眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?

記得小時候,學校裡戴眼鏡的孩子並不多,所以經常會遭同學嘲笑,被喚作“小四眼”。


眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?


現在,到學校裡做視力保健講座,滿眼望去,絕大多數都戴著眼鏡,並且戴眼鏡正在成為一件時髦事。


眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?

不過,問題也隨之而來,除了關於驗光處方,鏡片功能性之外,平時被問到較多還有

。。。鏡片材料


例如

我之前的鏡片為什麼很容易發黃啊?

哪種材料的鏡片好呀?

……



今天

就讓我這個這個眼視光學畢業的胖小哥

來給大家科普一下

鏡片材料的相關知識


眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?

最早的眼鏡都是用於矯正老花的,所以多為平凸鏡片,外形如扁豆,在英語中 lenticular 的意思是“小扁豆似的”,後來演變成 lens 。

眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?


眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?

早期的鏡片大都使用天然材料,因為容易獲取;但天然材料存在明顯的缺陷。


以天然水晶為例:


據清宮史料記載,康熙皇帝在得到兩廣總督進獻的水晶眼鏡後,試戴感覺相當好,便賜給了他的兒子“四爺”胤禛,就是後來的雍正皇帝。


雍正帝戴了父皇御賜的眼鏡變得“精明”,批閱奏章的效率大大提高。從此,他就變成一個十足的“眼鏡控”。據不完全統計,造辦處為雍正帝專門製作的各式眼鏡達35副之多。


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殊不知,堂堂清朝皇帝,戴的卻是“不合格鏡片”。水晶屬天然礦石,密度不勻,常發生雙折射作用產生重影;並且水晶不能阻擋紅外線和紫外線,所以對眼睛不起防護作用。


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但水晶石因為性寒,佩戴時會使眼部附近的溫度偏低,同時部分水晶鏡片有顏色,使進入眼睛的光線變柔和,所以產生了“水晶養目”之說。


當玻璃鏡片誕生之後

天然材料就退出了歷史舞臺

眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?


說起玻璃的誕生,還有一段有趣的故事:

3000多年前,一艘歐洲腓尼基人的商船,滿載著晶體礦物“天然蘇打”,航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由於海水落潮,商船擱淺了,於是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋,搬來木柴,並用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架,在沙灘上做起飯來。

船員們吃完飯,潮水開始上漲了。他們正準備收拾一下登船繼續航行時,突然有人高喊:“大家快來看啊,鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發光的東西!”


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船員們把這些閃爍光芒的東西,帶到船上仔細研究起來。他們發現,這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂和融化的天然蘇打。原來,這些閃光的東西,是他們做飯時用來做鍋的支架的天然蘇打,在火焰的作用下,與沙灘上的石英砂發生化學反應而產生的物質,這就是最早的玻璃。

不過,用於製作鏡片的玻璃並非故事中的普通玻璃。

最早被用於製作鏡片的是冕牌玻璃。

冕牌玻璃(crown glass),這個名字很容易讓人誤解為一個品牌,其實只是一種製作工藝:先把玻璃液吹成一個皇冠(crown)狀或者空心球狀,再放在在一個快速旋轉的平板中心重新加熱,利用離心力將其展開鋪平;較為平薄的邊緣就切成合適的形狀做窗玻璃,中間的圓形凸起就是透鏡的雛形了。


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這種生產方法在1320年左右就被法國魯昂附近的玻璃工匠發展成熟,但是作為商業秘密沒有公佈;於是一水之隔的英國人整整進口了三百年的窗玻璃,直到1628年倫敦才出現同樣的工藝。

用於製作鏡片的玻璃材料,最初是1.523折射率的無色透明玻璃;後來為了改善其吸收紫外線的能力而在鏡片中添加其他物質:


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1914 年,英國的威廉.克羅克斯製成“克斯”鏡片,在日光下呈淡藍色,所以又稱藍片。可吸收340Å以下的紫外線、一部分紅外線及580Å的黃色可見光。

