镜片材料的常识

  镜片材料的常识 作者:佚名 出自:阿里巴巴塑料论坛 更新时间:2007-8-25 镜片材料采用透明的介质,主要分为无机和有机二大类。在我们的日常生活还会碰到一 种天然介质水晶镜片,这是用石英研磨制成的镜片。古代有水晶能养颜明目的说法,但事实 上水晶的主要成分是二氧化硅(SiO2) ,最大优点是硬性度高且不易受潮,但紫外线及红外 线的透过率较高,而且水晶中密度不均匀,含杂质,有条纹及气泡等产生,会形成双折射现 象,从而影响视力。 一、 无机材料--玻璃:玻璃是非常特殊的不定型材料,在常温下呈固体,坚硬但易碎, 在高温下具有粘性。 它通常在约 1500C/2700F 的高温下熔化形成氧化混合物, 冷却后成为非 晶体,并保持非结晶状态。 玻璃没有固定的化学结构,因而没有确切的熔点。随着温度的上升,玻璃材料会变软、 粘性增加,并逐渐由固体变为液体,这种逐渐变化的特性我们称之为玻璃状态。这一特性 意味着玻璃在高温时可以被加工和铸型。 玻璃材料制成的镜片具有良好的透光性、 表面抛光 后更加透明的优点。 (1)普通玻璃材料(1.5 和 1.6) :折射率为 1.523 的冕牌玻璃是传统光学镜片的制造材 料,其中 60%~70%为二氧化硅,其余则由氧化钙、钠和硼等多种物质混合。有时也将折射 率为 1.6 的镜片划归普通镜片。 (2)高折射率玻璃材料:经过多年的研究,镜片制造商已经找到了在提高材料折射率 的同时及保持低色散的方法,即在玻璃中加入新的化学元素。早在 1975 年就生产出了含钛 元素的镜片,折射率为 1.7,阿贝数为 41;15 年之后又生产出了含镧元素的镜片,折射率为 1.8,阿贝数为 34;1995 年出现折射率为 1.9 的材料,加入了元素铌,阿贝数为 30,这是目 前折射率最高的镜片材料。 虽然采用这些材料所制造的镜片越来越薄, 然而却没有减少镜片 的另一重要参数:重量。实际上,随着折射率的增加,材料的比重也随之增加,这样就抵消 了因为镜片变薄而带来的重量上的减轻。 (3)染色玻璃材料:在玻璃材料中混合入一些具有特殊吸收性质的金属盐后会表现出 着色的效果,例如:加镍和钴(紫色) ,钴和铜(蓝色) ,铬(绿色) ,铁,镉(黄色) ,金, 铜和硒(红色)等等。这些染色材料主要应用于大规模地生产平光太阳镜片或防护镜片。一 些具有特殊过滤性质的浅色材料 (棕色、 灰色、 绿色或粉红色) 也被用于生产屈光矫正镜片, 但象这种镜片的材料现在的需求并不多, 主要原因是由于近视或远视镜片的中心厚度与边缘 厚度不同,从而使镜片的颜色深浅不一致,屈光度越高,颜色差异就越明显。 (4)光致变色玻璃材料:光致变色现像是通过改变材料的光线吸收属性,使材料对太 阳光强度作出反应的一种性质。它的基本原则是使普通的玻璃(包括塑料光致变色材料)在 紫外线辐射的影响下颜色变深,以及在周围高温的影响下颜色变淡,这两个过程是可逆的, 而且可能一直存在。 这一现像是通过启动在材料中混合的光致变色物质的分子而完成的。 光 致变色材料大多是灰色和棕色的, 俗称灰变和茶变, 其它的颜色也可以通过专门的工艺达到。 所有的眼镜片,包括熔化双焦点镜片、渐进镜片都可以使用光致变色材料制造。近年来,光 致变色树脂镜片的发展较快,材料在不断改良,其折射率已不再局限于 1.50。 二、 有机材料: 有机材料可以分为两大类: 热固性材料,具有加热后硬化的性质,受热不会变形,眼镜片大部分以这种材料为主, 如 CR-39。 热塑性材料,具有加热后软化的性质,尤其是适合热塑和注塑,聚碳酸酯 PC 就是这种 材料。 (1)热固性材料 1)普通树脂材料(CR-39) :CR-39 被用于生产眼用矫正镜片是在 1955~1960 年,是第 一代的超轻、抗冲击的树脂镜片。作为光学镜片,CR-39 材料性质的参数十分适宜:折射率 为 1.5(接近普通玻璃镜片)、密度 1.32(几乎是玻璃的一半) 、阿贝数为 58~59(只有很少的 色散) 、抗冲击、高透光率,可以进行染色和镀膜处理。它主要的缺点是耐磨性不及玻璃, 需要镀抗磨损膜处理。 树脂镜片可采用模式压法加工镜片表面的曲率, 因此很适用于非球面 镜片的生产。 2)中高折射率树脂材料:今天大部分的中折射率(n=1.56)和高折射率(n1.56)材料都是 热固性树脂,其发展非常迅速。它们的折射率可以使用以下任意一种技术来增加:改变原分 子中电子的结构,例如:引入苯环结构;在原分子中加入重原子,诸如卤素(氯、溴等)或 硫。与传统 CR-39 相比,用中高折射率树脂材料制造的镜片更轻、更薄。 3)染色树脂材料:用于制造太阳眼镜镜片的基本上都是聚合前加入染料而制成的,特 别适合大批量制造各色平光太阳镜片,同时在材料中加入可吸收紫外线)光致变色树脂材料:第一代光致变色树脂镜片大约出现在 1986 年,但是直到 1990 年第一代 Transition 镜片面市后,它才真正开始普及。一种新型的光致树脂镜片于 1993 年 投放市场, 这种镜片采用树脂材料作片基, 用渗透法在镜片的凸面渗透了一层光致变色材料, 然后再镀上一层抗磨损膜, 起保护和耐磨作用。 这项工艺技术可以使镜片的变色不会随屈光 度数的加深而出现镜片中央与周围深浅不一的情况, 弥补了玻璃变色的不足。 再加上片基是 树脂材料,轻且抗冲击,所以这种镜片特别适合用于各种屈光不正者使用。 (2)热塑性材料(聚碳酸酯,Polycarbonate,简称 PC) :热塑性材料如 PMMA 早在 五十年代就被首次用于制造镜片,但是由于受热易变形及耐磨性较差的缺点,很快就被 CR-39 所替代。然而今天,聚碳酸酯的发展将热塑性材料带回了镜片领域,并被视光专业人 士认可为 21 世纪的主导镜片材料。实际上,聚碳酸酯也不是一种新材料,它大约在 1955 年就被发现了, 但真正在视光领域的应用仅仅是近几年, 它在历经了数年的研制和多次的改 进之后,其光学质量已与其它镜片材料相媲美。聚碳酸酯具有许多光学方面的优点:出色的 抗冲击性(是 CR-39 的 10 倍以上) ,高折射率(ne=1.591,nd=1.586) ,非常轻(比重 =1.20g/cm2),100%抗紫外线nm),耐高温(软化点为 140C/280F) 。

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