在当今市场上,有许多不同的镜片材料,且镜片材料的种类还以空前的速度增长。早在13世纪的埃及,人们已能生产眼用玻璃镜片,折射率达到1.50。眼用冕牌玻璃(crown)生产始于18世纪,约英美工业革命时期。在20世纪上半叶,怀特兄弟开始他们的飞机飞行时,生产了钡玻璃,折射率为1.70,但阿贝数较低。1960年批量生产的树脂生产的树脂镜片CR-39,折射率为1.50,已广泛应用。1982年,生产出钛玻璃,折射率仍为1.70,阿贝数大大提高了。早在1980年,戴镜者已可选择4种材料:普通玻璃、树脂、光致变色玻璃和高折射率玻璃。
1、天然材料:
主要是指水晶镜片,其主要成分是二氧化硅。分为无色和茶色两种。水晶石眼镜之所以昂贵,不是因为镜片质量好,而是稀少和习惯印象造成的,再者将它打磨成镜片比较困难。
优点:坚硬,不易磨损;不易潮湿(雾气不易在其表面保留); 热膨胀系数小(吸热性不好)。
缺点:不能吸收紫外线和红外线,就几乎不防紫外线,易引起视觉疲劳;密度不均匀,易含有杂质,产生双折射现象(看物体有重影);加工困难。
在民间有一种说法,称水晶镜片可以养眼。这主要是因为水晶的吸热性差,特别是在夏天,戴上去有种清凉的感觉,其实这种说法是不科学的,水晶镜片(特别是深茶色的),因为不防紫外线,效果就与戴劣质的太阳镜一样,不仅对眼睛没有起到保护作用,反而有伤害。(举例:夏日的马路、雪后天晴、紫外线的具体概念)
附:紫外线小常识
紫外线是一种电磁波,波长从200nm到380nm,由于比可见光中波长最短的紫色光的波长还短,因此被称为紫外线。
紫外线具有杀菌作用,但对眼睛却有危害,紫外线一般分为三类:uvc200-280nm uvb280-315nm uva315-380nm人眼吸收较多紫外线就易引起各种眼部疾病,如光致角膜炎,白内障以及视网膜变性等。
臭氧层 |
角膜 |
水晶体 |
视网膜 |
|
uvc |
99.9% |
0.1% |
—- |
—- |
uvb |
—- |
70% |
30% |
—- |
uva |
—- |
35.5% |
63% |
1.5% |
2、玻璃材料
(1)玻璃材料的发展
从1636年迄今,玻璃一直是生产镜片的主要材料,目前在市场上仍占有最大的销量。
1978年,生产出折射率为1.70的玻璃镜片
1983年,生产出折射率为1.60的玻璃镜片
1986年,生产出折射率为1.80的玻璃镜片
1993年,生产出折射率为1.90的玻璃镜片
基本成分是二氧化硅,占65~80%,在此基础上再加上其他普通材料。其生产主要有两种基本生产工艺,即传统的循环式工艺和流动式工艺。生产出的单片(镜片毛坯)经粗磨精磨和抛光后封单入库。
(2)玻璃材料特性
1)折射率稳定,以保正镜片屈光度准确。
2)原料配方比例合理,能吸收对眼睛有害光的光线,有较好的透光性能,一般可见光透光率达80~91.6%。
3)硬度适当,有良好的热稳定性和加工性。
4)无杂质、气泡、条纹。料质均匀,化学稳定性好。
5.阿贝数高,色散小,镜片成像清晰。
(3)玻璃镜片的种类
1)托力克片:也称白片、光学白片。
折射率为1.523,可见光透光率91~92%。
特点:无色透明,清晰度高。适合加工各种屈光度镜片。但对340纳米以下的紫外线不能吸收。在白片中加二氧化铈、二氧化钛可阻止346纳米以下的紫外线,故称UV白片,适合室内工作及阅读用。
1)克罗克斯片:也称蓝片。
1914年,由英国人威廉.克罗克斯发明,故以其名命名。具备白片的优点。
在其基本成分中掺入稀土氧化物而形成浅蓝色,在日光下呈淡蓝色,所以称蓝片。但在白炽光下呈淡红色,对于340纳米以下的紫外线有强烈的吸收性能,还可吸收一部分红外线及580纳米的黄色可见光。折射率为1.523。可见光透光率为87%左右。蓝片对室外操作人员、高原雪地工作者、电焊工和无晶体眼睛者均适用。目前已较少使用。
2)克罗赛托片:也称红片。
在白片中添加二氧化铈和二氧化锰形成美丽的浅粉红色外观。在日光和白炽灯下呈淡红色,故称为红片。
对于350纳米以下的紫外线有吸收作用。折射率为1.523,可见光透光率为88%左右。光学红片可加工成各种屈光度的眼镜,尤其适合女性使用。
3)高折射率镜片 又超薄镜片。
在原料中添加二氧化钛和氧化铅,使折射率提高。
其特点是同等屈光度时可做成较薄镜片,透光面积增大,增大视野且美观大方。一般比普通的镜片约薄1/3。但高折射率镜片的比重较高。比普通光学玻璃片高出许多。因此镜片的重量减轻是有限的。
目前市场上,为屈光不正度数超过3.00D的配镜者提供1.7 超薄镜片;但一些更高度数的顾客可选择1.8或1.9折射率的超超薄镜片和极超薄镜片。
5)1.60玻璃镜片又称超轻超薄镜片。
折射 率为1.60。较普通白片更薄,而较超薄镜片比重更小,所以更轻,非常适合中度屈光不正者配戴。
3、树脂材料
1)树脂材料的发展
目前,塑料镜片的全球销量达到镜片总量的1/3,可以预计,在不久的将来,塑料镜片将取代玻璃片成为市场的主流。
人工化学合成材料树脂镜片包括:热塑料树脂,在50~120度之间是可塑的。在此温度以下是固态;热固性树脂,它是通过加热 而成形的。
1940年,首次制成热塑性镜片(压克力片)]
1942年,美国匹兹堡平板玻璃公司,为美国航天飞机坐仓制作材料时发明了CR-39材料(C代表Columbia哥伦比亚航天局,R代表Resin树脂)。
1954年,法国依视路公司用CR-39材料制成太阳镜片。
1956年,法国依视路公司用CR-39材料试制眼用有度眼镜成功。树脂镜片从此开始全球广泛应用。
2)树脂材料的特性(与玻璃材料比较)
优点:
a. 轻,比重小,重量仅是玻璃的30~50%。
b. 安全,抗冲击性好于玻璃,甚至超过一些专门硬化处理的玻璃,且当破裂时,产生比较大的碎片,刺片也较少,其危险性小于玻璃。
c. 镜片容易染色。
d. 雾化趋向比玻璃减小60~75%。
e. 可在生产时加入抗紫外线材料,而使树脂镜片具有较强的抗紫外线能力。
f. 简化了工艺,可用于非球面镜的加工。
缺点:
a. 较容易磨损。
b. 镜片形状可由于意外接近高温而变形,但一般人体的体温及日常生活并不会使之变形。
c. 普通树脂镜片的折射率低于玻璃镜片。
总的来说,树脂镜片的各项性能,除了抗磨性以外,都高于至少等于玻璃镜片。
3)树脂镜片的种类
A、压克力片
化学全名:聚甲基丙烯酸甲脂
优点:比玻璃镜片要轻,20度时密度为1.19,折射率为 1.499。
缺点:表面硬度不及玻璃镜片,极易磨损。光学性能不及玻璃镜片。
压克力片起初被用于无晶体眼镜片、深度近视镜片和硬度隐形眼镜,以后迅速发展至所有的矫正镜片,现多用于老花成镜。
B、CR-39:当今最受欢迎的基本材料。
化学全名:丙烯基二甘醇碳酸脂。是硬而透明的物质;
折射率:1.499;透光率:92%;阿贝数58左右。
热稳定性:150摄氏度以下不变形;
耐水性、耐腐蚀性(除强酸)较好,不溶于一般的有机溶剂,能在材料中添加防紫外线材料,吸收350nm以下的紫外线。
因为材料的原因,CR-39一般不镀膜,否则极易脱落。
透光率1.56镜片为90%,1.60镜片为88%,因此折射高的镜片都需要镀膜。
优点:比重为1.32,为玻璃的二分之一,质轻;
耐冲击、不易碎、安全感强;(符合美国FDA 标准)
配戴舒适;
加工方便,用途广;(包括半框、无框镜架中使用)
产品系列丰富;(单光、双光、多焦点、白内障、变色等)
其对紫外线的吸收能力易高于玻璃镜片;
可染成各种颜色;
热传导率低,由水蒸气引起的“水雾”的情况 比玻璃镜片好一些;
缺点:镜片耐磨性较差,易擦伤;折射率低,镜片相对比玻璃镜片要厚 1.2-1.3倍;
发展:
(1)克服材料耐磨性:
80年代中期,镜片表面加硬技术成功;普通树脂镜片,表面硬度表面硬度为2- 3H,经过加硬处理后,硬度达到4-5H,
目前许多公司已经推出硬度达到6-7H的超硬树脂镜片。
(2)为减少镜片厚度,不同折射率的树脂片研制成功
1985年 1.56 中折树脂片
1988年 1.60 超薄树脂片
1988年 1.61
1992年 1.67 超超薄树脂片
1998年 1.71
(3)防水雾处理:
镀一层硬质膜:负责粘湿的分子、负责吸湿的分子、表面硬度分子。
当环境湿度低于镜片湿度,膜层向外散发水分;
当环境湿度高于镜片湿度,膜层吸收水分;
当环境湿度远高于镜片湿度,粘湿分子将大量水分变成一层水膜。
C、PC片
化学全名:聚碳酸脂,市场上又称之为太空镜片、宇宙镜片。
特点:折射率为1.586;比重1.19,所以另外一种称法为超轻的树脂镜片,阿贝数31重量轻;特别适合做无框镜架。
优点:抗冲击力极强,比树脂镜片更耐撞击,甚至可以用来做防弹玻璃,特别适合青少年和运动型的成年人;在不镀膜的情况下,几乎可以100%防紫外线。
缺点:加工比较困难;表面极易刮伤,热稳定性不好,100摄氏度变软。
D、游离单体树脂片(OMB-91)
俗称美国飞快镜片,折射率在1.51左右,比重1.19,阿贝数约为59,该镜片不需备库存,可通过特殊的设备当场加工出来,因此以前店后坊操作方式为多。
E、树脂镜片与玻璃镜片的比较
折射率
树脂镜片 |
玻璃镜 |
||
1.499 |
普通树脂镜片 |
1.523 |
普通玻璃镜片 |
1.56 |
中折树脂镜片 |
1.60 |
超轻超薄玻璃片 |
1.60 |
超薄树脂镜片 |
1.70 |
超薄玻璃镜片 |
1.67 |
超超薄树脂镜片 |
1.80 |
超超薄玻璃镜片 |
1.90 |
特超玻璃镜片 |
综合对比
玻璃片 |
树脂片 |
|
抗冲击能力 |
差 |
好 |
比重 |
2.49-3.99 |
1.16-1.32 |
耐刮性 |
好 |
差 |
厚度 |
薄 |
厚 |
安全性 |
差 |
好 |
颜色 |
单调 |
可染色 |
加工 |
难 |
易 |
抗辐射 |
强 |
弱 |
防紫外线 |
较好 |
好 |
光学性能 |
好 |
较好 |
雾化趋向 |
大 |
小 |