малый вес по-прежнему определяют их широкое применение для изготовления детских и спортивных очков, а также для сборки в очки с креплением линз на винтах.
В то же время появились такие материалы, как трайвекс, органические материалы со средним и высоким значениями показателя преломления, имеющие большую эластичность и хорошую ударопрочность, и они отнимают часть потенциального рынка у поликарбоната. По информации главного редактора немецкого оптического журнала «Фокус» (Focus) Йорга Шпангемахера, озвученной на VIII Международном семинаре для оптиков, офтальмологов и оптометристов в феврале этого года, сегодня доля рынка поликарбонатных линз сокращается и составляет, например, в США 25,8%, во Франции — 12%, в Великобритании — 5%, в Германии — 4%. В то же время высокая технологичность и быстрота производства линз из поликарбоната, а также широкий ассортимент дизайнов очковых линз делают их достаточно привлекательными как для оптиков, так и для клиентов.
По материалам статьи Ольги Щербаковой «Поликарбонатные линзы: за и против»
Обратившись к истории очков, можно найти упоминание о первых линзах из прозрачных минералов – изготовленные тысячелетия назад выпуклые линзы из горного хрусталя находили при археологических раскопках. Так, подобные артефакты, обнаруженные археологами в руинах Нимруда (древнего города в Месопотамии, на территории современного Ирака), датируются 700 годом до нашей эры. Историки любят упоминать об изумруде римского императора Нерона (37–68), часто смотревшего сквозь него бои гладиаторов, считая, что зеленый цвет камня благотворно влияет на зрение. Увеличительные стекла или сферы из хрусталя были описаны арабским ученым Аль-Хазеном (996–1038). Упоминание о «камнях для чтения», также изготовленных из хрусталя, встречается в средневековых монастырских хрониках. Развитие технологии стекловарения в Италии привело к тому, что было получено не только цветное, но и бесцветное стекло, которое с конца XIII века стали использовать для изготовления линз, а впоследствии и очков. Считалось, что линзы из стекла хуже линз из хрусталя, потому что являются менее твердыми и легче царапаются, но постепенно горный хрусталь становится все более редким и дорогим и линзы полностью заменяются на стеклянные. Минеральное стекло было основным материалом для очковых линз вплоть до второй половины XX века.
Первые линзы производили выдуванием из расплавленного стекла, но по мере развития технологии их стали изготавливать из пластин, при нагревании принимающих форму полости, в которую были помещены*.
Камень для чтения
В настоящее время линзы из минерального стекла занимают небольшую долю рынка – до 5 % солнцезащитных линз, а также используются в очках для защиты глаз в условиях некоторых промышленных производств и для предохранения их от рентгеновского, лазерного излучения и радиации. Кроме того, эти линзы применяются в солнцезащитных очках специального назначения.
Пластмассы для производства очковых линз
Виды органических материалов
- термопласты, к которым относятся поликарбонат и полиамиды;
- реактопласты, к которым принадлежит большинство традиционных пластмасс, в том числе материал CR-39;
- квазитермопласты или квазиреактопласты, представителями которых являются трайвекс и трибрид.
Первый промышленный успех очковых линз из пластмасс был связан с появлением на рынке материала диэтиленгликоль-бис-аллилкарбонат, который был изобретен компанией PPG Industries. В 1940-х годах он применялся для изготовления окошек топливных баков самолетов и отражателей, а в 1946 году был запатентован PPG Industries как CR-39. Первые линзы из этого материала были выпущены американской компанией Armorlite в 1947 году, а в 1959 году фирмой Lissac были произведены первые линзы из CR-39 под маркой ORMA 1000. В 1960–70-е годы CR-39 начинает применяться для промышленного производства очковых линз компаниями Sola (Австралия) и Silor (Франция). С тех пор и до настоящего времени он является наиболее распространенным материалом для производства очковых линз: по оценкам экспертов, 70 % этих изделий, продаваемых во всем мире, изготовлены из CR-39.