隨後又有人發明了“克賽”鏡片,此種鏡片在日光和白熾燈下呈淡紅色,故又稱為紅片。對350Å以下的紫外線均可吸收。

1978 年,人們又發明了折射率為1.7的玻璃鏡片,使得鏡片的外觀變得更薄。而今天,玻璃鏡片最高折射率為1.9。


玻璃材料統計鏡片製造業300年後

人們終於決心擺脫這個又重又不安全的“玩意兒”


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世界上第一副樹脂鏡片就是使用CR-39材料製成的,CR-39至今仍是歐美國家光學鏡片的主要材料。


為什麼是CR-39而不是CR007呢?

CR-39材料的學名是“烯丙基二甘醇酸脂”,之所以被稱為CR-39和他的身世有關。

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二戰期間,美國空軍委託匹茲堡平板玻璃公司(Pittsburgh Plate Glass Company,簡稱PPG)旗下的哥倫比亞化學公司(Columbia-Southern ChemicalCorporation)研製了一系列材料用於軍事用途。為了對配方保密,所以每種材料都只有一個數字代號,CR-39就是哥倫比亞樹脂第39號(39th Columbia Resins)。CR-39的第一項用途就是製造號稱“飛行堡壘”的B17戰略轟炸機的燃料箱!這和鏡片沒有半毛線關係。


CR39為什麼會成為鏡片材料

二戰結束之後,人們發現CR-39與當時主要的鏡片材料玻璃相比,有著顯著的有點:


1

透光率高

CR-39 ——92%

玻璃——91%


2

比重輕

(剛好是玻璃鏡片的一半)

CR39——1.32g/cm3

玻璃——2.54g/cm3


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3

阻斷紫外線

CR39——吸收390nm以內的紫外線

玻璃——只能吸收290-300nm的部分紫外線


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4

抗衝擊試驗


(用16g鋼球自1.27米高度自由落下)

CR-39——不碎

玻璃——碎裂


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另外,CR-39還有可以染色、不易起霧、色散小(CR-39的阿貝數是58)等優點,是理想的光學鏡片材料。

1947 年,美國加利福尼亞州的 Armorlite Lens Company 製造出世界上第一副CR-39樹脂鏡片。不過把樹脂鏡片發揚光大的是法國依視路公司!


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什麼是PC?

PC的化學名稱叫聚碳酸脂(polycarbonate),又叫“太空片”。


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  • 1978 年美國 Gentex 公司藉助軍工航天項目的優勢,首先用PC製造安全鏡片。
  • 1996 年 Essilor 收購 Gentex 公司
  • 1997 年依視路宇宙片誕生
  • 2002 年 PC鏡片在美國市場的份額為35%

PC鏡片有著極強韌性,不破碎(2cm可用於防彈玻璃),故又稱安全鏡片。比重為2g/cm3 ,是目前用於鏡片的最輕材料。


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PC鏡片的安全性能使之成為製作無框鏡架的首選材料,同時,在一些國家和地區,還作為青少年配鏡的指定材料。


幾點小提示


1.PC鏡片適合什麼樣的人戴?


PC鏡片適合全年齡段配戴,但是由於其對眼睛的優良保護效果(抗衝擊和防紫外線),所以更適合於孩童和青少年


2.PC材料是防彈玻璃嗎?

防彈玻璃中的一種材料就是PC,防彈的效果和PC板的厚度有直接關係。


3.有些人配戴了PC片感覺會頭暈是怎麼回事?

由於PC材料較軟,沒有CR39樹脂鏡片那麼硬,所以如果在加工時未按要求加工,鏡片會受到外力影響而產生應力,從而改變了原來的屈光力,這種現象較多出現在全框眼鏡上。在製作眼鏡的時候要檢查鏡片是否存在應力現象。



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MR是日本三井化學(Mitsui Chemicals)出品的光學鏡片原材料的品牌名稱,MR就是Mitsui Resin(三井化學樹脂)的縮寫。

該原材料為高分子聚合單體,是世界上首次運用聚氨酯技術生產出的高折射率鏡片材料,具有高折射率、高阿貝數、低比重、高抗衝擊性等特徵,是優秀的系列化光學材料。


MR材料的特點及其系列

MR系列材料,具有出色的機械強度、高抗衝擊性、良好的拉伸強度和極小的內應力,非常適合各類設計獨特的鏡片產品,如無框眼鏡及高彎鏡片等;同時,還具有良好的加工性、染色性和耐候性,適合漸進多焦點鏡片以及對顏色有特殊需求的時尚太陽鏡,使用多年後鏡片顏色變化很小。

MR系列有三種不同折射率(1.60、1.67、1.74)的產品,具體是:MR-7、MR-8、MR-10、MR-174。


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  • MR-7 和 MR-10 具有更高的熱變形溫度和極好的染色性,被廣泛應用於太陽鏡領域;
  • MR-8 的性能指標最均衡,適合於生產任何度數的眼鏡片,在折射率為1.60的鏡片材料市場中佔有率最高;
  • MR-174 為高折射率鏡片材料,多用於超薄鏡片的生產。


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Trivex 是美國PPG公司一種特殊材料。


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與PC鏡片相比,雖然折射率較低(只有1.53)但阿貝數較高(達到45),這會使鏡片的色散更小,成像質量更高。 同時,Trivex 鏡片的抗衝擊力比PC還要高10倍,正常使用下可保鏡片終身不破碎,是目前市場上唯一可承受外力曲折的防爆安全鏡片。

不過,Trivex 的加工較為困難,這是該產品始終無法普及的原因。


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對於眼鏡鏡片來說,不可缺少的一個要素就是鏡片的折射率。折射率越高就越能實現鏡片的輕薄,在過去的很多年裡,折射率從1.5開始向著1.6、1.7發展……。為了滿足消費者對更輕薄鏡片的要求,鏡片製造商都披荊斬棘地進行著高折射率產品的開發。


2006年4月,TOKAI(東海光學)對外推出了折射率1.76的鏡片。

眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?


1.76雙非球面鏡片能比一般的單光鏡片薄50%左右,1.76單非球面鏡片也能比一般的單光鏡片薄47%左右。


眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?

縱觀鏡片材料的“進化史”,始終沿著“更輕,更薄,更安全”的方向發展;但不同的地區,由於消費者訴求不同,發展的側重點產生了差異。


眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?


在歐洲,至今佔據市場主流的仍是CR-39材料,一方面,歐洲的近視人群佔比較低,反而是遠視較多;另一方面,歐洲流行小圈形鏡框和無框架,這使得CR-39材料的抗衝擊性能有了施展空間。

在美國,市場佔有率最高的是PC和CR-39,這和美國FDA關於安全鏡片的規定(落球測試)有關。本文中介紹的部分材料,在美國沒有銷售,就是因為無法通過FDA的安全性測試。

在亞洲,由於近視眼發病率高、高度近視佔比較高,所以用戶的焦點落在了鏡片外觀更薄上,因此高折射材料的研發集中在日本。



眼鏡天天戴,卻搞不清鏡片材質?

小編有兩點不成熟的小建議要和大家分享:

第一,在選擇鏡片材料時,不要僅僅侷限於外觀的厚薄,還要兼顧其他指標。比如抗紫外線性能、阿貝數(色散係數)、黃色指數以及抗衝擊能力等。對於高度近視的患者,選擇高折射鏡片當然是有必要的,但也要考慮框型、安全性等問題。


第二,即使完全相同的食材,在不同的廚師手裡會變成完全不同的菜品;很多鏡片的材料是相同的,但由於製作工藝、加硬鍍膜技術、面彎設計等等因素,最後的鏡片品質會有天壤之別。比如,有消費者問及關於鏡片使用後發黃的問題,就是和鏡片材料老化有關;一些品牌通過在鏡片內加入添加劑來延緩鏡片老化,就不那麼容易變黃了。


在選擇鏡片時,消費者要聽取專業配鏡師的建議並結合自己的需求,作出最合適的選擇。


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