Обзор материалов для изготовления очковых линз


Материалы, применяемые сегодня для изготовления очковых линз, можно разделить на две основные категории: минеральные стекла и органические полимеры.

Минеральное стекло

Материалом для производства таких линз служит неорганическое, или минеральное, стекло, состоящее главным образом из диоксида кремния, который получается из кварцевого песка.

К достоинствам линз из минерального стекла относятся их высокая прозрачность, великолепные оптические свойства, устойчивость к образованию царапин и большое число Аббе; к недостаткам – хрупкость, относительно высокий удельный вес.

Чем выше показатель преломления материала очковых линз, тем более тонкие линзы из него можно изготовить. Данный показатель разделяется на следующие четыре группы:

1) низкий – 1,48 ≤ n < 1,54;
2) средний – 1,54 ≤ n < 1,64;
3) высокий – 1,64 ≤ n < 1,74;
4) очень высокий – n ≥ 1,74.

Что касается показателя преломления, то у стандартного минерального стекла он составляет 1,523. Однако путем добавления различных компонентов получаются марки стекла с более высокими значениями – 1,6; 1,7 и даже выше. Разумеется, очковые линзы из такого материала с показателем преломления 1,8–1,9 будут тоньше, чем линзы из обычного стекла. Однако снижение толщины минеральных линз практически не приводит к уменьшению их веса, поскольку с ростом показателя преломления повышается удельный вес стекла.

Обучение консультантов в статье

Органические полимеры

Первые попытки начать производство очковых линз из прозрачных органических материалов были предприня­ты в 1930–1940-е годы. Однако этим линзам из полиметилметакрилата (ПММА) и некоторых других материалов не суждено было снискать коммерческий успех ввиду их низкой устойчивости к образованию царапин, хрупкости и постепенного пожелтения.

Продажи минеральных линз в последние десятилетия неуклонно снижаются. Связано это с появлением на рынке все более передовых органических материалов для производства очковых линз. В отличие от линз из минерального стекла, органические очковые линзы имеют малый вес и высокую ударопрочность, что означает повышение удобства и безопасности при их использовании.

К основным преимуществам линз из органических полимеров относятся повышенная устойчивость к ударным нагрузкам, малый вес, хорошие оптические характеристики. Этот материал позволяет изготавливать линзы асферического дизайна. Недостатками органических линз являются подверженность царапинам и низкое число Аббе.

С точки зрения химического состава все органические полимеры для производства очковых линз можно разделить на три группы:

1) термопласты (поликарбонат и поли­амиды); 
2) реактопласты, включая большинство традиционных пластмасс, среди них и материал CR-39; 
3) квазитермопласты или квазиреактопласты, в том числе трайвекс.

Материалы с низким и средним значениями показателя преломления

CR-39 
Началом эры линз из прозрачных пластмасс является изобретение материала CR-39. Он был запатентован компанией PPG Industries в 1946 году. Первые линзы из него выпущены американской фирмой Armorlite в 1947 году.

Некоторые производители выпускают линзы из этого материала под своим наименованием, например Essilor – под маркой ORMA. Материал CR-39 оказался настолько успешным, что в настоящее время из него во всем мире, по оценкам экспертов, изготавливается порядка 70 % органических очковых линз.

Показатель преломления у этого стандартного полимера почти такой же, как у минерального стекла, – около 1,5.

Поликарбонат

Следующей коммерчески успешной разработкой в области органических материалов для очковых линз стал поликарбонат – прозрачный термопласт. Он имеет показатель преломления 1,59.

Поликарбонат был открыт еще в 1953 году химиками из General Electric, однако очковые линзы из этого материа­ла были выпущены только в начале 1980-х годов компани­ей Gentex Corporation. В 1995 году эту фирму приобрела компания Essilor, ставшая в результате ведущим мировым производителем линз из поликарбоната.

Линзы из этого материала легче и тоньше линз из CR-39, да и по стоимости они более конкурентоспособные. Важным достоинством поликарбонатных линз является их высокая ударопрочность.

К числу недостатков поликарбоната относится низкое значение числа Аббе.

