編譯 Sam
一片透明、清晰且質地均勻的鏡片,用今日的眼光來看,是理所應當、稀松平常的事。但在眼鏡誕生、發(fā)展的漫長探索中,人類對于鏡片材料的求索,甚至要比愛迪生尋找燈泡燈芯材料的嘗試還要富有傳奇性。
有關眼鏡的起源,各國有著不同的記載和說法,但普遍都認同最早的眼鏡誕生于13世紀中葉的歐洲。因為缺乏均質的材料,最早的眼鏡大多使用石英、水晶,乃至寶石和較為潔凈的琥珀,用手工打磨制成透鏡,以發(fā)揮放大的視物效果。因為材料的特殊性,那時的眼鏡也只能被社會階層頂端的王公大臣,或富甲一方的商賈佩戴。
天然介質很快被光學玻璃所取代,隨著玻璃生產(chǎn)、加工技術的發(fā)展,眼鏡也開始能夠提供更多的功效。17世紀初,伽利略發(fā)明了望遠鏡,對于光學玻璃的性能提出了新的要求。高質量的均質玻璃讓鏡片能夠被更加細致地打磨成多種透鏡,更加精確地矯正視力。時至今日,仍然有極少一部分人還在佩戴玻璃鏡片?,F(xiàn)代用作鏡片材料的玻璃折射率在1.50~1.90之間,阿貝數(shù)在50以上,但沉重、易碎的特性讓玻璃鏡片很難滿足現(xiàn)代人的需要。
20世紀是石油的時代,石油不僅為內燃機和工業(yè)生產(chǎn)提供了近乎無窮的動力,以石油為基礎的化工產(chǎn)業(yè)也蓬勃發(fā)展。從石油中提取成分制成的樹脂材料,因其更好的光學性能、安全加工性和輕薄的物理特性取代了玻璃,在20世紀60到80年代間快速超過玻璃成為眼鏡鏡片的主要材料。在樹脂材料這個豐富的家庭中,眼鏡鏡片材料又有著這樣的“代代相傳”:
最早的樹脂鏡片材料主要是美國 PPG公司研制的ADC(碳酸烯丙基二甘醇酯)材料,也就是我們今天常說的CR-39。ADC樹脂作為鏡片材料的阿貝數(shù)較高,光學性能優(yōu)異。但存在一個很大的缺點,因為其折射率較低,只有1.50,度數(shù)高的鏡片無論如何都難以避免厚重。因此,眾多化學公司一直以來都在以打造更薄的鏡片為目標,致力于開發(fā)替代ADC樹脂的高折射率鏡片材料。
20世紀80年代,市場上開始出現(xiàn)了DAP材料的鏡片。DAP與ADC幾乎同樣輕便、便宜,但同時提高了折射率,有著1.56折射率的DAP材料開啟了中折射率材料的時代。
亞克力
PC
DAP材料的劣勢在于光學性能不夠出色,容易出現(xiàn)色差和偏色,在大量生產(chǎn)時難以進行有效的質量管理,良品率不足。同時,DAP材料的強度不足,鏡片容易碎裂。但是由于其低廉的價格,時至今日,DAP材料仍在亞洲地區(qū)大量使用,中國生產(chǎn)并消費了世界上最多的中折射率鏡片。
PC又稱聚碳酸酯,就是我們日常生活中最為常見的塑料,它在鏡片行業(yè)的應用比較另類。塑料鏡片的最大優(yōu)勢在于抗沖擊性、安全性,護目鏡、防護面具等功能型鏡片都多用塑料制成。
美國有著世界上最為嚴格的FDA抗沖擊測試,所以在美國本土銷售的鏡片大多使用強度最大的塑料。但同時,聚碳酸酯鏡片并不能像其他材料一樣通過固化工藝制成,而是通過注塑工藝制成。注塑的過程是將熔融的塑料利用壓力注進塑料鏡片模具中,冷卻成型得到想要的鏡片。塑料在注塑冷卻過程中難免會出現(xiàn)不均勻的結構,所以注塑成型的鏡片都具有內應力,會影響鏡片的光學性能。PC鏡片在偏光片下容易呈現(xiàn)出彩虹狀的紋理,內應力的現(xiàn)象非常明顯。同時,PC鏡片的阿貝數(shù)只有28,成像清晰度劣勢明顯。
PC鏡片雖然在安全性方面優(yōu)勢突出,但是由于高內應力和低阿貝數(shù)的原因,其在光學性能方面的劣勢也同樣明顯。所以現(xiàn)在除了特定國家的市場之外,PC鏡片的市場份額比較低。
亞克力化學名叫做“PMMA”,屬聚丙烯酸酯類,其優(yōu)點在于成本低廉,方便加工,但是亞克力鏡片的阿貝數(shù)只有32,光學性能較低。此外,由于亞克力材料本身強度較低,所以在抗沖擊性和鏡片抗變形方面存在著比較大的問題。
1987年,日本三井化學推出世界首款聚氨酯系高折射率鏡片材料,取名為MR?系列(意為“三井樹脂”)。MR-8?材料的折射率為1.60,阿貝數(shù)為41,在擁有高折射率、高阿貝數(shù)的同時,也有著極佳的抗沖擊性、柔韌性和易加工能力。用MR-8?材料制成的鏡片不僅更加輕薄,也更加強韌耐用,全面超越了前MR?時代的樹脂材料。
MR-7?和MR-10?材料的折射率達到了1.67,制作高度數(shù)鏡片更為輕薄,其中MR-7?的熱變形溫度為85度,MR-10?為100度。染色性好的MR-7還推薦用于太陽鏡和時尚眼鏡;耐熱性較好的MR-10?在嚴峻的溫度環(huán)境下也能放心使用。
MR-174?的折射率達到1.74,能夠做出極薄的鏡片,適合追求鏡片輕薄以及想購買最高級產(chǎn)品的消費者。時至今日,MR-174?仍然在引領著尖端樹脂鏡片發(fā)展的前沿潮流。?