Органические материалы со средним показателем преломления (1,53–1,59)
Эти материалы появились в 1990-х годах у разных производителей и имели различный химический состав. Линзы из таких материалов были популярны в странах Европы до начала выпуска органических материалов с более высоким показателем преломления, которые в настоящее время широко используются для изготовления линз в Китае. Многие предприятия и в Японии, и в Корее применяют смеси CR-39 и материалов со средним значением показателя преломления для производства линз (nd от 1,55 до 1,56). Линзы из материалов этой категории в зависимости от состава могут выдерживать или не выдерживать испытание падающим шариком.
В 2002 году появились первые очковые линзы из трайвекса. Этот прозрачный материал на основе полиуретана первоначально был создан компанией PPG Industries и применялся для нужд военной промышленности. Положительные характеристики трайвекса: одно из самых низких значений удельного веса – 1,11 г/см 3 , большое число Аббе – в пределах 43–46 (у поликарбоната 29–31), высокие показатели прочности и устойчивости к ударным нагрузкам и устойчивость к воздействию растворителей. Его показатель преломления составляет 1,53.
Органические материалы с высоким и сверхвысоким значениями показателя преломления (1,59–1,76)
Материалы этой группы были разработаны японской компанией Mitsui Chemicals Inc. для удовлетворения потребности рынка в более тонких линзах, причем большинство являются реактопластами на основе уретана. Материалы с показателем преломления 1,60 и выше появились в конце 1980-х годов. Для достижения более высокого показателя преломления вводятся специальные компоненты – производные бензола и серы. Как и в случае минерального стекла, при получении высокого показателя преломления приходится жертвовать числом Аббе и удельным весом. Компания Mitsui Chemicals Inc. является мировым лидером в производстве высокопреломляющих оптических материалов для изготовления очковых линз. В ее ассортименте представлены материалы с высоким и сверхвысоким значениями показателя преломления: MR-8 – материал с хорошо сбалансированными оптическими свойствами и показателем преломления 1,60; MR-7 и MR-10 – материалы с показателем преломления 1,67; MR-174 – материал со сверхвысоким показателем преломления, позволяющий выпускать самые тонкие на сегодняшний день очковые линзы. Также компания выпускает материалы серии UV+420cut со значениями показателя преломления 1,60; 1,67 и 1,74, отрезающие излучение синего диапазона спектра с длиной волны до 420 нм, и материал MR-8 Plus с более высокой ударопрочностью. Очковые линзы из материалов серии MR производят следующие компании: Asahi Lite Optical Co., BBGR, Chemiglas Corporation, Daemyung Optical Co., Essilor International, Hanmi Swiss Optical Co., Hoya Corporation, Korea Optical Co., Nikon Essilor Co., Rodenstock, Seiko Optical Products, Shamir Optical Industry, Somo Optical Co., Specialty Lens Corporation, Tokai Optical Co., Younger Optics, Zeiss Vision Care.
В настоящее время уровень продаж материалов с показателем преломления 1,67 растет наиболее быстро. Линзы из материала с самым высоким на сегодня показателем преломления 1,76 представлены в ассортименте компании Tokai Optical.
Ниже рассматриваются еще два материала с высоким показателем преломления.
Поликарбонат – прозрачный термопласт с показателем преломления 1,59, внедрение которого в оптическую промышленность состоялось благодаря радикальному улучшению оптических свойств и однородности при производстве компактных дисков и изделий электроники. Сам материал был открыт в 1953 году химиками Шнеллем (H. Schnell) из компании Bayer AG (Германия) и Фоксом (D. W. Fox) из компании General Electric (США) независимо друг от друга. Впервые линзы из поликарбоната были выпущены компанией Gentex Corporation в начале 1980-х годов методом литья под давлением. Убедившись в росте спроса на поликарбонатные линзы, компания Essilor приобрела в 1995 году фирму Gentex Corporation, занимающуюся их массовым изготовлением. В результате Essilor стала ведущим производителем поликарбонатных линз в мире и начала активно продвигать их на мировой оптический рынок. Этот материал для очковых линз является конкурентоспособным по стоимости по сравнению с CR-39, при этом линзы на его основе легче и тоньше линз из CR-39.
Однако поликарбонат уступает CR-39 по оптическим свойствам, к тому же он имеет одно из самых низких число Аббе – 29–31. Широкое проникновение линз из этого материала на рынок США произошло после обязательного внедрения строгих требований по ударопрочности очковых линз. Сегодня он применяется в производстве линз для спортивных, детских, защитных очков.
