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知識大彙總:眼鏡鏡片材料的分類及特點

作者:合力思三明

在當今市場上,有許多不同的鏡片材料,且鏡片材料的種類還以空前的速度增長。早在13世紀的埃及,人們已能生産眼用玻璃鏡片,折射率達到1.50。眼用冕牌玻璃(crown)生産始于18世紀,約英美工業革命時期。在20世紀上半葉,懷特兄弟開始他們的飛機飛行時,生産了鋇玻璃,折射率為1.70,但阿貝數較低。1960年批量生産的樹脂生産的樹脂鏡片CR-39,折射率為1.50,已廣泛應用。1982年,生産出钛玻璃,折射率仍為1.70,阿貝數大大提高了。早在1980年,戴鏡者已可選擇4種材料:普通玻璃、樹脂、光緻變色玻璃和高折射率玻璃。

1、天然材料:

主要是指水晶鏡片,其主要成分是二氧化矽。分為無色和茶色兩種。水晶石眼鏡之是以昂貴,不是因為鏡片品質好,而是稀少和習慣印象造成的,再者将它打磨成鏡片比較困難。

優點:堅硬,不易磨損;不易潮濕(霧氣不易在其表面保留); 熱膨脹系數小(吸熱性不好)。

缺點:不能吸收紫外線和紅外線,就幾乎不防紫外線,易引起視覺疲勞;密度不均勻,易含有雜質,産生雙折射現象(看物體有重影);加工困難。

在民間有一種說法,稱水晶鏡片可以養眼。這主要是因為水晶的吸熱性差,特别是在夏天,戴上去有種清涼的感覺,其實這種說法是不科學的,水晶鏡片(特别是深茶色的),因為不防紫外線,效果就與戴劣質的太陽鏡一樣,不僅對眼睛沒有起到保護作用,反而有傷害。(舉例:夏日的馬路、雪後天晴、紫外線的具體概念)

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附:紫外線小常識

紫外線是一種電磁波,波長從200nm到380nm,由于比可見光中波長最短的紫色光的波長還短,是以被稱為紫外線。

紫外線具有殺菌作用,但對眼睛卻有危害,紫外線一般分為三類:uvc200-280nm uvb280-315nm uva315-380nm人眼吸收較多紫外線就易引起各種眼部疾病,如光緻角膜炎,白内障以及視網膜變性等。

臭氧層 角膜 水晶體 視網膜
uvc 99.9% 0.1% ---- ----
uvb ---- 70% 30% ----
uva ---- 35.5% 63% 1.5%

2、玻璃材料

(1)玻璃材料的發展

從1636年迄今,玻璃一直是生産鏡片的主要材料,目前在市場上仍占有最大的銷量。

1978年,生産出折射率為1.70的玻璃鏡片

1983年,生産出折射率為1.60的玻璃鏡片

1986年,生産出折射率為1.80的玻璃鏡片

1993年,生産出折射率為1.90的玻璃鏡片

基本成分是二氧化矽,占65~80%,在此基礎上再加上其他普通材料。其生産主要有兩種基本生産工藝,即傳統的循環式工藝和流動式工藝。生産出的單片(鏡片毛坯)經粗磨精磨和抛光後封單入庫。

(2)玻璃材料特性

1)折射率穩定,以保正鏡片屈光度準确。

2)原料配方比例合理,能吸收對眼睛有害光的光線,有較好的透光性能,一般可見光透光率達80~91.6%。

3)硬度适當,有良好的熱穩定性和加工性。

4)無雜質、氣泡、條紋。料質均勻,化學穩定性好。

5.阿貝數高,色散小,鏡片成像清晰。

(3)玻璃鏡片的種類

1)托力克片:也稱白片、光學白片。

折射率為1.523,可見光透光率91~92%。

特點:無色透明,清晰度高。适合加工各種屈光度鏡片。但對340納米以下的紫外線不能吸收。在白片中加二氧化铈、二氧化钛可阻止346納米以下的紫外線,故稱UV白片,适合室内工作及閱讀用。

