Материал линз из поликарбоната: Профиль из поликарбоната

 

 

Поликарбонат (ПК), классифицируемый как высокоэффективный термопластичный полимер с молекулярной формулой (C₁₆H₁₄O₃)n, представляет собой одно из наиболее важных достижений в технологии офтальмологических линз с момента его внедрения в производство очков в начале 1980-х годов. Полученный в результате полимеризации бисфенола А с фосгеном (COCl₂) или дифенилкарбонатом, этот материал имеет показатель преломления 1,586, удельный вес 1,20 г/см³ и число Аббе, равное 30 характеристикам, которые занимают его особое место в иерархии оптических материалов, одновременно представляя как замечательные преимущества, так и заметные ограничения для применений коррекции зрения.

Аэрокосмическая связь, о которой никто не говорит достаточно

Итак, вот что касается поликарбоната, которое умалчивается в большинстве дискуссий об оптике. Этот материал начал свое существование не в лаборатории по производству очков. Даже близко.

Соединение было открыто независимо исследователями компаний Bayer в Германии и General Electric в США еще в 1953 году. Коммерческое производство началось пять лет спустя. Но очки? Это произошло намного, намного позже.

То, что произошло между ними, на самом деле довольно дико. НАСА нужно было что-то прозрачное, способное выдержать жестокие условия космоса,-экстремальные колебания температуры, удары микрометеоритов и т. д. Поликарбонат стал популярным-материалом для изготовления козырьков шлемов астронавтов во время миссий Аполлона. Лобовые стекла космического корабля. Купола истребителя. Эта штука буквально защищала зрение людей на скорости 17 500 миль в час на низкой околоземной орбите, прежде чем она когда-либо исправляла чью-либо близорукость.

К 1978 году на рынке появились первые однофокальные офтальмологические линзы. Оптическая промышленность наконец-то завоевала популярность.

Почему ударопрочность имеет большее значение, чем вы думаете

Цифры здесь действительно впечатляют. Поликарбонат обеспечивает ударопрочность примерно в десять раз большую, чем стандартный пластик CR-39. Некоторые испытания показали, что эти линзы могут выдержать удар мяча, летящего со скоростью 135 миль в час, не разбиваясь.

Но вот что становится интересным. То же свойство, которое делает поликарбонат практически неразрушимым-его молекулярная гибкость-, создает его самую большую слабость. Материал мягкий. На самом деле до смешного мягкий. Уроните поликарбонатную линзу, и она подпрыгнет. Проведите по нему ключами от машины, и вы получите постоянную царапину.

Вот почему практически каждая линза для ПК поставляется с уже нанесенным твердым покрытием. Промышленность быстро усвоила этот урок.

Что касается детских очков, здесь действительно нет никаких споров. Американская оптометрическая ассоциация и большинство офтальмологов даже не рассматривают возможность рекомендовать что-либо еще детям до шестнадцати лет. То же самое касается монокулярных пациентов-любых, у которых значительная потеря зрения на один глаз. Расчет риска просто не поддерживает использование более хрупких материалов.

Проблема ценности Аббе

Хорошо, именно здесь поликарбонат вызывает обоснованную критику.

Число Аббе измеряет, насколько материал рассеивает свет на составляющие его длины волн. Более высокие значения означают меньшую хроматическую аберрацию-меньшее количество радужных полос вокруг источников света, более четкое периферийное зрение и меньше цветных кайм, когда вы смотрите через края линз.

Краун-стекло стоит на уровне 58,5. Пластик CR-39 получил оценку 59,3. Трайвекс показывает 43-45.

Поликарбонат? 30. Последний среди распространенных материалов для линз.

Имеет ли это значение на практике? Честно говоря, это зависит. Большинство владельцев очков с рецептом менее ±4,0 диоптрий ничего не замечают. Хроматическая аберрация становится значительной только при взгляде далеко от-оси, и исследования показывают, что 80% движений глаз в любом случае остаются в пределах 20 градусов от точки фиксации. Вы повернете голову, прежде чем коснетесь проблемных зон.

Но для пациентов с более строгими назначениями,-особенно тех, у кого выше ±6,0, оптические искажения могут стать очень раздражающими. Некоторые люди адаптируются. Многие этого не делают. Я читал рассказы оптиков, описывающих пациентов, которые просто не переносят поликарбонат при любом назначении, хотя это относительно редко.

Производство: литье под давлением или литье под давлением

Производственный процесс имеет большее значение, чем думает большинство людей.

Линзы из поликарбоната изготавливаются методом литья под давлением. Сырье поступает в виде небольших твердых гранул. Их нагревают до расплавления, а затем под огромным давлением заливают в прецизионные формы. Охлаждение происходит быстро. Готовая линза может появиться за считанные минуты.

Эта скорость объясняет, почему объективы для ПК остаются относительно доступными, несмотря на их технические характеристики. Большие объемы-производства позволяют снизить затраты.

Сравните это с компанией Trivex, которая использует литье-более медленный процесс, при котором жидкий мономер на основе уретана-заливается в формы и, по сути, запекается до тех пор, пока он не затвердеет. Увеличенное время отверждения обеспечивает более равномерное распределение напряжения по всей линзе, что частично объясняет превосходную оптическую прозрачность Trivex.

Ситуация с УФ-защитой

Одно реальное преимущество, которое не отмечено звездочкой: поликарбонат по своей сути блокирует УФ-излучение. Никаких покрытий не требуется. Никакого дополнительного лечения. Просто... встроенный.

Материал поглощает практически все, что ниже 380 нанометров. UVA, UVB-не имеет значения. Это не какое-то маркетинговое дополнение-; это фундаментальное свойство структуры полимера.

И CR-39, и кронен-стекло требуют специальной обработки для достижения сопоставимой защиты от ультрафиолета. Это дополнительный этап производства, дополнительные затраты и дополнительная точка потенциального отказа.

Когда НЕ использовать поликарбонат

Сильные предписания выше ±4,0 диоптрий создают проблемы. Толщина линзы увеличивается настолько, что преимущество в весе начинает исчезать, а хроматическая аберрация становится более выраженной.

Материалы с высоким-индексом (1,67, 1,74) здесь имеют больше смысла. Да, они стоят существенно дороже. Да, их ударопрочность не соответствует ПК. Но для тех, кто пользуется рецептом -8,00, эстетические и оптические улучшения обычно оправдывают компромисс.

Также стоит упомянуть: оправы из поликарбоната и ацетата плохо сочетаются друг с другом. Кое-что о химическом взаимодействии между материалами. Большинство производителей рекомендуют вместо этого оправы из литого пластика или металла.

А тонировка? Какая-то головная боль с ПК. Материал не так легко воспринимает красители, как CR-39. Если пациент специально хочет, чтобы линзы были окрашены в градиентные оттенки или модные цвета, поликарбонат, вероятно, не будет правильным выбором.

Сверление и конструкции без оправы

Это удивило меня, когда я впервые узнал об этом, но поликарбонат на самом деле прекрасно подходит для оправ без оправы и полу-без оправы. Прочность материала на растяжение намного лучше противостоит растрескиванию вокруг просверленных отверстий, чем стекло или стандартный пластик.

Главное – техника. Острый заусенец, низкая скорость, минимальное давление. Оптики, которые торопятся сверлить линзы, в конечном итоге получают трещины. Те, кто не торопятся, получают чистые крепления, которые прослужат долгие годы.

Trivex также может справиться с сверлением, но более высокая прочность на растяжение поликарбоната дает ему здесь преимущество.

Двулучепреломление и закономерности напряжений

Внутреннее напряжение создает двойное лучепреломление. Иногда вы можете увидеть это в виде радужных узоров или визуальных искажений, глядя через определенные области объектива ПК.

Причины разнообразны. Производственные нарушения. Запихивание линз большого размера в оправы. Чрезмерная-затяжка винтов на креплениях сверла. Даже блокирование линзы для кромки до полного затвердевания клея может вызвать напряжение.

На практике разница в мощности по сравнению с двойным лучепреломлением даже в сильно нагруженной поликарбонатной линзе обычно составляет около 0,002 диоптрии при рецепте ±5,00. Заметно? Редко. Измеримо ли это с помощью соответствующего оборудования? Абсолютно.

