Kanta Polikarbonat Bahan: Profil Polikarbonat

 

 

Polikarbonat (PC), diklasifikasikan sebagai polimer termoplastik berprestasi tinggi-dengan formula molekul (C₁₆H₁₄O₃)n, mewakili salah satu perkembangan paling berbangkit dalam teknologi kanta oftalmik sejak penggunaannya untuk aplikasi cermin mata pada awal 1980-an. Diperolehi daripada pempolimeran bisphenol A dengan fosgen (COCl₂) atau difenil karbonat, bahan ini mempamerkan indeks biasan 1.586, graviti tentu 1.20 g/cm³, dan nilai Abbe sebanyak 30-ciri yang meletakkannya dengan jelas dalam hierarki bahan optik yang boleh dicirikan semula manakala kedua-dua hierarki bahan optik yang tidak boleh ditanda semula dan dibentangkan secara serentak. aplikasi pembetulan.

Sambungan Aeroangkasa Tiada Siapa Bercakap Cukup

Oleh itu, inilah perkara tentang polikarbonat yang mendapat perhatian dalam kebanyakan perbincangan optik. Bahan ini tidak memulakan kehidupannya dalam makmal cermin mata. Tak dekat pun.

Kompaun itu ditemui secara bebas oleh penyelidik di Bayer di Jerman dan General Electric di Amerika Syarikat pada tahun 1953. Pengeluaran komersial bermula lima tahun kemudian. Tetapi cermin mata? Itu datang jauh, lama kemudian.

Apa yang berlaku di antara sebenarnya agak liar. NASA memerlukan sesuatu yang telus yang boleh menangani keadaan kejam di angkasa-turun naik suhu yang melampau, kesan mikrometeorit, kerja-kerja itu. Polikarbonat menjadi bahan-untuk visor topi keledar angkasawan semasa misi Apollo. Cermin depan pesawat ulang-alik. Kanopi jet pejuang. Bahan itu benar-benar melindungi penglihatan orang pada kelajuan 17,500 batu sejam di orbit Bumi rendah sebelum ia pernah membetulkan rabun sesiapa pun.

Menjelang tahun 1978, kanta mata penglihatan tunggal pertama memasuki pasaran. Industri optik akhirnya berjaya.

Mengapa Rintangan Kesan Lebih Penting Daripada Yang Anda Fikirkan

Nombor di sini benar-benar mengagumkan. Polikarbonat memberikan kira-kira sepuluh kali rintangan hentaman plastik CR-39 standard. Beberapa ujian telah menunjukkan kanta ini boleh menahan bola yang bergerak pada kelajuan 135 batu sejam tanpa berkecai.

Tetapi di sinilah ia menjadi menarik. Sifat yang sama yang menjadikan polikarbonat hampir tidak boleh dipecahkan-fleksibiliti molekulnya-mencipta kelemahan terbesarnya. Bahannya lembut. Lembut sungguh, sebenarnya. Jatuhkan kanta polikarbonat dan ia akan melantun. Seret kunci kereta anda ke atasnya dan anda mendapat calar kekal.

Itulah sebabnya hampir setiap kanta PC dihantar dengan salutan keras yang telah digunakan. Industri mempelajari pelajaran ini dengan cepat.

Untuk cermin mata kanak-kanak, memang tiada perdebatan. Persatuan Optometrik Amerika dan kebanyakan pengamal penjagaan mata tidak akan mempertimbangkan untuk mengesyorkan apa-apa lagi untuk kanak-kanak di bawah enam belas tahun. Begitu juga dengan pesakit monokular-sesiapa sahaja yang kehilangan penglihatan yang ketara pada sebelah mata. Pengiraan risiko tidak menyokong penggunaan bahan yang lebih rapuh.

Masalah Nilai Abbe

Baiklah, di sinilah polikarbonat menerima kritikan yang sah.

Nombor Abbe mengukur berapa banyak bahan menyebarkan cahaya ke dalam panjang gelombang komponennya. Nombor yang lebih tinggi bermakna kurang penyimpangan kromatik-kurang pinggiran pelangi di sekeliling sumber cahaya, penglihatan persisian lebih tajam, kurang jumbai warna apabila anda melihat melalui tepi kanta anda.

Kaca mahkota berada pada 58.5. Skor plastik CR-39 59.3. Trivex menguruskan 43-45.

Polikarbonat? 30. Mati terakhir antara bahan kanta biasa.

Adakah ini penting dalam amalan? Secara jujur, ia bergantung. Kebanyakan pemakai dengan preskripsi di bawah ±4.0 diopter tidak pernah perasan. Penyimpangan kromatik hanya menjadi ketara apabila kelihatan di luar paksi-dan kajian mencadangkan 80% pergerakan mata kekal dalam 20 darjah titik penetapan. Anda akan menolehkan kepala anda sebelum anda mencecah zon bermasalah.

