ポリカーボネートレンズ素材: ポリカーボネートプロファイル

 

 

ポリカーボネート(PC)分子式 (C₁₆H₁₄O₃)n を持つ高性能熱可塑性ポリマーとして分類されるこのレンズは、1980 年代初頭に眼鏡用途に採用されて以来、眼科用レンズ技術の最も重要な発展の 1 つを表しています。ビスフェノール A とホスゲン (COCl2) またはジフェニルカーボネートの重合から得られるこの材料は、屈折率 1.586、比重 1.20 g/cm3、およびアッベ値 30 の特性を示し、光学材料階層内で明確に位置づけられると同時に、視力矯正用途に対して顕著な利点と顕著な制限の両方を示します。

航空宇宙とのつながりについては誰も十分に語っていません

ここで、ほとんどの光学関連の議論で無視されているポリカーボネートについて説明します。この素材は眼鏡研究所で誕生したわけではありません。近くもない。

この化合物は、1953 年にドイツのバイエルと米国のゼネラル エレクトリックの研究者によって独自に発見されました。商業生産は 5 年後に開始されました。でもメガネ？それはずっと後になってからのことだった。

その間に起こったことは、実際にはかなりワイルドなものです。 NASA は、極端な温度変動、微小隕石の衝突、作業などの宇宙の過酷な条件に対処できる透明なものを必要としていました。-ポリカーボネートは、アポロ計画中の宇宙飛行士のヘルメット バイザーの主力素材となりました。-スペースシャトルのフロントガラス。戦闘機のキャノピー。この物質は、近視を矯正する以前から、地球低軌道上を時速 17,500 マイルで人々の視力を文字通り保護していました。

1978 年までに、最初の単焦点眼科レンズが市場に登場しました。光学産業もようやく盛り上がってきました。

耐衝撃性が想像以上に重要な理由

ここでの数字は本当に印象的です。ポリカーボネートは、標準の CR-39 プラスチックの約 10 倍の耐衝撃性を実現します。いくつかのテストでは、これらのレンズが時速 135 マイルで移動するボールに飛散することなく耐えられることが示されています。

しかし、ここからが興味深いところです。ポリカーボネートをほぼ壊れにくくするのと同じ特性-分子の柔軟性-が最大の弱点を生み出します。素材は柔らかいです。実際、信じられないほど柔らかい。ポリカーボネート製のレンズを落とすと跳ね返ります。車のキーをドラッグすると、永久的な傷がついてしまいます。

そのため、事実上すべての PC レンズは、すでにハード コーティングが施された状態で出荷されます。業界はこの教訓をすぐに学びました。

子供用メガネについては、議論の余地はありません。米国検眼協会とほとんどの眼科医療従事者は、16 歳未満の子供に他のものを推奨することさえ考えていません。単眼患者にも同じことが当てはまります-片目の視力を大幅に失った人。リスク計算では、より壊れやすい材料の使用はサポートされていません。

アッベ値の問題

さて、ここでポリカーボネートが正当な批判を受けることになります。

アッベ数は、材料が光をその構成波長にどれだけ分散させるかを測定します。数値が大きいほど、色収差が少なくなります。-光源の周囲の虹縞が少なくなり、周辺視野がより鮮明になり、レンズの端を通して見たときの色のにじみが少なくなります。

クラウンガラスは58.5にあります。 CR-39 プラスチックのスコアは 59.3 です。トライベックスは43勝45敗をなんとかする。

ポリカーボネート？ 30. 一般的なレンズ素材の中では最下位。

これは実際に問題がありますか?正直なところ、それは状況によります。 ±4.0 ジオプトリー未満の処方箋を持つ装用者のほとんどは、気付かないでしょう。色収差は、軸から大きく外れて見える場合にのみ顕著になります。研究によると、いずれにしても目の動きの 80% は固視点から 20 度以内に留まります。-問題のあるゾーンに到達する前に、頭を向けることになります。

しかし、強い度数を持つ患者にとって、{0}特に±6.0 を超える患者にとっては、光学歪みが非常に煩わしいものになる可能性があります。適応する人もいます。そうでない人もたくさんいます。どのような処方レベルであってもポリカーボネートに耐えられない患者について説明している眼鏡店の話を読んだことがありますが、これは比較的まれなことです。