Трибрид – материал с показателем преломления 1,60, который создан компанией PPG Industries по гибридной технологии на основе трайвекса и высокопреломляющих материалов, что позволило объединить в нем достоинства трайвекса, такие как хорошие оптические свойства, малый вес изготовленных из него линз, высокая механическая прочность и устойчивость к ударным нагрузкам, и преимущества высокопреломляющих материалов, такие как меньшая толщина и вес производимых из них линз эстетически привлекательного вида. Линзы из трибрида появились на рынке стран Европы в 2011 году, а в продаже в США – в 2013 году. Сегодня они представлены в ассортименте продукции таких компаний, как Thai Optical (Таиланд), D.A.I. Optical Industries (Италия), Novacel (Франция), Shamir Optical Industry (Израиль), Seiko Optical Products (Япония), и ряда других.
Модифицированные материалы для очковых линз
Поляризационные материалы
Первый синтетический поляризационный материал был выпущен Эдвином Лэндом (Edwin Land), создателем компании Polaroid, в 1929 году. Первые заготовки для корригирующих поляризационных линз NuPolar выпустила компания Younger Optics в 1994 году. Основным элементом поляризационных линз является размещенная внутри них поляризационная пленка-фильтр, которая не пропускает к глазам мешающий блеск и плоскополяризованный свет от гладких отражающих поверхностей, таких как снег, лед, мокрый асфальт. Эти линзы обеспечивают пользователю более четкое и комфортное зрение, превосходя по эффективности защиты обычные солнцезащитные линзы. Поляризационные линзы можно изготавливать ламинированием, штамповкой, литьем под давлением и полимеризацией в форме. Наиболее современные методы – это литье под давлением и полимеризация в форме, когда поляризационную пленку помещают в форму и подают затем расплав мономера или жидкую мономерную смесь. После полимеризации или затвердевания материала пленка становится неотъемлемой частью поляризационной линзы, что помогает избежать расслаивания последней и обеспечивает высокую адгезию.
Поляризационные очковые линзы завоевали устойчивое место на оптическом рынке и превратились в наиболее высокотехнологичный вид солнцезащитных линз, обеспечивая максимум защиты от избыточного солнечного света и отраженного блеска. Они широко применяются в солнцезащитных очках премиум-сегмента, причем не только в специальных, но также в модных и корригирующих. Сегодня такие линзы имеются в ассортименте продукции не только ведущих мировых производителей, но и небольших рецептурных лабораторий.
Понятно, что очки должны обеспечивать пользователю чёткое и комфортное зрение. Но важно помнить, что выбирая линзы из материалов, устойчивых к ударным нагрузкам, к которым относятся поликарбонат, трайвекс и трибрид, он может также защитить себя и от травм.
Линзы из травмобезопасных материалов
Для изготовления линз с высокой устойчивостью к ударным нагрузкам (травмобезопасные линзы) выбирают специальные оптические материалы. К наиболее известным органическим материалам с высокой ударной прочностью относятся поликарбонат и трайвекс.
Не так давно эта группа материалов пополнилась еще одним представителем – трибридом.
Линзы из поликарбоната
Поликарбонат появился на рынке в 1970-х годах и первоначально применялся в авиационном и космическом машиностроении. Он до сих пор востребован для изготовления защитных щитков шлемов космонавтов и остекления иллюминаторов космических кораблей и самолетов. Очковые линзы из поликарбоната поступили в продажу в начале 1980-х годов в ответ на потребность пользователей в легких, а также прочных и безопасных очках. Применение поликарбоната для производства очковых линз было обусловлено его следующими преимуществами: великолепной ударопрочностью (более чем в 10 раз превышающей показатели CR-39); высоким показателем преломления (nd = 1,59); легкостью (удельный вес 1,20 г/см 3 ); эффективной защитой от УФ-излучения и термостойкостью (температура плавления – от 140 °С).