Tetapi bagi pesakit yang mempunyai preskripsi yang lebih kuat-terutamanya yang melebihi ±6.0-herotan optik boleh menjadi benar-benar menjengkelkan. Sesetengah orang menyesuaikan diri. Banyak jangan. Saya telah membaca akaun daripada pakar optik yang menerangkan pesakit yang tidak boleh bertolak ansur dengan polikarbonat pada mana-mana peringkat preskripsi, walaupun itu agak jarang berlaku.

Pembuatan: Suntikan lwn. Acuan Tuang

Proses pengeluaran lebih penting daripada kebanyakan orang sedar.

Kanta polikarbonat dibuat melalui pengacuan suntikan. Bahan mentah tiba sebagai pelet pepejal kecil. Ini dipanaskan sehingga cair, kemudian ditembak di bawah tekanan besar ke dalam acuan ketepatan. Penyejukan berlaku dengan pantas. Kanta siap boleh muncul dalam beberapa minit.

Kelajuan ini menjelaskan mengapa kanta PC kekal berpatutan walaupun spesifikasi teknikalnya. Pengeluaran volum yang tinggi-menurunkan kos.

Bezakan ini dengan Trivex, yang menggunakan acuan tuang-proses yang lebih perlahan di mana monomer berasaskan uretana cecair-dituangkan ke dalam acuan dan pada dasarnya dibakar sehingga ia ditetapkan. Masa pengawetan yang dilanjutkan menghasilkan pengagihan tegasan yang lebih seragam di seluruh kanta, yang sebahagiannya menyumbang kepada kejelasan optik unggul Trivex.

Situasi Perlindungan UV

Satu kelebihan tulen yang tidak mendapat asterisk: polikarbonat menyekat sinaran UV secara semulajadi. Tiada salutan diperlukan. Tiada rawatan tambahan. Baru... terbina dalam.

Bahan ini menyerap hampir semua perkara di bawah 380 nanometer. UVA, UVB-tidak penting. Ini bukan tambahan pemasaran-; ia adalah sifat asas struktur polimer.

CR-39 dan kaca mahkota kedua-duanya memerlukan rawatan khas untuk mencapai perlindungan UV yang setanding. Itu adalah langkah pembuatan tambahan, kos tambahan dan titik tambahan potensi kegagalan.

Bila TIDAK Menggunakan Polikarbonat

Preskripsi yang kuat melebihi ±4.0 diopter menimbulkan masalah. Ketebalan kanta meningkat cukup sehingga kelebihan berat mula hilang, dan penyimpangan kromatik menjadi lebih ketara.

Bahan-indeks tinggi (1.67, 1.74) lebih bermakna di sini. Ya, harganya jauh lebih tinggi. Ya, rintangan hentaman mereka tidak sepadan dengan PC. Tetapi bagi seseorang yang menjalankan preskripsi -8.00, penambahbaikan estetik dan optik biasanya membenarkan pertukaran itu.

Juga patut disebut: bingkai polikarbonat dan asetat tidak berfungsi dengan baik bersama-sama. Sesuatu tentang interaksi kimia antara bahan. Kebanyakan pengeluar mengesyorkan bingkai plastik atau logam yang disuntik.

Dan mewarna? Macam pening kepala dengan PC. Bahan tidak menerima pewarna semudah CR-39. Jika pesakit secara khusus mahukan warna kecerunan atau warna fesyen pada kanta mereka, polikarbonat mungkin bukan pilihan yang tepat.

Rekaan Penggerudian dan Tanpa Rimless

Ini mengejutkan saya apabila saya mula-mula mempelajarinya, tetapi polikarbonat sebenarnya berfungsi dengan baik untuk bingkai tanpa bingkai dan separa-tanpa bingkai. Kekuatan tegangan bahan tahan retak di sekeliling lubang gerudi jauh lebih baik daripada kaca atau plastik standard.

Kuncinya ialah teknik. Burr tajam, kelajuan rendah, tekanan minimum. Pakar optik yang tergesa-gesa melalui proses penggerudian berakhir dengan kanta retak. Mereka yang mengambil masa mereka mendapat tunggangan bersih yang tahan selama bertahun-tahun.

Trivex juga boleh mengendalikan penggerudian, tetapi kekuatan tegangan polikarbonat yang lebih tinggi memberikan kelebihan di sini.

Dwirefringence dan Corak Tekanan

Tegasan dalaman mewujudkan pembiasan berganda. Kadangkala anda akan melihat ini sebagai corak pelangi atau herotan visual apabila melihat melalui kawasan tertentu pada kanta PC.

Puncanya adalah pelbagai. Ketidakkonsistenan pembuatan. Memaksa kanta bersaiz besar ke dalam bingkai. Lebih-skru mengetatkan pada pelekap gerudi. Malah menghalang kanta untuk ditepi sebelum pelekat sembuh sepenuhnya boleh menyebabkan tekanan.

Dalam praktiknya, perbezaan kuasa daripada birefringence walaupun dalam kanta polikarbonat yang sangat ditekankan biasanya mengukur sekitar 0.002 diopter untuk preskripsi ±5.00. ketara? Jarang-jarang. Boleh diukur dengan peralatan yang betul? betul-betul.

Salutan permukaan agak menimbulkan masalah. Rawatan anti-pantulan dan salutan keras semestinya lebih rapuh daripada substrat, yang boleh menguatkan-masalah berkaitan tekanan.

Pertandingan

Trivexsepadan dengan kebanyakan kekuatan polikarbonat sambil menawarkan optik yang jauh lebih baik (Abbe 43 lwn. 30). Ia juga lebih kurang 8% lebih ringan. Kelemahan: kos yang lebih tinggi, ketersediaan terhad dalam beberapa reka bentuk progresif, dan sebenarnyakurangrintangan hentaman setelah salutan digunakan. Trivex tidak bersalut dan polikarbonat tidak bersalut berprestasi serupa dalam ujian impak, tetapi kanta dunia-sebenar mempunyai salutan.

CR-39kekal sebagai standard untuk kualiti optik tulen pada titik harga yang boleh diakses. Nilai Abbenya 59.3 menghasilkan penglihatan yang paling jelas antara bahan plastik. Tetapi ia berkecai. Tidak selalu, tetapi cukup kerap sehingga tiada pengamal yang bertanggungjawab mengesyorkannya untuk kanak-kanak aktif atau aplikasi keselamatan industri.

Plastik{0}}indeks tinggi(1.60+) menghasilkan profil yang lebih nipis untuk preskripsi yang kuat. Mereka menyekat UV. Mereka kelihatan lebih baik secara kosmetik. Kosnya juga jauh lebih tinggi dan tidak dapat menandingi rintangan hentaman polikarbonat.

kacamenawarkan rintangan calar terbaik dan kejelasan optik bagi mana-mana bahan kanta. Ia juga berat, mudah pecah dan semakin sukar untuk diperoleh di banyak pasaran.

Siapa Sebenarnya Paling Mendapat Manfaat

Kanak-kanak. noktah. Gabungan rintangan hentaman, perlindungan UV dan harga yang agak berpatutan menjadikan polikarbonat pilihan lalai untuk cermin mata kanak-kanak.

Atlet dan pekerja luar mewakili satu lagi demografi yang jelas. Sesiapa sahaja yang aktiviti hariannya melibatkan potensi bahaya mata harus mempertimbangkan dengan serius kanta PC.

Pesakit monokular menghadapi risiko unik yang menjadikan bahan tahan-pecah pada dasarnya tidak-boleh dirunding. Apabila anda hanya mempunyai satu mata yang berfungsi, melindunginya menjadi yang paling penting.

Dan secara jujur? Banyak orang dewasa setiap hari dengan preskripsi sederhana sesuai dengan polikarbonat. Kompromi optik wujud, tetapi ia cukup halus sehingga kebanyakan pemakai tidak pernah melihatnya.

Salutan dan Penambahbaikan

Kot keras-tahan calar pada asasnya adalah wajib. Kebanyakan pengeluar menggunakannya secara automatik sekarang.

Salutan anti-pantulan membantu dengan ketara dengan pantulan permukaan yang boleh dihasilkan oleh indeks biasan polikarbonat yang agak tinggi. Mereka juga mengurangkan artifak visual daripada penyimpangan kromatik kepada tahap tertentu.

Penapisan cahaya biru telah menjadi popular baru-baru ini, walaupun bukti untuk faedahnya masih dipertikaikan. Salutan berfungsi; sama ada mereka mencapai sesuatu yang bermakna secara klinikal adalah persoalan lain sepenuhnya.

Rawatan fotokromik tersedia untuk kanta PC, membolehkan mereka menjadi gelap dalam cahaya matahari. Prestasi berbeza mengikut jenama dan formulasi.

Beberapa Nombor Yang Perlu Diingati

Trivex menang pada berat badan. CR-39 menang pada optik. Kaca menang pada rintangan calar. Polikarbonat menang dalam perlindungan dan nilai impak.

Garis Bawah

Polikarbonat tidak sempurna. Penyimpangan kromatiknya mengganggu sesetengah pemakai. Permukaan lembut memerlukan lapisan pelindung. Preskripsi yang kuat menolak hadnya.

Tetapi untuk keselamatan-aplikasi kritikal-kaca mata kanak-kanak, cermin mata sukan, cermin mata keselamatan industri, pelekap tanpa bingkai-bahan itu telah memperoleh kedudukan dominannya. Perkara yang sama yang melindungi mata angkasawan semasa misi Apollo masih mewakili salah satu pilihan paling praktikal untuk pembetulan penglihatan setiap hari.

Industri terus membangunkan alternatif. Trivex menawarkan penambahbaikan optik. Bahan-indeks tinggi memberikan profil yang lebih nipis. Polimer baru muncul dari makmal penyelidikan secara berkala.

Tiada satu pun daripada mereka telah menggantikan polikarbonat daripada peranan utamanya. Lima puluh-tahun tambah selepas pengenalan komersial, ia kekal sebagai tenaga kerja optik-tahan impak.