Поликарбонат – мягкий материал, и потому на нем легко остаются царапины. Для увеличения срока службы поликарбонатных очковых линз на обе их стороны наносят упрочняющие покрытия, которые входят в состав многослойных многофункциональных покрытий, придающих очковым линзам не только упрочняющие, но и просветляющие, водо- и грязеотталкивающие и антистатические свойства.

Трайвекс

Трайвекс – прозрачный по­ли­мер. Он был разработан на основе полиуретана компанией PPG Industries и первоначально применялся для нужд военной промышленности. Первые очковые линзы из него появились в 2002 году. Ключевые характеристики этого материала:

  • у него одно из самых низких значений удельного веса – 1,11 г/см3 (у поликарбоната – 1,20 г/см3);
  • большое число Аббе (в пределах 43–46);
  • он наиболее прочен и устойчив к ударным наг­­руз­кам.

Ввиду того что при сильном ударе очковые линзы из минерального стекла разбиваются на мелкие кусочки, которые могут нанести серьезные повреждения глазам, для детей рекомендованы линзы из органичес­ких материалов, и в первую очередь из поликарбоната и трайвекса.

Материалы с высоким и сверхвысоким значениями показателя преломления

До сих пор речь шла об органических материалах со средним показателем преломления – в диапазоне 1,53–1,59. Однако благодаря усилиям разработчиков для производства более тонких очковых линз доступны материалы с показателем преломления 1,60 и выше. Появляться они стали еще в конце 1980-х годов. Большинство из них являются реактопластами на основе уретана. Для достижения более высокого показателя преломления в состав материала вводятся специальные компоненты – производные бензола и серы. Как и в случае с минеральным стеклом, для получения такого показателя приходится жертвовать чис­лом Аббе и удельным весом линзы.

Примеры материалов с вы­соким и сверхвысоким значениями показателя преломления:

  • MR-8 (1,60).
  • MR-7 и MR-10 (1,67).
  • MR-174 (1,74).

Одни из самых тонких на сегодняшний день очковых линз делаются из материала MR-174. Перечисленные материалы выпус­каются мировым лидером в производстве высокопреломляющих оптических материалов для изготовления очковых линз компанией Mitsui Chemicals Inc. Ассортимент данного производителя также включает в себя материалы серии UV+420cut со значениями показателя преломления 1,60; 1,67 и 1,74. Как следует из названия, они отрезают излучение синего диапазона спектра с длиной волны до 420 нм.

Все эти успешные разработки применяют в производстве своих линз практически все ведущие компании, такие как BBGR, Essilor, Hoya Vision Care, Nikon Essilor Co., Rodenstock, Seiko, Shamir Optical Industry, Tokai Optical Co., Younger Optics, Zeiss Vision Care и др.

Трибрид

Трибрид – успешная разработка компании PPG Industries. Он создан на основе трайвекса и высокопреломляющих материалов и имеет показатель преломления 1,60.

Ему присущи:

  • хорошие оптические свой­ства;
  • малый вес;
  • высокая механическая прочность;
  • устойчивость к ударным нагрузкам.

Линзы из трибрида имеют меньшую толщину, вес и эстетически привлекательный вид.

В Европе эти линзы стали доступны с 2011 года. Трибрид использует целый ряд крупных производителей очковых линз, включая D.A.I. Optical Industries, Novacel, Shamir Optical Industry, Seiko и др.

Итак, налицо многообразие материалов очковых линз, представленных сегодня на рынке, что позволяет сделать очковую коррекцию зрения комфортной и эстетичной даже для пациентов с высокой степенью нарушения рефракции.

Автор: О. А. Щербакова, 
канд. хим. наук, редактор журнала «Веко» (Санкт-Петербург) 

© РА «Веко»

Печатная версия статьи опубликована в журнале «Современная оптометрия»  [2021. № 7 (146)].

По вопросам приобретения журналов и оформления подписки обращайтесь в отдел продаж РА «Веко»:

  • Тел.: (812) 603-40-02.
  • E-mail: magazine@veko.ru
  • veko.ru

Наши страницы в соцсетях: