鏡片材料知多少

2020-12-08 中國輕工業網

         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 。

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。

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。

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。

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!」

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。

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布;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: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」。

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。

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 

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

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

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! 

什麼是PC?

PC的化學名稱叫聚碳酸脂(polycarbonate),又叫「太空片」。

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。

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。

▼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。

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。

▼Trivex 是美國PPG公司一種特殊材料。

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。

▼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。


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。

▼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。


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。

▼還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,不要僅僅局限於外觀的厚薄,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。

 

相關焦點

  • 【偏光鏡片知多少】
    偏光鏡片的主要功能是有效濾除反射光和在害紫外線。
  • 關於鏡片膜層,你知多少
    鍍膜的作用是為了提高鏡片的透光率,加長鏡片的壽命,以及賦予鏡片某些功能。一般鍍膜層越多、越深、越厚,觀賞效果越好,亮度越高。
  • 變色鏡片您了解多少?
    這時候您就需要一副變色片啦,不過變色片您了解多少呢?今天帶大家了解變色片的小知識。01變色片是如何保護我們眼睛的呢?強光會引起眼睛疲勞,眼睛疼痛。變色鏡片是在鏡片中加入滷化銀,接觸紫外線即分解,阻擋光線的通過,沒有紫外線環境則合成。變色片有兩種工藝:一種是把變色材料直接加入到鏡片材質裡面,稱為基變;一種是在鏡片表面鍍上變色膜層,稱為膜變。基變變色速度相對較慢,有一定的底色,膜變變色時間較快,沒有底色。
  • 明月鏡片|如何挑選好鏡片?材料了解一下
    材料是衡量產品好壞的重要標準之一,材料的屬性與工藝,對產品的質量起到決定性的作用。隨著技術的不斷提高,鏡片的材料種類也越來越多,那麼材料到底如何影響鏡片的品質呢?接下來,小編為您細細解析,好材料到底有多重要。
  • 對於偏光鏡片,你了解多少?
    對於經常戴太陽鏡的人來說,偏光太陽鏡這個詞一定不陌生了,但是對它了解的人又有多少呢?
  • 選擇鏡片不要忽視 阿貝數
    大多數人在選擇鏡片時,常常只關注鏡片的厚薄,輕重,折射率,而忽視鏡片的阿貝數
  • 【PC鏡片】PC鏡片是什麼 PC鏡片的優點與缺點
    PC材料的特點:重量輕、抗衝擊強度高、硬度高、折射指數高、機械性能良好、熱塑性好、電絕緣性能良好、不汙染環境等優點。是目前用於鏡片的最輕材料。PC片又叫「太空片」、「宇宙片」,因為重量輕,所以比較適合做眼鏡片。下面跟小編來了解一下吧!
  • 好鏡片的四大標準:材料、膜層、實用功能、視覺效果
    近日,作為中國鏡片行業領導品牌的明月鏡片在上海召開戰略發布會上發布了首個鏡片白皮書——《鏡片消費白皮書》(以下簡稱「白皮書」),並且宣布了新的戰略定位,宣告鏡片行業進入了消費者品牌時代。同時,明月鏡片還在本次的發布會上推出了2018年的新品鏡片——1.71系列產品,推動國產鏡片品質更上一層樓。
  • 【1.67雙面非球面抗藍光】 MR材料與高折鏡片的品質聯合
    自第一副眼鏡片誕生起,視光學產業就登上了歷史舞臺,從厚到薄,從單一到多元,眼鏡的發展史與材料的發展史相互重疊發展。
  • 非球面鏡片、球面鏡片的區別
    一、什麼是非球面鏡片  顧名思義,非球面鏡片它的表面弧度與普通球面鏡片不同,為了追求鏡片薄度就需要改變鏡片的曲面,而以往採用球面設計,使的像差和變形增大,結果出現明顯的影像不清,視界歪曲、視野狹小等不良現象。
  • 【必讀】近視球面鏡片和非球面鏡片,你分清了嗎?
    那麼球面鏡片和非球面鏡片有什麼區別呢?適合佩戴這些眼鏡片的人群主要是哪些呢?從鏡片外觀上,非球面鏡片更為美觀,這是因為非球面鏡片,在相同材質和度數下,比球面鏡片要更平,更薄,所以一般度數偏高者會選擇非球面鏡片。
  • 視科新材:打造視光學材料與光學鏡片行業領域的龍頭企業
    近期,江蘇視科新材料股份有限公司(簡稱「視科新材」)向深交所遞交IPO招股書並獲受理,擬登陸深交所創業板,此次募集資金主要用於年產1.1萬噸光學樹脂單體、光學鏡片搬遷及擴建新生產基地建設、研發中心建設等項目。視科新材早已開始資本運作,2016年8月11日在新三板掛牌,於2017年9月15日從新三板摘牌。
  • 明月鏡片登頂珠峰,國產品牌揚眉吐氣
    珠峰位於中國和尼泊爾邊境處,多少年來,無數登山愛好者欣賞它、仰望它,躍躍欲試。然而歲月流過,成功者卻依然只有少數人,更別提無數生命長眠於此。在登山愛好者眼中,珠峰是一座裡程碑。但就是這座裡程碑,60年前,中國人就在上面留下了足跡。1960年5月25日,王富洲、貢布、屈銀華三位中國登山隊隊員成功登上了珠穆朗瑪峰,這也是人類從北坡登頂成功。
  • 廉價的相機鏡頭都使用了樹脂鏡片、塑料鏡片?
    這是一則在攝影圈裡面流傳了很久的說法:佳能、尼康的狗頭(低端鏡頭)輕飄飄,都是塑料鏡片,只有牛頭(高端鏡頭)才用了光學玻璃鏡片。更有甚者,某些攝友甚至在公開平臺上「指名道姓」的聲稱18-55mm變焦鏡頭、50mm f/1.8鏡頭都是塑料鏡片。而當我進一步質問,你這種說法有何出處?證據是什麼?
  • 科普 | 什麼是超薄鏡片?超薄鏡片就一定薄嗎?
    那問題就來了高折射是什麼概念到底多薄才算高我用超薄可以嗎 首先,來回答第一個問題 鏡片折射率是反映了鏡片對光線的折射能力,也是直接表達鏡片厚薄的主要參數。一般情況下,度數越高,鏡片的厚度就會越厚,而鏡片的折射率越高,鏡片的厚度就會越薄,重量越小。有的同學可能還是不懂,那通俗來說就是同樣厚度的鏡片,折射率1.56的鏡片比折射率1.49的鏡片使光線折射的能力更強,承受的鏡片度數可以更高:所以話說回來,同樣是400度的鏡片,折射率高的,鏡片薄;折射率低的,鏡片厚
  • 什麼是超薄鏡片?
    超薄鏡片即高折射光學鏡片的俗稱那問題就來了高折射是什麼概念到底多薄才算高我用超薄可以嗎?鏡片折射率是反映了鏡片對光線的折射能力,也是直接表達鏡片厚薄的主要參數。一般情況下,度數越高,鏡片的厚度就會越厚,而鏡片的折射率越高,鏡片的厚度就會越薄,重量越小。
  • 揭開變色鏡片的神秘面紗:看一副高端的變色鏡片是如何煉成的
    它是一種根據紫外線強度變化,利用光色互變可逆反應原理,改變鏡片顏色,可防止陽光、紫外線、眩光對眼睛造成傷害的鏡片。變色鏡片的分類有哪些?變色鏡片種類多,各種功能都不同。按照材質不同,變色鏡片可分為玻璃鏡片和樹脂鏡片;按照工藝不同,變色鏡片可分為基片變色鏡片、膜層變色鏡片和合成變色鏡片。
  • 半導體材料知多少?SiC器件與Si器件性能比較
    打開APP 半導體材料知多少? 碳化矽(SiC)是一種Ⅳ-Ⅳ族化合物半導體材料,具有多種同素異構類型。其典型結構可分為兩類:一類是閃鋅礦結構的立方SiC晶型,稱為3C或 β-SiC,這裡3指的是周期性次序中面的數目;另一類是六角型或菱形結構的大周期結構,其中典型的有6H、4H、15R等,統稱為α-SiC。與Si相 比,SiC材料具有更大的Eg、Ec、Vsat、λ。
  • Boolean運算知多少
    Boolean運算知多少?十進位的加減乘除四則運算在日常生活是自然而然的,但是又有多少人知道Boolean運算呢?
  • 鏡片阿貝數與折射率關係?
    鏡片折射率鏡片折射率,就是光在真空中的傳播速度與光在鏡片材料中的傳播速度之比。反映了鏡片對光線的折射能力。鏡片的折射率決定於鏡片所採用的材質。目前市面上主流的樹脂鏡片折射率有:1.56、1.60、1.67、1.71、1.74等幾種。在中心厚度相同的情況下,相同度數同類材質的鏡片,折射率越高,鏡片邊緣更薄;當品牌不相同時,折射率的高低意味著使用的材質差異,同時也可判斷出鏡片價格的高低,折射率越高,價格也越高,相反亦然。