Как и остальные высокопреломляющие материалы, поликарбонат характеризуется невысокой устойчивостью к абразивному износу и требует обязательного нанесения упрочняющих покрытий. Число Аббе этого материала невелико (30–31), поэтому для него свойственны хроматические аберрации. Линзы из поликарбоната за прошедшее с начала их появления время стали обязательны для применения в защитных, спортивных и детских очках. Кроме того, благодаря тому что поликарбонатные линзы менее склонны к разрушению, чем линзы из стандартных материалов, их охотно применяют для изготовления очков с креплением линз на винтах.
Большинство органических очковых линз – из материала СR-39, пластиков со средним и высоким значениями показателя преломления, высокопреломляющих материалов серии MR – производятся методом полимеризации в форме, когда подготовленную мономерную смесь заливают в стеклянные формы и выдерживают длительное время в соответствии с требуемым температурным режимом. В результате она затвердевает, и формируются бесцветные очковые линзы или заготовки для их производства. Поликарбонат же относится к термопластичным материалам, и линзы из него изготавливают методом литья под давлением, когда гранулы полимера нагреваются до перехода в расплав и под давлением быстро впрыскиваются в специальную форму. Она охлаждается в течение нескольких минут, и после ее раскрытия получаются готовые линзы или заготовки из поликарбоната.
Линзы из трайвекса
Компания PPG Industries выпустила новый материал для производства очковых линз трайвекс в 2001 году. С точки зрения химии он относится к уретановым полимерам, а за особенности структуры его называют «квазитермопласт» или «квазиреактопласт». Трайвекс состоит из макромолекул, скрепленных отдельными пространственными связями – сшивками, что позволяет ему объединять положительные свойства обоих видов материалов. Само название материала напоминает о триаде его положительных свойств: о высокой устойчивости к ударным нагрузкам (такой же, как у поликарбоната), высоком числе Аббе (от 43 до 46), низком удельном весе (всего 1,11 г/см 3 ). Трайвекс относится к материалам со средним значением показателя преломления, так как имеет nd = 1,53, но его высокая ударная прочность позволяет производить рецептурные линзы с толщиной в центре всего 1 мм. Благодаря этому линзы из трайвекса можно назначать пациентам с аметропией слабой и средней степени.
Линзы из трибрида
Материал трибрид был создан компанией PPG Industries по новой гибридной технологии на основе трайвекса и высокопреломляющих материалов, что позволило объединить в нем такие достоинства трайвекса, как хорошие оптические свойства, малый вес, высокая механическая прочность и устойчивость к ударным нагрузкам, а также преимущества высокопреломляющих материалов – меньшую толщину и возможность изготовления из них эстетически привлекательных линз. В результате линзы из трибрида сопоставимы по толщине с линзами из популярных высокопреломляющих материалов, но являются более легкими и ударопрочными и обладают более высокими оптическими свойствами. Трибрид блокирует 100 % УФ-излучения, поэтому линзы из него обеспечивают защиту глаз и помогают сохранить их здоровье.
Как следует из таблицы*, наиболее устойчивыми к ударным нагрузкам являются линзы из поликарбоната и трайвекса, которые по ударопрочности более чем в 400 раз превышают требования FDA (Управление США по контролю качества пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств). Тем не менее из трибрида, устойчивость к ударным нагрузкам которого примерно в 160 раз превышает требования FDA, можно изготовить более травмобезопасные линзы для клиентов с аметропией высокой степени. Кроме того, как и трайвекс, трибрид хорошо поддается сверлению и подходит для изготовления очков с креплением линз на винтах.
Как сделать более травмобезопасные очки?
Разумеется, прежде всего следует выбрать линзы из устойчивых к ударным воздействиям материалов. Поликарбонат и трайвекс, а также трибрид выдерживают боˆльшие ударные нагрузки, чем минеральные, органические традиционные и высокопреломляющие оптические материалы, но при этом они более эластичные. Это помогает линзам поглощать энергию удара без разрушения. Если какой-либо предмет с высокой скоростью ударяется о поверхность линз из минерального стекла или CR-39, то существует серьезный риск, что эти линзы расколются на мелкие фрагменты и поранят пользователя очков, поскольку эти материалы более твердые, но хрупкие.
Однако, если речь идет о занятиях активными видами спорта или травмоопасной профессиональной деятельностью, требования к очкам возрастают. В этом случае применение линз из поликарбоната или трайвекса является только частью решения проблемы защиты глаз. Нужно также подобрать высококачественные оправы, специально сконструированные для спортивных очков. Обычные медицинские оправы для корригирующих очков не обеспечивают уровень защиты, необходимый для спортивных занятий. Применять при занятиях спортом очки, оправа которых не соответствует требованиям и конструкции спортивных оправ, очень опасно, так как в том случае, если оправа сломается, линзы выпадут или расколются, и может произойти травмирование лица и глаз.
Для изготовления детских очков следует выбирать прочные и эластичные оправы и легкие и ударопрочные линзы из поликарбоната или трайвекса. Даже если ребенок не занимается каким-либо травмоопасным для глаз видом спорта, выбор устойчивых к ударным нагрузкам линз и оправы является необходимым для защиты его глаз и сохранения хорошего зрения на долгие годы.
Кто нуждается в ударостойких линзах?
Многие пользователи очков нуждаются в линзах с высокой ударопрочностью. Прежде всего, это дети. Специалисты в области коррекции зрения обязаны предлагать всем детям в возрасте до 18 лет травмобезопасные линзы. Дети ведут крайне активный образ жизни – они бегают, падают, участвуют в потенциально опасных играх, бросаются игрушками, что может привести к повреждениям глаз. Только подобрав им прочные оправы и ударостойкие линзы, можно быть уверенным, что сделал все возможное для защиты детских глаз с учетом возникновения опасных ситуаций.
Все выше указанное справедливо и для взрослых, которые ведут активный образ жизни, занимаются спортом или профессиональная деятельность которых требует использовать очки с высоким уровнем зашиты от травм. Более ударопрочные очковые линзы следует назначать людям, которые имеют один здоровый глаз и такие заболевания, как глаукома.
Поликарбонат, трайвекс и линзы из них – сравнение свойств.
В настоящее время линзы для очков изготавливают из минеральных и органических оптических материалов. Не смотря на устойчивость минеральных линз к царапинам, они более тяжелые, хрупкие, легко бьются, поэтому потенциально могут причинить вред здоровью. Кроме того, линзы из полимерных материалов легче поддаются дизайну , лучше тонируются .
По химическим свойствам материалы для производства линз делятся на три группы:
Термрпласты (поликарбонат, полиамиды) - получаются под воздействием температур и давления методом литья.
Реактопласты (CR-39 и множество других пластиков) - получаются в результате реакций органических материалов под воздействием УФ-лучей, тепла и реактивов. В результате получается особая трехмерная структура, которая не меняет своих свойств при нагревании, легко подвергается обработке в оптике.
Квазитермопласты и квазиреактопласты (трайвекс, трибрид) - среднее между первым и вторым, сочетают в себе все положительны е свойства этих материалов
Коэфициент преломления - это свойство материала, в данном случае, полимера для изготовления очковх линз. Чем выше коэфициент преломления- тем тоньше линза. От коэффициента преломления зависит количество и качество аберраций, т.е. степень искажения очковой линзы. Качество аберраций определяется числом Аббе, чем выше коэффициент преломления, меньше число Аббе. Ниже приведена зависимость числа Аббе от коэффициента преломления очковой линзы.
CR-39
Линзы из этого материала рекомендуются при аметропии низкой степени. Показатель преломления таких линз в среднем 1.50, Число АББЕ- 58. Блокируют УФ-лучи в диапазоне до 394 нм (93%), плотность 1.32
Достоинства: низкая цена, возможность тонирования до 80%
Недостатки: ограниченные возможности по рецептуре, со временем желтеют.
NK-55
Бюджетный материал для более утонченных линз с показателем преломления 1.56. Линза достаточно хрупкая и не рекомендуется в оправу на леске и безободковую оправу. Плотность материала 1.28, число Аббе 38, поглощение UV-лучей 100%
Достоинства: недорогой материал, относительно тонкие линзы
Недостатки: довольно хрупкий материал, имеет низкое число Аббе, а значит заметные хроматические абберации.
MR-8
Линзы из этого материала как минимум тоньше и легче на 20% чем из CR-39, обладают отличными оптическими свойсвами, поглащают УФ лучи всего диапазона, обладают довольно высокой прочностью на разрыв, рекомендуются дла полуободковых оправ (на леске). Эти линзы рекомендуются пациентам с высокой чувствительностью к хроматическим абберациям. Показатель преломления 1.60, число Аббе 42.
Достоинства: универсальность, комфорт, долговечность, лучший материал для средних степеней аметропии.
Недостатки: не подходит для очень высоких степеней аметропий.
MR-7
Линзы из этих материалов можно рекомендовать для очков безободковой и полуободковой конструкций: их легко сверлить и нарезать в них пазы под леску. Минимальная толщина по центру линз отрицательных рефракций составляет всего 1,3 мм. Такие линзы тоньше (до 40%) и на треть легче линз из СR-39. Эти линзы выпускаются различных дизайнов . А в фотохромном исполнении преимущества фотохромных линз сочетаются с достоинствами высокопреломляющих. Линзы из MR-7 полностью отрезают опасное УФ-излучение. Показатель преломления этих материалов 1.67. Число Аббе - 32 Плотность 1.36
Достоинства: незаменимы при коррекции аметропии высоких степеней
Недостатки: высокая цена
MR-6
Материал для сверхтонких линз. Имеет высокие оптические свойстваи небольшую толщину. Самая тонкая линза из существующих. При асферическом и биасферическом дизайне минимально меняет размер глаз. Выглядят очень эстетично. Коэфициент преломления 1.74, плотность 1.46, число Аббе 33
Достоинства: самый тонкий материал
Недостатки: довольно хрупкий материал, не подходит для установки в полуободковые оправы и оправы на винтах и втулках , высокая цена линз.
Policarbonate (Поликарбонат)
Линзы из поликарбоната имеют прочность на разрыв, имеют преимущество при креплении этого материала в оправы на винтах, втулках, леске. Он в 10 раз устойчивее к ударным нагрузкам, чем другие полимеры для очковых линз. Показатель преломления 1.59, число Аббе 31, плотность 1.2 Поглощение Уф- лучей 100%.
Достоинства: самый прочный, легкий материал, незаменим для винтовых оправ, а также спортивных и защитных очков с диоптриями для различных промышленных производств.
Недостатки: относительно высокая цена, материал мягкий и эластичный, поэтому обязательно нанаесение двусторонних многослойных покрытий, устойчивых к образованию царапин. Низкое чило Аббе - высокие хроматические абберации - не рекомендован для высоких степеней аметропии и людям с чувствительностью к ним. Материал может иметь высокие внутренние напряжения. При изготовлении очков линза может лопнуть.
Trivex (Трайвекс)
По способу производства трайвекс является квазиреактопластом, в отличии от поликарбоната (термопласт). Поэтому он сочетает в себе положительные свойста обоих материалов. Так, он отличается от поликарбоната более низкими хроматическими абберациями. Линзы из трайвекса выдерживают самые жесткие условия испытаний на устойчивость к ударным нагрузкам по американскому стандарту ANSI Z87.1.2003, что делает их пригодными – наряду с поликарбонатными линзами – для для использования в ситуациях, потенциально опасных для глаз, в частности во время занятий спортом или на производстве.
Также линзы из Трайвекса рекомендованы в безободковые оправы и оправы на леске. Трайвекс более устойчив к воздействию агрессивных химических реагентов, чем многие другие органические оптические материалы. Это облегчает условия обработки линз из трайвекса и ухода за ними, позволяя протирать их очищающими реагентами с этиловым спиртом без образования микротрещин. В очках с такими линзами можно без опасения за их целостность заниматься делами (как на работе, так и дома), требующими использования разнообразных химических реагентов.
Благодаря низкой плотности, при прочих равных условиях, линза является чуть более легкой, чем у поликарбоната. Коэфициент преломления 1.53 Число Аббе 44, плотность 1.11
Достоинства: использование в сборных, безободковых оправах, на химическом производстве, идеально для детей, возможно изготовление по технологии Free Form
Недостатки: при высоких степенях аметропии динза будет довольно толстой, цена выше, чем у поликарбоната.
Читайте также: