Современные многофункциональные покрытия очковых линз

Многофункциональные покрытия все больше становятся неотъемлемой частью очковых линз. Покрытия значительно увеличивают потребительские свойства очковых линз – очковые линзы можно дольше носить, они обеспечивают более высокое качество зрения, меньше пачкаются, их легче очищать.

Покупая дорогие очковые линзы сложной конструкции, покупатель вправе рассчитывать на их высокое качество в целом и длительный срок службы. Эти свойства как раз и обеспечивают специальные покрытия очковых линз.

Многофункциональные покрытия очковых линз (МФП) состоят из нескольких слоев (покрытий), выполняющих свои специфические функции. Общее количество слоев в современных МФП бывает больше десяти; покрытия наносятся на одну или обе поверхности очковой линзы. Рассмотрим более детально строение МФП органических линз.
Упрочняющие покрытия очковых линз

Упрочняющие покрытия наносятся на органические очковые линзы для увеличения их стойкости к истиранию (на практике это означает повышение сопротивляемости очковые линзы к образованию царапин). Очковые линзы из самого распространенного полимера CR-39 сами по себе достаточно твердые, и их можно использовать без дополнительного упрочняющего покрытия. Однако высокопреломляющие полимеры и поликарбонат более мягкие, и на изготовленные из них очковые линзы следует наносить упрочняющие покрытия, которые защитят их от образования царапин и значительно увеличат срок их службы.

Для получения упрочняющих покрытий чаще всего применяют специальные лаки, которые наносят на очковую линзу методом погружения или центрифугирования с последующим нагреванием.

При массовом производстве заготовок очковых линз методом литья иногда упрочняющий слой получают одновременно с литьем самой очковой линзы - при полимеризации мономера внутри формы. Этот метод дает более стойкие к истиранию покрытия, но одновременно создает трудности для окрашивания очковой линзы.

Упрочняющие покрытия можно получать внутри вакуумной установки для нанесения просветляющего покрытия. Упрочняющий слой наносится на поверхность очковой линзы первым. Получаемое таким способом покрытие очень прочное, но имеет ряд недостатков и применяется обычно только для CR-39 очковых линз.

Для очковых линз из разных материалов производители используют лаки, имеющие соответствующие показатели преломления.

Следует также отметить, что нанесение упрочняющих (и просветляющих) покрытий снижает ударопрочность очковой линзы (объяснение этого см. ниже). Для повышения ударопрочности, особенно высокопреломляющих очковых линз, некоторые производители наносят специальное покрытие. Этот «ударопрочный» слой располагается между очковой линзой и упрочняющим покрытием.
Просветляющие покрытия очковых линз

Просветляющее (иногда его называют «антирефлексным» или «антибликовым») покрытие применяется для увеличения прозрачности очковой линзы и уменьшения отражения света от ее поверхностей.

Кратко напомним, что в основе действия просветляющих покрытий (ПП) лежит эффект отражения света от поверхности раздела двух оптически прозрачных сред и эффект интерференции световых волн. Волны одинаковой величины, находящиеся в противофазе, взаимно уничтожают друг друга, а совпадающие по фазе – складываются. Если на очковую линзу нанести очень тонкий слой прозрачного материала, то вместо одной поверхности отражения (воздух-материал очковой линзы), мы получим две (воздух-материал слоя, материал слоя-материал очковой линзы). Тогда можно подобрать параметры слоя (толщину, показатель преломления) так, чтобы волны, отраженные от этих двух поверхностей, полностью гасили друг друга.

Для значительного уменьшения отражения света от очковой линзы во всем видимом диапазоне (примерно от 400 до 700 нм) необходимо нанесение нескольких просветляющих слоев (5-7). Нанесение ПП – высокотехнологичный процесс, требующий соблюдения исключительных мер по обеспечению чистоты рабочей среды. Для нанесения ПП применяют специальные установки, внутри которых в условиях вакуума размещают линзы.

На очковые линзы наносят различными методами молекулы веществ, используемых в ПП (в основном, это оксиды кремния, алюминия, циркония, тантала и др.).

Для этого применяют различные технологии: испарение, ионная бомбардировка, плазменная обработка и др. Все эти методы обеспечивают примерно одинаковые оптические характеристики покрытий, однако полученные покрытия могут значительно различаться по механическим свойствам.

Очковые линзы с высококачественными просветляющими покрытиями практически не отражают падающий на них свет. Остаточное отражение у таких очковых линз очень слабое и обычно имеет зеленоватый оттенок. Новое покрытие Neva Secret компании BBGR не имеет никакого оттенка – оно полностью бесцветное.

Как мы уже отмечали, нанесение покрытий значительно влияет на ударопрочность очковой линзы. Это относится и к ПП, нанесенным на органические очковые линзы. Причина этого в том, что покрытия состоят из неорганических материалов, а базовый материал очковой линзы – органический. Поскольку у них разные коэффициенты теплового и механического расширения, то покрытие и сама очковая линза при нагревании или при механической нагрузке будут расширяться в разной степени. Это может приводить к растрескиванию покрытий и разрушению очковой линзы в целом.

Оригинальное решение этой проблемы предложила компания Seiko, выпустившая первую в мире полностью органическую очковую линзу Orgatech. ПП у этой очковой линзы состоит только из органических материалов, поэтому расширение ПП и базового материала очковой линзы будут близкими. В результате очковые линзы гораздо устойчивее к нагреванию и выдерживают большее давление (например, при закреплении очковой линзы в зажиме станка).
Гидрофобные покрытия очковых линз

Важным свойством очковых линз является их способность оставаться чистыми, чтобы максимально пропускать свет. Это особенно важно для очковых линз с просветляющими покрытиями, у которых даже небольшое количество воды или жировых пятен на поверхности значительно ухудшает эффективность ПП, поскольку дополнительные пленки нарушают тонкий механизм просветления. Поэтому пользователи очковыми линзами с ПП иногда жалуются, что их очковые линзы сильнее обычных (без ПП) пачкаются и труднее очищаются. На самом деле, на очковых линзах с ПП загрязнения просто гораздо заметнее. Очковая линза из CR-39 отражает от одной поверхности примерно 4% падающего на нее света (всего около 8%). Этот рассеянный свет маскирует и загрязнения, и царапины на очковой линзе.

Для устранения этих негативных явлений применяют гидрофобные покрытия («гидрофобный» означает «водоотталкивающий»). Механизм действия гидрофобных покрытий двоякий. Во-первых, это улучшение микроструктуры поверхности очковой линзы. Гладкая поверхность очковой линзы под микроскопом выглядит неровной – с пиками и провалами, которые задерживают капли жидкости. Очень тонкие силиконовые пленки заполняют эти неровности, и на поверхности очковой линзы не остается ловушек для капель. Капли жидкости легко скатываются с поверхности очковой линзы.

Во-вторых, гидрофобное покрытие, кроме выравнивания поверхности очковой линзы, уменьшает поверхностное натяжение. Форма капли воды на поверхностях из различных материалов разная. На смачиваемых поверхностях капля расплывается, на гидрофобных – не растекается, уменьшая площадь контакта воды и поверхности. Гидрофобные свойства поверхности характеризуют углом смачивания – углом между поверхностью очковой линзы и каплей в месте контакта. Чем больше угол смачивания, тем меньше смачиваемость поверхности, и тем легче каплям воды с нее скатываться.

Отметим также, что на гидрофобной поверхности воде легче собираться в капли, и поэтому на них вода легче конденсируется. Такие поверхности легче очищаются от сконденсированной на них воды при резких перепадах температуры (особенно, когда зимой в очках входишь в помещение с улицы). Поэтому гидрофобные покрытия очковых линз иногда называют «противозапотевающими».

Гидрофобные поверхности обладают также очищающим эффектом. Если поверхностное натяжение очковой линзы высокое, то вода расплывается по поверхности (угол смачивания маленький). Если поверхностное натяжение очковой линзы низкое, то вода собирается в каплю (угол смачивания большой) и стягивает на себя частицы загрязнений. Такую каплю легко удалить с поверхности очковой линзы вместе с загрязнениями.

Поэтому основная цель при нанесении гидрофобного покрытия состоит в том, чтобы уменьшить поверхностное натяжение поверхности, что приведет к увеличению угла смачивания.

За последние 3 года появились новые покрытия на основе фторсиликонов, у которых угол смачивания для воды увеличился до 112-115°, а для жира – до 70°. Это означает, что поверхность очковой линзы с такими покрытиями становится не только высокогидрофобной, но и липофобной (отталкивающей жиры). Это достигнуто за счет удлинения гидрофобных групп у молекул покрытия. Кроме того, эти покрытия гораздо устойчивее к ультрафиолетовому излучению и механическому истиранию. В настоящее время выпускаются установки, позволяющие наносить гидрофобное покрытие как последний этап нанесения просветляющего покрытия. Можно наносить гидрофобные покрытия в отдельной вакуумной камере после нанесения ПП. Гидрофобные покрытия можно получать и методом погружения очковых линз в специальный раствор. Получаемые таким методом покрытия очень эффективны, но менее долговечны, чем покрытия, наносимые в вакуумной камере.

У большинства современных гидрофобных покрытий примерно одинаковые значения угла смачивания для воды и жира. Однако, если мы протрем линзу с такими покрытиями, то угол смачивания останется выше 100° только лишь у некоторых.

Высококачественные гидрофобные покрытия делают очковые линзы настолько скользкими, что их бывает трудно закрепить для обработки по краю без специальных ухищрений. Различные производители очковых линз решают эту проблему по-разному. Некоторые компании наносят сверху специальный дополнительный слой в рамках единого цикла нанесения многофункционального покрытия. После обработки очковой линзы по краю этот слой легко смывается. Другие фирмы для этой же цели предлагают специальные липкие наклейки на поверхность линз.

В заключении, можно помечтать, что когда-нибудь появятся гидрофобные покрытия очковых линз с углом смачивания 150° и выше, ведь у листа лотоса он равен 180°.

 

Все статьи Адреса и телефоны клиник