製造: 射出成形 vs. 鋳造成形

生産プロセスは、ほとんどの人が思っている以上に重要です。

ポリカーボネートレンズは射出成形で作られます。原料は小さな固体ペレットとして到着します。これらは溶融するまで加熱され、その後、大きな圧力の下で精密金型に注入されます。冷却は急速に起こります。完成したレンズは数分で完成します。

この速度は、PC レンズが技術仕様にもかかわらず比較的手頃な価格であり続けている理由を説明しています。大量生産によりコストが削減されます。-

これを Trivex と比較してください。Trivex では、注型成形を使用します。このプロセスは、液体のウレタン ベースのモノマーを型に流し込み、硬化するまで基本的に焼き上げるゆっくりとしたプロセスです。{0}硬化時間を延長することで、レンズ全体に均一な応力分布が生成され、これが Trivex の優れた光学的透明性の一部となっています。

紫外線対策の状況

アスタリスクが付いていない本当の利点の 1 つは、ポリカーボネートが本質的に紫外線をブロックすることです。コーティングは必要ありません。追加の治療はありません。ただ…組み込まれています。

この材料は、実質的に 380 ナノメートル未満のあらゆるものを吸収します。 UVA、UVB-は関係ありません。これはマーケティング用のアドオンではありません。-それはポリマー構造の基本的な特性です。

CR-39 とクラウン ガラスは両方とも、同等の UV 保護を実現するには特別な処理が必要です。これは、余分な製造ステップ、余分なコスト、そして潜在的な障害点をさらに増やすことになります。

ポリカーボネートを使用してはいけない場合

±4.0 ジオプトリを超える強い処方は問題を引き起こします。レンズの厚さが厚くなると、重量の利点が失われ始め、色収差がより顕著になります。

ここでは、高指数マテリアル（1.67、1.74）の方が合理的です。-はい、かなり高価です。はい、耐衝撃性は PC に匹敵しません。しかし、-8.00 の処方箋を使用している人にとっては、美的および視覚的な改善により、通常はトレードオフが正当化されます。

また、言及する価値があるのは、ポリカーボネートとアセテートのフレームは相性が悪いということです。材料間の化学的相互作用に関するものです。ほとんどのメーカーは、代わりに射出成形プラスチックまたは金属フレームを推奨しています。

そして着色？ PCだとちょっと頭が痛いです。この素材は CR-39 ほど染料を受け入れません。患者がレンズにグラデーションの色合いやファッションカラーを特に望んでいる場合、ポリカーボネートはおそらく正しい選択ではありません。

穴あけおよびリムレス設計

初めて知ったときは驚きましたが、実際、ポリカーボネートはリムレス フレームやセミリムレス フレームに美しく機能します。{0}この材料の引張強度は、ガラスや標準的なプラスチックよりもはるかに優れており、ドリル穴の周囲での亀裂に対する耐性が優れています。

鍵となるのはテクニックです。鋭いバリ、低速、最小限の圧力。眼鏡士が穴あけのプロセスを急いで行うと、レンズにひびが入ってしまいます。時間をかけて取り組む人は、何年も持ちこたえるきれいなマウントを手に入れることができます。

Trivex も穴あけ加工に対応できますが、ポリカーボネートの高い引張強度により、ここでは優位性が得られます。

複屈折と応力パターン

内部応力により複屈折が発生します。 PC レンズの特定の領域を通して見ると、これが虹のパターンや視覚的な歪みとして表示されることがあります。

原因はさまざまです。製造上のばらつき。特大のレンズをフレームに無理やり押し込む。ドリルマウントのネジを締めすぎている。-接着剤が完全に硬化する前に、エッジングのためにレンズをブロックしてもストレスがかかる可能性があります。

実際には、大きな応力がかかったポリカーボネートレンズであっても、複屈折による度数の差は、通常、±5.00 の処方の場合、約 0.002 ジオプトリとなります。注目すべき？めったに。適切な機器があれば測定可能ですか?絶対に。