1)克羅克斯片:也稱藍片。

1914年,由英國人威廉.克羅克斯發明,故以其名命名。具備白片的優點。

在其基本成分中摻入稀土氧化物而形成淺藍色,在日光下呈淡藍色,是以稱藍片。但在白熾光下呈淡紅色,對于340納米以下的紫外線有強烈的吸收性能,還可吸收一部分紅外線及580納米的黃色可見光。折射率為1.523。可見光透光率為87%左右。藍片對室外操作人員、高原雪地工作者、電焊工和無晶體眼睛者均适用。目前已較少使用。

2)克羅賽托片:也稱紅片。

在白片中添加二氧化铈和二氧化錳形成美麗的淺粉紅色外觀。在日光和白熾燈下呈淡紅色,故稱為紅片。

對于350納米以下的紫外線有吸收作用。折射率為1.523,可見光透光率為88%左右。光學紅片可加工成各種屈光度的眼鏡,尤其适合女性使用。

3)高折射率鏡片 又超薄鏡片。

在原料中添加二氧化钛和氧化鉛,使折射率提高。

其特點是同等屈光度時可做成較薄鏡片,透光面積增大,增大視野且美觀大方。一般比普通的鏡片約薄1/3。但高折射率鏡片的比重較高。比普通光學玻璃片高出許多。是以鏡片的重量減輕是有限的。

目前市場上,為屈光不正度數超過3.00D的配鏡者提供1.7 超薄鏡片;但一些更高度數的顧客可選擇1.8或1.9折射率的超超薄鏡片和極超薄鏡片。

5)1.60玻璃鏡片又稱超輕超薄鏡片。

折射 率為1.60。較普通白片更薄,而較超薄鏡片比重更小,是以更輕,非常适合中度屈光不正者配戴。

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3、樹脂材料

1)樹脂材料的發展

目前,塑膠鏡片的全球銷量達到鏡片總量的1/3,可以預計,在不久的将來,塑膠鏡片将取代玻璃片成為市場的主流。

人工化學合成材料樹脂鏡片包括:熱塑膠樹脂,在50~120度之間是可塑的。在此溫度以下是固态;熱固性樹脂,它是通過加熱 而成形的。

1940年,首次制成熱塑性鏡片(壓克力片)]

1942年,美國匹茲堡平闆玻璃公司,為美國航天飛機坐倉制作材料時發明了CR-39材料(C代表Columbia哥倫比亞航天局,R代表Resin樹脂)。

1954年,法國依視路公司用CR-39材料制成太陽鏡片。

1956年,法國依視路公司用CR-39材料試制眼用有度眼鏡成功。樹脂鏡片從此開始全球廣泛應用。

2)樹脂材料的特性(與玻璃材料比較)

優點:

a. 輕,比重小,重量僅是玻璃的30~50%。

b. 安全,抗沖擊性好于玻璃,甚至超過一些專門硬化處理的玻璃,且當破裂時,産生比較大的碎片,刺片也較少,其危險性小于玻璃。

c. 鏡片容易染色。

d. 霧化趨向比玻璃減小60~75%。

e. 可在生産時加入抗紫外線材料,而使樹脂鏡片具有較強的抗紫外線能力。

f. 簡化了工藝,可用于非球面鏡的加工。

缺點:

a. 較容易磨損。

b. 鏡片形狀可由于意外接近高溫而變形,但一般人體的體溫及日常生活并不會使之變形。

c. 普通樹脂鏡片的折射率低于玻璃鏡片。

總的來說,樹脂鏡片的各項性能,除了抗磨性以外,都高于至少等于玻璃鏡片。

3)樹脂鏡片的種類

A、壓克力片

化學全名:聚甲基丙烯酸甲脂

優點:比玻璃鏡片要輕,20度時密度為1.19,折射率為 1.499。

缺點:表面硬度不及玻璃鏡片,極易磨損。光學性能不及玻璃鏡片。

壓克力片起初被用于無晶體眼鏡片、深度近視鏡片和硬度隐形眼鏡,以後迅速發展至所有的矯正鏡片,現多用于老花成鏡。

B、CR-39:當今最受歡迎的基本材料。

化學全名:丙烯基二甘醇碳酸脂。是硬而透明的物質;