Поверхностные покрытия несколько усугубляют проблему. Анти-антиотражающая обработка и твердые покрытия обязательно более хрупкие, чем подложка, что может усугубить проблемы, связанные со стрессом-.

Конкурс

Тривекссоответствует большинству сильных сторон поликарбоната, предлагая при этом значительно лучшую оптику (Abbe 43 против . 30). Кроме того, он примерно на 8% легче. Минусы: более высокая стоимость, ограниченная доступность некоторых прогрессивных конструкций и фактическименьшеударопрочность после нанесения покрытия. Trivex без покрытия и поликарбонат без покрытия показывают одинаковые результаты при испытаниях на удар, но в реальных-линзах есть покрытия.

CR-39остается стандартом чистого оптического качества по доступной цене. Его значение Аббе 59,3 обеспечивает самое четкое зрение среди пластиковых материалов. Но оно разбивается. Не всегда, но достаточно часто, чтобы ни один ответственный специалист не рекомендовал его для активных детей или для обеспечения промышленной безопасности.

Пластмассы с высоким-индексом преломления(1.60+) создают более тонкие профили для более строгих предписаний. Они блокируют УФ. Косметически они выглядят лучше. Они также стоят значительно дороже и не могут сравниться по ударопрочности с поликарбонатом.

Стеклообеспечивает лучшую устойчивость к царапинам и оптическую прозрачность среди всех материалов линз. Кроме того, он тяжелый, хрупкий, и его становится все труднее найти на многих рынках.

Кому на самом деле больше всего выгоды

Дети. Полная остановка. Сочетание ударопрочности, защиты от ультрафиолета и относительно доступной цены делает поликарбонат выбором по умолчанию для детских очков.

Спортсмены и работники на открытом воздухе представляют собой еще одну очевидную демографическую группу. Любой, чья повседневная деятельность связана с потенциальной опасностью для глаз, должен серьезно подумать о линзах ПК.

Пациенты с монокулярами сталкиваются с уникальными рисками, из-за которых небьющиеся-устойчивые к разрушению материалы практически-не подлежат обсуждению. Когда у вас есть только один функционирующий глаз, его защита становится первостепенной задачей.

И честно? Многие обычные взрослые люди с умеренными потребностями прекрасно справляются с поликарбонатом. Оптические компромиссы существуют, но они настолько незаметны, что большинство пользователей их никогда не замечают.

Покрытия и улучшения

Устойчивое к царапинам-твердое покрытие является обязательным. Сейчас большинство производителей применяют его автоматически.

Антибликовые покрытия-значительно помогают уменьшить отражения от поверхности, которые могут возникнуть из-за относительно высокого показателя преломления поликарбоната. Они также в некоторой степени уменьшают визуальные артефакты, возникающие из-за хроматических аберраций.

Фильтрация синего света стала популярной в последнее время, хотя доказательства ее преимуществ остаются спорными. Покрытия работают; Добьются ли они чего-нибудь клинически значимого – это совершенно другой вопрос.

Для линз ПК доступна фотохромная обработка, позволяющая им темнеть на солнечном свете. Эффективность зависит от бренда и состава.

Несколько цифр, которые стоит запомнить

Трайвекс выигрывает по весу. CR-39 выигрывает по оптике. Стекло выигрывает по устойчивости к царапинам. Поликарбонат выигрывает по защите от ударов и стоимости.

Итог

Поликарбонат не идеален. Хроматическая аберрация беспокоит некоторых владельцев. Мягкая поверхность требует защитного покрытия. Сильные предписания расширяют его ограничения.

Но в области безопасности-критических применений-детских очков, спортивных очков, промышленных защитных очков, креплений без оправы- этот материал заслужил доминирующее положение. То же самое, что защищало глаза астронавтов во время миссий «Аполлон», до сих пор представляет собой один из наиболее практичных вариантов повседневной коррекции зрения.

Промышленность продолжает разрабатывать альтернативы. Trivex предлагает оптические улучшения. Материалы с высоким-индексом обеспечивают более тонкие профили. Новые полимеры периодически появляются в исследовательских лабораториях.

Ни один из них не сместил поликарбонат с его центральной роли. Спустя пятьдесят-с лишним лет после коммерческого внедрения он остается рабочей лошадкой в ​​области ударостойкой-оптики.