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)
文章插图
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
【不同价格的眼睛到底有什么区别 眼镜材质分类及特点】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 。
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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
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