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光学镜片镀膜技术与发展

在日常使用中,与灰尘或砂砾(氧化硅)的摩擦会导致制成眼镜镜片表面的无机或有机材料划伤。与玻璃相比,有机材料的硬度相对较低,更容易被划伤。通过显微镜我们可以观察到镜片表面的划痕可以分为两种,一种是由碎石引起的,浅而小,不易被佩戴者察觉;另一种是大砾石造成的,较深,周边粗糙,在中心区域会影响视力。

技术特点

一、第一代耐磨膜技术
耐磨膜始于1970年代初。那时光学镜片不容易磨硬度高,而有机镜片太软,容易磨损。于是他们在真空条件下将石英材料镀在有机体表面,形成一层坚硬的耐磨膜。但由于热膨胀系数与基材不匹配,易剥落,薄膜易碎,耐磨效果不理想。

2、第二代耐磨膜技术
1980年代以后,研究人员从理论上发现,磨损产生的力学不仅仅与硬度有关。涂层材料具有硬度/变形的双重特性,即有的材料硬度高但变形量小,有的材料硬度低但变形量大。第二代耐磨膜技术是通过浸泡工艺在有机镜片表面镀上一层高硬度、不易碎的材料。

3、第三代耐磨膜技术
1990年代开发了第三代耐磨膜技术。它是为解决有机镜片上减反射涂层的耐磨性问题而开发的。由于有机镜片硬度和减反射膜硬度差别很大,新的理论是它们之间还有一层耐磨涂层,起到缓冲作用,在碎石摩擦时不会出现划痕。第三代耐磨膜材料硬度介于减反射膜和镜片基材之间,摩擦系数低,不易开裂。

4.第四代耐磨膜技术
第四代耐磨膜技术采用硅原子,如法国Fishily公司生产的TITUS硬化液,既含有有机基材,又含有硅无机颗粒,使耐磨膜具有韧性和高硬度的特性。现代耐磨膜技术最重要的方法是浸泡法,即经过反复清洗后,将镜片浸入加硬化液中一段时间,以一定的速度上升。该速率与硬化液的粘度有关,对薄膜的厚度起决定性作用。然后在烘箱中100℃聚合约4-5小时,涂层厚度约3-5微米。


测试方法

1.研磨实验
将镜片置于砾石(砾石大小和硬度规定)内,在控制下研磨。测试结束时,用雾度计测量光线漫反射量。并与标准镜头对比。

2.钢丝绒测试
使用指定的钢木以一定的压力和速度将镜片研磨一定次数,然后用雾度计测量光线漫反射量。并与标准镜头进行比较。当然,我们也可以用同样的压力,同样的次数,手动研磨两片镜片,然后用肉眼观察比较。
以上两种方法的结果与长期临床结果相似。

三、减反射膜与耐磨膜的关系
镜片表面的增透膜是一种很薄的无机金属氧化物材料(厚度小于1微米),硬而脆。镀在玻璃镜片上时,由于底座比较硬,上面有碎石,不易划伤膜层;但是如果在有机镜片上镀上减反射膜,由于基层比较软,镀层中有碎石,膜层很容易被划伤。
因此,为了提高两种镀膜的硬度,有必要在减少镀膜前将有机镜片放置耐磨膜。


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