表面コーティングは問題を多少複雑にします。反射防止処理とハード コーティングは必然的に基板よりも脆くなり、応力に関連した問題が増幅される可能性があります。-

競争

トリベックスポリカーボネートの長所のほとんどに匹敵し、大幅に優れた光学性能を提供します（アッベ 43 対 . 30）。約8%も軽くなりました。欠点: コストが高く、一部の先進的なデザインでは入手が限られており、実際には少ないコーティングを施すと耐衝撃性が向上します。コーティングされていない Trivex とコーティングされていないポリカーボネートは衝撃試験では同様の性能を発揮しますが、実際のレンズにはコーティングが施されています。-

CR-39純粋な光学品質を手頃な価格で提供する標準であり続けます。アッベ値 59.3 はプラスチック素材の中で最も鮮明な視界を生み出します。しかし、それは砕け散ります。常にではありませんが、責任ある専門家が活動的な子供や産業安全用途に推奨しないことがよくあります。

高-指数のプラスチック(1.60+) は、強い処方用に薄いプロファイルを生成します。紫外線をブロックします。見た目も良くなります。また、コストも大幅に高くなり、ポリカーボネートの耐衝撃性に匹敵することはできません。

ガラスあらゆるレンズ素材の中で最高の耐傷性と光学的透明性を実現します。また、重くて壊れやすく、多くの市場での調達がますます困難になっています。

実際に最も恩恵を受けるのは誰ですか

子供たち。フルストップ。耐衝撃性、UV 保護、比較的手頃な価格の組み合わせにより、ポリカーボネートは小児用メガネのデフォルトの選択肢となっています。

スポーツ選手や屋外労働者も、もう 1 つの明らかな人口統計を表しています。日常生活で目に危険をもたらす可能性がある人は、PC レンズを真剣に検討する必要があります。

単眼患者は、耐飛散性素材を基本的に交渉の余地のないものにする特有のリスクに直面しています。{0}{1}機能する目が片方しかない場合、それを保護することが最も重要になります。

正直に言うと？適度な度数を持つ日常的な大人の多くは、ポリカーボネートと完璧に相性が良いです。光学的な妥協点は存在しますが、ほとんどの着用者には気づかれないほど微妙なものです。

コーティングと強化

傷つきにくいハードコートは基本的に必須です。-現在、ほとんどのメーカーはこれを自動的に適用しています。

反射防止コーティングは、ポリカーボネートの比較的高い屈折率によって生じる表面反射を大幅に軽減します。{0}}また、色収差による視覚的なアーチファクトもある程度軽減されます。

ブルーライトフィルタリングは最近人気が高まっていますが、その利点についての証拠にはまだ議論があります。コーティングは機能します。彼らが臨床的に意味のある何かを達成するかどうかは、まったく別の問題です。

PC レンズにはフォトクロミック処理が施されており、太陽光の下でレンズが暗くなります。性能はブランドや配合によって異なります。

覚えておく価値のあるいくつかの数字

重量ではトライベックスが勝ちます。 CR-39は光学系で勝利を収めています。耐傷性ではガラスが勝ります。ポリカーボネートは衝撃保護と価値の点で優れています。

結論

ポリカーボネートは完璧ではありません。その色収差は一部の着用者を悩ませます。柔らかい表面には保護コーティングが必要です。強力な処方箋はその限界を押し広げます。

しかし、安全性が{0}}重要な用途-子供用メガネ、スポーツ ゴーグル、産業用安全メガネ、リムレス マウント-では、この素材が優位な地位を獲得しています。アポロ計画中に宇宙飛行士の目を保護したものと同じものが、今でも日常の視力矯正に最も実用的な選択肢の 1 つとなっています。

業界は代替品の開発を続けています。 Trivex は光学的な改善を提供します。高-屈折率の材料により、より薄いプロファイルが得られます。新しいポリマーが定期的に研究室から生まれます。

それらのどれも、ポリカーボネートをその中心的な役割から置き換えるものではありません。商用導入から 50 年以上経った今でも、耐衝撃性光学部品の主力製品であり続けています。-