鏡片關注點之原材料

鏡片材料必須採用透明的介質，主要有無機材料和有機材料。在我們的日常生活還會碰到一種天然介質水晶鏡片，這是用石英礦磨製成的鏡片。古代有水晶能養顏明目的說法，但事實上水晶的主要成分是二氧化硅（sio2），最大優點是硬性度高且不易受潮，但紫外線及紅外線的透過率較高，而且水晶中密度不均勻，含雜質，有條紋及氣泡等到產生，會形成雙折射現象，從而影響視力。

一、 無機材料--玻璃

玻璃是非常特殊的不定型材料，在常溫下呈現固體，堅硬但易碎，在高溫下具有粘性。 玻璃沒有固定的化學結構，因而沒有確切的熔點。隨著溫度的上升，玻璃材料會變軟、粘性增加，並逐漸由固體變為液體，這種逐漸變化的特性我們稱之為"玻璃狀態"。這一特性意味著玻璃在高溫時可以被加工和鑄型。玻璃材料製成的鏡片具有良好的透光性、表面拋光後更加透明的優點。

（1）普通玻璃材料（1.5和1.6）：折射率為1.523的冕牌玻璃是傳統光學鏡片的製造材料，其中60%~70%為二氧化硅，其餘則由氧化鈣、鈉和硼等多種物質混合。有時也將折射率為1.6的鏡片劃歸普通鏡片。

（2）高折射率玻璃材料：經過後期多年的研究，鏡片製造商已經找到了在提高材料折射率的同時又保持低色散的方法，即在玻璃中加入新的化學元素。

在1975年就生產出了含鈦元素的鏡片，折射率為1.7，阿貝數為41；15年之後又生產出了含鑭元素的鏡片，折射率為1.8，阿貝數為 34；1995年出現折射率為1.9的材料，加入了元素鈮，阿貝數為30，這是目前折射率最高的鏡片材料。雖然採用這些材料所製造的鏡片越來越薄，然而卻沒有減少鏡片的另一重要參數：重量。實際上，隨著折射率的增加，材料的比重也隨之增加，這樣就抵消了因為鏡片變薄而帶來的重量上的減輕。

（3）染色玻璃材料：在玻璃材料中混合入一些具有特殊吸收性質的金屬鹽後會表現出著色的效果，例如：加鎳和鈷（紫色），鈷和銅（藍色），鉻（綠色），鐵，鎘（黃色），金，銅和硒（紅色）等等。這些染色鏡片材料主要應用於大規模地生產平光太陽鏡片或防護鏡片。一些具有特殊過濾性質的淺色材料（棕色、灰色、綠色或粉紅色）也被用於生產屈光矯正鏡片，但像這種鏡片的材料現在的需求並不多，主要原因是由於近視或遠視鏡片的中心厚度與邊緣厚度不同，從而使鏡片的顏色深淺不一致，屈光度越高，顏色差異就越明顯。

（4）光致變色玻璃材料：光致變色現象是通過改變材料的光線吸收屬性，使材料對太陽光強度做出反應的一種性質。它的基本原則是使普通的玻璃（包括塑料光致變色材料）在紫外線輻射的影響下顏色變深，以及在周圍高溫的影響下顏色變淡，這兩個過程是可逆的，而且可能一直存在。這一現象是通過激活在材料中混合的光致變色物質的分子而完成的。1962年出現了第一代光致變色玻璃材料,此後性能不斷得到改良。其主要是在玻璃材料中加入了鹵化銀晶體。這些晶體在紫外線的輻射下起化學反應，使鏡片的顏色變深。第一代光致變色玻璃材料的變色原理是銀原子和氯原子之間的一種電子交換，通過氯化銀和周圍的環境來表現。在沒有光線的條件下，氯化銀呈離子態，因銀離子是透明的，所以鏡片也是透明的；而在紫外線輻射下，不穩定電子離開了氯離子，與銀離子結合為金屬銀並吸收光，鏡片則變深。當紫外線輻射減弱，移動電子離開銀原子返回氯原子，鏡片逐漸恢復了原先的清澈狀態。對一般的光致變色玻璃，變色同時也受到溫度的控制，在光照度不變時，溫度越低則顏色越深。光致變色材料大多是灰色和棕色的，俗稱灰變和茶變，其它的顏色也可以通過專門的工藝達到。所有的眼鏡片，包括熔化雙焦點鏡片、漸進鏡片都可以使用光致變色材料製造。近年來，光致變色樹脂鏡片的發展較快，材料在不斷改良，其折射率已不再局限於1.50。

二、 有機材料

有機材料可以分為兩大類：熱固性材料，具有加熱後硬化的性質，眼鏡片大部分以這種材料為主，如CR-39（1.50）。熱塑性材料，具有加熱後軟化的性質，尤其是適合熱塑和注塑，聚碳酸酯PC就是這種材料。

（1）熱固性材料

1）普通樹脂材料：（CR-39）

學名碳本酸丙烯乙酸，或稱烯丙基二甘醇酸脂（Dially Glycol　Carbonates），是應用最廣泛的生產普通樹脂鏡片的材料。它於四十年代被美國哥倫比亞公司的化學家發現，是美國空軍所研製的一系列聚合物中的第39號材料，因此，被稱為CR-39（哥倫比亞樹脂第39號）。CR-39被用於生產眼用矯正鏡片是在1955~1960年，是第一代的超輕、抗衝擊的樹脂鏡片。CR-39作為一種熱固性材料，單體呈液態，在加熱和加入催化劑的條件下聚合固化。聚合是一個化學反應，即由幾個相同分子結構的單體組成的一個新的聚合體分子，具有不同的長度和性質。作為光學鏡片，CR-39材料性質的參數十分適宜：折射率為1.5（接近普通玻璃鏡片）、密度1.32（幾乎是玻璃的一半）、阿貝數為58~59（只有很少的色射）、抗衝擊、高透光率，可以進行染色和鍍膜處理。它主要的缺點是耐磨性不及玻璃，需要鍍抗磨損膜處理。樹脂鏡片可採用模式壓法加工鏡片表面的曲率，因此很適用於非球面鏡片的生產。

2）中高折射率樹脂材料：大部分的中折射率和高折射率材料都是熱固性樹脂，其發展非常迅速。它們的折射率可以使用以下任意一種技術來增加：改變原分子中電子的結構，例如：引入苯環結構；在原分子中加入重原子，諸如鹵素（氯、溴等）或硫。與傳統CR-39相比，用中高折射率樹脂材料製造的鏡片更輕、更薄。它們的比重與CR-39大體一致（在1.20到1.40之間），但色散較大（阿貝數45），抗熱性能較差，然而抗紫外線較佳，同時也可以染色和進行各種系統的表面鍍膜處理。使用這些材料的鏡片製造工藝與CR-39的製造原理大體一致。現在1.67的樹脂材料已廣泛流行，而且像1.76的樹脂材料也已在市場上有銷售。視光業的專業人員正不斷研製開發新材料，改良原有材料，以期樹脂材料在將來獲得更好的性能。

3）染色樹脂材料：用於製造太陽眼鏡鏡片的基本上都是聚合前加入染料而製成的，特別適合大批量製造各色平光太陽鏡片，同時在材料中加入可吸收紫外線的物質。現在的技術即是使用浸泡在溶有有機色素的熱水中，常用的染料有紅色、綠色、黃色、藍色、灰色、和棕色，根據需求可任意調染，顏色的深淺也可以控制，可以將整片鏡片染色成一種顏色，也可以染成逐漸變化的顏色，例如鏡片上部深色，往下逐漸減淺，即俗稱的雙色或漸進色。有機材料的出現，解決了屈光不正者配戴太陽眼鏡的問題。

4）光致變色樹脂材料：第一代光致變色樹脂鏡片大約出現在1986年，但是直到1990年第一代Transition鏡片面市後，它才真正開始普及。光致變色效果是在材料中加入了感光的混合物而獲得的，在特殊波段的紫外線輻射作用下，這些感光物質的結構發生變化，改變了材料的吸收能力。這些混合物與的結合主要有兩種方法：在聚合前與液態單體混合，或在聚合後滲入材料中（Transition鏡片就採用後一種方法）。光致變色樹脂鏡片採用幾種光致變色物質，在最後的製造中使這些不同的變色效果結合起來，這使得鏡片變色不但迅速，而且不完全受溫度的控制。這種新型的光致變色樹脂鏡片已於1993年投放市場，這種鏡片採用樹脂材料作片基，用滲透法在鏡片的凸面滲透了一層光致變色材料，然後再鍍上一層抗磨損膜，起保護和耐磨作用。這項工藝技術可以使鏡片的變色不會隨屈光度數的加深而出現鏡片中央與周圍深淺不一的情況，彌補了玻璃變色的不足。再加上片基是樹脂材料，輕且抗衝擊，所以這種鏡片特別適合用於各種屈光不正者使用。

（2）熱塑性材料（聚碳酸酯，POLYCARBONATE，簡稱PC）

熱塑性材料如PMMA早在五十年代就被首次用於製造鏡片，但是由於受熱易變形及耐磨性較差的缺點，很快就被CR－39所替代。然而今天，聚碳酸酯的發展將熱塑性材料帶回了鏡片領域，並被視光業專業人士認可為21世紀的主導鏡片材料。實際上，聚碳酸酯也不是一種新材料，它大約在1995年就被發現了，但真正在視光領域的使用僅僅是近幾年，它在歷經了數年的研製和多次的改進之後尤其是應用於CD產業，其光學質量可以和其它鏡片材料相媲美。聚碳酸酯是直線形無定型結構的熱塑聚合體，具有許多光學方面的優點：出色的抗衝擊性（是CR－39的10倍以上），高折射率（ne=1.591,nd=1.586),非常輕（比重＝1.20g/立方厘米），100%抗紫外線（385nm),耐高溫（軟化點為140 °C/280 °F）。聚碳酸酯材料也可進行系統的鍍膜處理。它的阿貝數較低（Ve=31,Vd=30),但在實際中對配戴者並沒有顯著的影響。在染色方面，由於聚碳酸酯材料本身不易著色，所以大多通過可染色的抗磨損膜吸收顏色。

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阿叔的補充：

1． 此篇文章寫的很詳細，但年份應該有些早，所以有很多篇幅介紹了玻璃鏡片，其實阿叔認為如果沒有特別的偏好，我們還是選擇熱固性的中高折射率鏡片為主，因為現在的鏡架做的也都比較精緻，比較細巧，本身也不適合玻璃材料的加工，其次經常戴眼鏡的人也怕眼鏡重，鼻子上會有很深的印子。同時玻璃的安全性也比較差，一旦碎了容易造成二次傷害。

2． 關於怎麼選擇折射率，現在大家一直都很糾結阿貝數等細節問題。根據GB10810的標準，我們國家眼鏡用材料的阿貝數標稱值是30~60的範圍，也就是說在比較保守的情況下限定的這個範圍，通俗點來講，眼睛幾乎察覺不到這個區間里的變化。舉個例子，大家買車的時候，可能會更關注發動機，底盤，性能以及價格，而並不是它的擋風玻璃是康寧的還是旭硝子的一樣，即阿貝數不是一個選項，選擇折射率要根據自己的實際經濟狀況，眼睛度數的深淺，以及便於相應鏡架加工等。

3． 我對各個折射率的簡單評價：（個人標準不代表廣大同行業者）

1.50——適合度數比較低的人群。我覺得它最合理的存在方式就是針對那些沒有近視，但出現老花眼的人群第一次配老花鏡，最經濟的方式就是配一副單加硬不加膜的1.50鏡片的老花鏡，非常耐用。

1.56——適合200到400的人群，材料較硬也比較脆，所以不能做無框鏡架，由於1.56的量在整個光學鏡片結構中佔有量最大，所以各個廠家的質量也是層次不齊，總的來說，1.56材料的膜層貼合度不如更高折射率的材料，即相對更高折射率的材料，1.56更容易磨損和脫膜；

1.60——適合600度以內的人群，材料有一定的韌性，分為PC材質（1.591）和MR-8材質，做無框首選PC，視覺效果MR-8略優於PC。厚度適中，價格適中，未來會逐漸取代1.56；

1.67——適合800度以內的人群，各方面性能和1.60差不多，厚度其實也沒差很多，選擇主要看價格是否能接受；

1.74——適合1000度以內的人群，在2006年之前是最薄的鏡片，材料很厚重，確實相對1.60要薄很多。

1.76——適合對眼鏡有比較高要求的人群，最高折射率，最薄的鏡片，對應的膜層也是含有氟化物的超級發水膜升級版，從原料到設計再到膜層，都選用了最高的標準。