折射率:1.499;透光率:92%;阿貝數58左右。

熱穩定性:150攝氏度以下不變形;

耐水性、耐腐蝕性(除強酸)較好,不溶于一般的有機溶劑,能在材料中添加防紫外線材料,吸收350nm以下的紫外線。

因為材料的原因,CR-39一般不鍍膜,否則極易脫落。

透光率1.56鏡片為90%,1.60鏡片為88%,是以折射高的鏡片都需要鍍膜。

優點:比重為1.32,為玻璃的二分之一,質輕;

耐沖擊、不易碎、安全感強;(符合美國FDA 标準)

配戴舒适;

加工友善,用途廣;(包括半框、無框鏡架中使用)

産品系列豐富;(單光、雙光、多焦點、白内障、變色等)

其對紫外線的吸收能力易高于玻璃鏡片;

可染成各種顔色;

熱傳導率低,由水蒸氣引起的“水霧”的情況 比玻璃鏡片好一些;

缺點:鏡片耐磨性較差,易擦傷;折射率低,鏡片相對比玻璃鏡片要厚 1.2-1.3倍;

發展:

(1)克服材料耐磨性:

80年代中期,鏡片表面加硬技術成功;普通樹脂鏡片,表面硬度表面硬度為2- 3H,經過加硬處理後,硬度達到4-5H,

目前許多公司已經推出硬度達到6-7H的超硬樹脂鏡片。

(2)為減少鏡片厚度,不同折射率的樹脂片研制成功

1985年 1.56 中折樹脂片

1988年 1.60 超薄樹脂片

1988年 1.61

1992年 1.67 超超薄樹脂片

1998年 1.71

(3)防水霧處理:

鍍一層硬質膜:負責粘濕的分子、負責吸濕的分子、表面硬度分子。

當環境濕度低于鏡片濕度,膜層向外散發水分;

當環境濕度高于鏡片濕度,膜層吸收水分;

當環境濕度遠高于鏡片濕度,粘濕分子将大量水分變成一層水膜。

C、PC片

化學全名:聚碳酸脂,市場上又稱之為太空鏡片、宇宙鏡片。

特點:折射率為1.586;比重1.19,是以另外一種稱法為超輕的樹脂鏡片,阿貝數31重量輕;特别适合做無框鏡架。

優點:抗沖擊力極強,比樹脂鏡片更耐撞擊,甚至可以用來做防彈玻璃,特别适合青少年和運動型的成年人;在不鍍膜的情況下,幾乎可以100%防紫外線。

缺點:加工比較困難;表面極易刮傷,熱穩定性不好,100攝氏度變軟。

D、遊離單體樹脂片(OMB-91)

俗稱美國飛快鏡片,折射率在1.51左右,比重1.19,阿貝數約為59,該鏡片不需備庫存,可通過特殊的裝置當場加工出來,是以以前店後坊操作方式為多。

E、樹脂鏡片與玻璃鏡片的比較

折射率

樹脂鏡片 玻璃鏡
1.499 普通樹脂鏡片 1.523 普通玻璃鏡片
1.56 中折樹脂鏡片 1.60 超輕超薄玻璃片
1.60 超薄樹脂鏡片 1.70 超薄玻璃鏡片
1.67 超超薄樹脂鏡片 1.80 超超薄玻璃鏡片
1.90 特超玻璃鏡片

綜合對比

玻璃片 樹脂片
抗沖擊能力
比重 2.49-3.99 1.16-1.32
耐刮性
厚度
安全性
顔色 單調 可染色
加工
抗輻射
防紫外線 較好
光學性能 較好
霧化趨向
知識大彙總:眼鏡鏡片材料的分類及特點