Material lentile din policarbonat: Profil din policarbonat

 

 

Policarbonat (PC), clasificat ca polimer termoplastic de înaltă{0}}performanță cu formula moleculară (C₁₆H₁₄O₃)n, reprezintă una dintre cele mai importante dezvoltări în tehnologia lentilelor oftalmice de la adoptarea sa pentru aplicațiile pentru ochelari la începutul anilor 1980. Derivat din polimerizarea bisfenolului A cu fosgen (COCl₂) sau carbonat de difenil, acest material prezintă un indice de refracție de 1,586, o greutate specifică de 1,20 g/cm³ și o valoare Abbe de 30 de caracteristici care îl poziționează distinct în ierarhia materialelor optice, prezentând în același timp aplicații remarcabile și remarcabile de viziune.

Conexiunea aerospațială Nimeni nu vorbește suficient

Așadar, iată chestia cu policarbonatul care este ocolită în majoritatea discuțiilor optice. Acest material nu și-a început viața într-un laborator de ochelari. Nici măcar aproape.

Compusul a fost descoperit independent de cercetătorii de la Bayer din Germania și de la General Electric din Statele Unite în 1953. Producția comercială a început cinci ani mai târziu. Dar ochelari de vedere? Asta a venit mult, mult mai târziu.

Ceea ce sa întâmplat între ele este de fapt destul de sălbatic. NASA avea nevoie de ceva transparent care să poată face față condițiilor brutale ale spațiului-fluctuațiilor extreme de temperatură, impactului micrometeoriților, lucrărilor. Policarbonatul a devenit materialul de bază-pentru vizierele căștilor de astronauți în timpul misiunilor Apollo. Parbrizele navetei spațiale. Copertine pentru avioane de vânătoare. Lucrurile au protejat literalmente vederea oamenilor la 27.500 de mile pe oră pe orbita joasă a Pământului înainte de a corecta vreodată miopia cuiva.

Până în 1978, primele lentile oftalmice cu vedere unică au apărut pe piață. Industria optică prinsese în sfârșit.

De ce este importantă rezistența la impact mai mult decât ați crede

Cifrele de aici sunt cu adevărat impresionante. Policarbonatul oferă o rezistență de aproximativ zece ori mai mare decât plasticul standard CR-39. Unele teste au arătat că aceste lentile pot rezista la o minge care călătorește cu 135 de mile pe oră fără să se spargă.

Dar aici devine interesant. Aceeași proprietate care face policarbonatul aproape indestructibil-flexibilitatea sa moleculară-creează cea mai mare slăbiciune a acestuia. Materialul este moale. Ridiculos de moale, de fapt. Aruncă o lentilă din policarbonat și va sări. Trageți cheile mașinii peste el și aveți o zgârietură permanentă.

De aceea, aproape fiecare obiectiv pentru PC este livrat cu un strat dur deja aplicat. Industria a învățat rapid această lecție.

Pentru ochelarii pentru copii, chiar nu există nicio dezbatere. Asociația Americană de Optometrie și majoritatea practicienilor de îngrijire a ochilor nici măcar nu vor lua în considerare să recomande altceva pentru copiii sub șaisprezece ani. Același lucru este valabil și pentru pacienții monoculari-oricine și-a pierdut vederea semnificativ la un ochi. Calculul riscului pur și simplu nu acceptă utilizarea materialelor mai fragile.

Problema valorii Abbe

Bine, aici policarbonatul primește unele critici legitime.

Numărul Abbe măsoară cât de mult un material dispersează lumina în lungimile de undă componente. Cifrele mai mari înseamnă mai puține aberații cromatice-mai puține franjuri curcubeu în jurul surselor de lumină, o vedere periferică mai clară, mai puține franjuri de culoare atunci când privești prin marginile lentilelor.

Crown glass se află la 58,5. Scoruri de plastic CR-39 59,3. Trivex reușește 43-45.

Policarbonat? 30. Ultimul mort printre materialele comune ale lentilelor.

Contează asta în practică? Sincer, depinde. Majoritatea purtătorilor cu prescripții sub ±4,0 dioptrii nu observă niciodată. Aberația cromatică devine semnificativă doar atunci când se arată bine în afara axei-, iar studiile sugerează că 80% din mișcările ochilor rămân oricum la 20 de grade față de punctul de fixare. Îți vei întoarce capul înainte de a ajunge în zonele problematice.

Dar pentru pacienții cu prescripții mai stricte-în special cei peste ±6,0 - distorsiunea optică poate deveni cu adevărat enervantă. Unii oameni se adaptează. Mulți nu. Am citit relatări de la optici care descriu pacienți care pur și simplu nu pot tolera policarbonatul la orice nivel de prescripție, deși acest lucru este relativ neobișnuit.

Producție: injecție vs turnare

Procesul de producție contează mai mult decât își dau seama majoritatea oamenilor.

Lentilele din policarbonat sunt realizate prin turnare prin injecție. Materia primă ajunge sub formă de pelete solide mici. Acestea sunt încălzite până se topesc, apoi împușcate sub presiune masivă în matrițe de precizie. Răcirea are loc rapid. O lentilă finită poate apărea în câteva minute.

Această viteză explică de ce lentilele pentru PC rămân relativ accesibile, în ciuda specificațiilor lor tehnice. Producția în-volum mare reduce costurile.

Comparați acest lucru cu Trivex, care utilizează turnarea turnată-un proces mai lent în care monomerul lichid pe bază de uretan-este turnat în forme și, în esență, copt până se întărește. Timpul de întărire prelungit produce o distribuție mai uniformă a tensiunii în întreaga lentilă, ceea ce explică parțial claritatea optică superioară a Trivex.

Situația de protecție UV

Un avantaj real care nu este marcat cu asteriscul: policarbonatul blochează în mod inerent radiațiile UV. Nu sunt necesare acoperiri. Fără tratament suplimentar. Doar... încorporat.

Materialul absoarbe practic totul sub 380 de nanometri. UVA, UVB-nu contează. Acesta nu este un supliment de marketing-; este o proprietate fundamentală a structurii polimerului.

CR-39 și sticla de coroană necesită tratamente speciale pentru a obține o protecție UV comparabilă. Acesta este un pas suplimentar de fabricație, un cost suplimentar și un punct suplimentar de potențial eșec.

Când NU trebuie folosit policarbonat

Prescripțiile puternice peste ±4,0 dioptrii creează probleme. Grosimea lentilelor crește suficient de mult încât avantajul de greutate începe să dispară, iar aberația cromatică devine mai pronunțată.

Materialele cu indice-înalt (1,67, 1,74) au mai mult sens aici. Da, costă mult mai mult. Da, rezistența lor la impact nu se potrivește cu computerul. Dar pentru cineva care are o rețetă de -8,00, îmbunătățirile estetice și optice justifică de obicei compromisul.

De menționat și: ramele din policarbonat și acetat nu se joacă bine împreună. Ceva despre interacțiunea chimică dintre materiale. Majoritatea producătorilor recomandă în schimb rame injectate din plastic sau metal.

Și nuanțarea? Un fel de durere de cap cu PC-ul. Materialul nu acceptă coloranți la fel de ușor ca CR-39. Dacă un pacient dorește în mod special nuanțe degrade sau culori la modă pe lentilele sale, policarbonatul probabil nu este alegerea potrivită.

Modele de foraj și fără jantă

Acest lucru m-a surprins când l-am învățat prima dată, dar policarbonatul funcționează de fapt foarte bine pentru ramele fără ramă și semi{0}}fără ramă. Rezistența la tracțiune a materialului rezistă la fisurarea în jurul găurilor de foraj mult mai bine decât sticla sau plasticul standard.

Cheia este tehnica. Bavuri ascuțite, viteză mică, presiune minimă. Opticienii care se grăbesc prin procesul de foraj ajung să aibă lentile crăpate. Cei care își iau timpul primesc monturi curate care rezistă ani de zile.

Trivex se poate ocupa și de găurire, dar rezistența mai mare la tracțiune a policarbonatului îi oferă un avantaj aici.

Birefringență și tipare de stres

Stresul intern creează dublă refracție. Veți vedea uneori acest lucru ca modele curcubeu sau distorsiuni vizuale atunci când priviți prin anumite zone ale lentilei unui PC.

Cauzele sunt variate. Incoerențe de fabricație. Forțarea lentilelor supradimensionate în rame. Strângerea-șuruburilor de pe suporturile pentru burghiu. Chiar și blocarea lentilei pentru margini înainte ca adezivul să se întărească complet poate introduce stres.

În practică, diferența de putere față de birefringență chiar și într-o lentilă din policarbonat puternic solicitată măsoară de obicei aproximativ 0,002 dioptrii pentru o rețetă de ± 5,00. Remarcabil? Rareori. Măsurabil cu echipament adecvat? Absolut.

Acoperirile de suprafață agravează oarecum problema. Tratamentele anti-reflectorizante și acoperirile dure sunt neapărat mai fragile decât substratul, ceea ce poate amplifica problemele-de stres.

Concurenta

Trivexse potrivește cu majoritatea punctelor forte ale policarbonatului, oferind în același timp o optică substanțial mai bună (Abbe 43 vs. 30). De asemenea, este cu aproximativ 8% mai ușor. Dezavantaje: cost mai mare, disponibilitate limitată în unele modele progresive și, de faptMai puținrezistență la impact odată ce acoperirile sunt aplicate. Trivexul neacoperit și policarbonatul neacoperit funcționează similar în testele de impact, dar lentilele-lumii reale au acoperiri.

CR-39rămâne standardul pentru calitate optică pură la un preț accesibil. Valoarea sa Abbe de 59,3 produce cea mai clară viziune dintre materialele plastice. Dar se sparge. Nu întotdeauna, dar destul de des încât niciun practician responsabil nu îl recomandă pentru copii activi sau aplicații de siguranță industrială.

Materiale plastice cu indice-înalt(1.60+) produc profile mai subțiri pentru prescripții puternice. Ele blochează UV. Arata mai bine estetic. De asemenea, costă mult mai mult și nu pot egala rezistența la impact a policarbonatului.

Sticlăoferă cea mai bună rezistență la zgârieturi și claritate optică dintre orice material pentru lentile. De asemenea, este greu, spart și din ce în ce mai dificil de aprovizionat pe multe piețe.

Cine beneficiază de fapt cel mai mult

Copii. Punct. Combinația dintre rezistența la impact, protecția UV și prețul relativ accesibil face din policarbonat alegerea implicită pentru ochelarii pediatrici.

Sportivii și lucrătorii în aer liber reprezintă un alt grup demografic evident. Oricine ale cărui activități zilnice implică potențiale pericole pentru ochi ar trebui să ia în considerare cu seriozitate lentilele pentru PC.

Pacienții monoculari se confruntă cu riscuri unice care fac ca materialele rezistente la spargere-să nu fie, în esență, ne-negociabile. Când ai un singur ochi care funcționează, protejarea devine primordială.

Și sincer? O mulțime de adulți de zi cu zi cu rețete moderate se descurcă perfect cu policarbonatul. Compromisurile optice există, dar sunt suficient de subtile încât majoritatea purtătorilor nu le percep niciodată.

Acoperiri și îmbunătățiri

Stratul dur-rezistent la zgârieturi este în esență obligatoriu. Majoritatea producătorilor îl aplică acum.

Acoperirile anti-reflectorizante ajută în mod semnificativ la reflexiile de suprafață pe care le poate produce indicele de refracție relativ ridicat al policarbonatului. De asemenea, reduc artefactele vizuale de la aberația cromatică într-o oarecare măsură.

Filtrarea luminii albastre a devenit populară recent, deși dovezile pentru beneficiile sale rămân contestate. Acoperirile funcționează; dacă realizează ceva semnificativ din punct de vedere clinic este cu totul altă întrebare.

Pentru lentilele PC sunt disponibile tratamente fotocromatice, permițându-le să se întunece la lumina soarelui. Performanța variază în funcție de marcă și formulare.

Câteva numere care merită reținute

Trivex câștigă la greutate. CR-39 câștigă la optică. Sticla câștigă la rezistența la zgârieturi. Policarbonatul câștigă în ceea ce privește protecția la impact și valoarea.

Concluzia

Policarbonatul nu este perfect. Aberația sa cromatică îi deranjează pe unii purtători. Suprafața moale necesită acoperiri de protecție. Rețetele puternice îi împing limitele.

Dar pentru siguranță-aplicații critice-ochelari pentru copii, ochelari de sport, ochelari de protecție industriali, monturi fără montură-materialul și-a câștigat poziția dominantă. Aceleași lucruri care au protejat ochii astronauților în timpul misiunilor Apollo reprezintă încă una dintre cele mai practice alegeri pentru corectarea vederii de zi cu zi.

Industria continuă să dezvolte alternative. Trivex oferă îmbunătățiri optice. Materialele cu indice-înalt oferă profile mai subțiri. Polimeri noi apar periodic din laboratoarele de cercetare.

Niciunul nu a deplasat policarbonatul din rolul său central. Peste cincizeci-de ani de la introducerea comercială, rămâne calul de bătaie al opticii-rezistente la impact.