眼镜片镀膜——耐磨损膜(俗称加硬膜)
眼镜片在日常使用中会造成镜片磨损,例如不干净的镜布擦拭镜片上的灰尘,容易在镜片表面产生划痕。与玻璃镜片相比,有机材料的耐磨性较差,更容易产生划痕。通过显微镜,我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为两种,一是由小砂砾产生的划痕,浅而细小,戴镜者不容易察觉;另一种是由较大砂砾产生的划痕,深且周边粗糙,如果正好位于中心区域则会影响视力。
一、技术发展
- 20世纪70年代初,当时认为玻璃镜片不易磨损是因为硬度高,而有机镜片则太软容易磨损。因此将石英材料在真空条件下镀在有机镜片表面,形成一层非常硬的耐磨损膜,但由于其热涨系数与片基材料的不匹配,导致膜层脆裂且容易脱膜,耐磨损效果不理想。
- 20世纪80年代后期,研究人员发现磨损产生的机理不仅仅与硬度相关,膜层材料还具有“硬度/形变”的双重特性,即有些材料的硬度较高,但变形较小,而有些材料硬度较低,但变形较大。因此,研究人员采用浸泡工艺法,在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。
- 20世纪90年代后期,研究发现,树脂镜片片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的差别,因此认为耐磨损膜层应该镀在这两者之间,从而解决树脂镜片表面镀上减反射膜后的耐磨性变差的问题,耐磨损膜材料的硬度应介于减反射膜和镜片片基的硬度之间,耐磨损膜且不易脆裂,使镜片在受到砂砾摩擦时能起缓冲作用,不容易产生划痕。
- 现代镀耐磨损膜技术:耐磨损膜既含有有机基质,又含有包括硅元素的无机超微粒物,使耐磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。现代镀耐磨损膜技术主要采用浸泡法,即镜片清洗后,浸入加硬液中,一定时间后,以一定的速度提起。提起速度与加硬液的黏度有关,并对耐磨损膜层的厚度起决定作用。提起后在100℃左右的烘箱中聚合4-5h,厚度约3-5μm。
二、测试方法
判断和测试耐磨损膜耐磨性基本的方法是临床使用,让戴镜者配戴一段时间,然后用显微镜观察并比较镜片表面的磨损情况。常用且快速直观的测试方法如下:
- 磨砂试验:镜片置于盛有砂砾的容器内(待用标准砂砾),在规定的程序下来回推动容器,使镜片受到砂砾的摩擦。结束后,用雾度计测试受磨损镜片的光线漫反射量,与标准镜片进行对比。
- 钢丝绒试验:用一种特定规格的镜片钢丝绒,在一定的压力和速度下,在镜片表面摩擦一定的次数,然后用雾度计测试受磨损镜片的光线漫反射量,与标准镜片进行对比。当然,我们也可以手动操作,对两片镜片用同样的压力擦拭同样的次数,然后用肉眼观察和比较。、
三、减反射膜和耐磨损膜的关系
镜片表面的减反射膜层是一种非常薄的无机金属氧化物材料(厚度低于1μm),硬且脆。当镀于玻璃镜片上时,由于片基比较硬,砂砾在其上面划过,膜层相对不容易产生划痕;但是减反射膜镀于有机镜片上时,由于片基较软,砂砾在膜层上划过,膜层很容易产生划痕。因此树脂镜片在镀减反射膜前必须要镀耐磨损膜,而且耐磨损膜的硬度与减反射膜的硬度的匹配有特殊的要求。