Фотохромные очковые линзы в просторечии нередко называют хамелеонами, указывая на их способность изменять светопропускание в зависимости от количества и состава падающего на них ультрафиолетового излучения. Эти универсальные очковые линзы удачно сочетают в себе две основные функции очковых линз: коррекцию зрения и защиту от избыточного солнечного излучения. За последние десятилетия ведущими производителями очковых линз наибольшее количество новых разработок было создано на основе органических фотохромных материалов, поэтому сегодня мы предлагаем вашему вниманию статью, посвященную их основным свойствам и различиям.
- Немного истории
- Свойства органических фотохромных очковых линз
- Длительность сохранения фотохромных свойств
- Зависимость от температуры
- Скорость процессов активации (затемнения) и дезактивации (осветления)
Немного истории
Исследования фотохромных свойств неорганических материалов были начаты еще в 20-х годах прошлого столетия, однако первые неорганические фотохромные очковые линзы «PhotoGray» были выпущены на рынок компанией «Corning» только в 1964 году. В качестве фотохромных добавок в неорганических очковых линзах применялись галогениды серебра и меди. Эти фотохромные добавки были достаточно устойчивы к длительному воздействию солнечного излучения, и минеральные фотохромные очковые линзы быстро завоевали популярность на оптическом рынке.
В середине 1970-х годов появилась мода на оправы больших геометрических размеров, и в то же время в США были значительно ужесточены требования к толщине по центру минеральных очковых линз в целях обеспечения ударопрочности и травмобезопасности. В результате тяжелые минеральные фотохромные очковые линзы перестали устраивать носителей очков, а компании-производители начали активную разработку органических оптических материалов с фотохромными свойствами.
Первые органические фотохромные очковые линзы появились в начале 1980-х годов («American Optical» выпустила линзы «Photolite®»), однако по своим характеристикам они уступали имеющимся на рынке минеральным фотохромным: переход в затемненное и осветленное состояние происходил медленнее, а во время этого перехода проявлялись нежелательные цветовые оттенки. Интересно, что уже тогда на страницах англоязычной оптической прессы органические фотохромные очковые линзы стали называться очковыми линзами переменного окрашивания (VAT – variable tint lenses), чтобы отличать их от хорошо известных к тому времени минеральных фотохромных очковых линз «PhotoGray Extra®» и «PhotoBrown Extra®» производства компании «Corning». В настоящее время употребляются оба этих термина, которые стали на сегодня практически взаимозаменяемыми.
Хотя очковые линзы «Photolite» стали скорее модной новинкой и не получили широкого распространения на рынке, интерес к их появлению побудил крупнейшего производителя органических мономеров – компанию «PPG Industries» заняться поиском более совершенных органических фотохромных материалов. К 1990 году эта компания потратила более 85 млн долларов США на разработку пигментов и технологий для производства фотохромных очковых линз из пластмассы. В этом же году «PPG Industries» и компания «Essilor International» организовали совместное предприятие – фирму «Transitions Optical», которая вскоре выпустила на рынок первые органические очковые линзы «Transitions».
Первые очковые линзы «Transitions» мгновенно завоевали огромную популярность на оптических рынках многих стран, хотя они также не были лишены недостатков, каковыми являлись медленная скорость активации и недостаточно высокое светопоглощение в активированной стадии. Очковые линзы с улучшенными свойствами «Transitions Plus» появились в 1992 году, в 1996-м они были снова улучшены и выпущены на рынок под маркой «Transitions III». В 2002 году компания «Transitions Optical» представила на «MIDO» свою последнюю разработку – фотохромные очковые линзы «Next Generation Transitions», которые имеют самую быструю скорость затемнения/осветления по сравнению со всеми предыдущими видами продукции «Transitions», а также отличаются высоким светопропусканием в неактивированном состоянии.
За последние годы новые виды органических фотохромных очковых линз выпустили также компании «Corning» (линзы «SunSensors»), «Rodenstock» («ColorMatic Extra»), «HOYA» («SUNBrown» и «SUNGrey»), «INDO International» («Indocromic IV Superfin») и некоторые другие, хотя технологии производства и свойства этих видов продукции отличаются друг от друга.
Свойства органических фотохромных очковых линз
Следует отметить, что при оценке качества фотохромных очковых линз наибольшее значение имеют такие параметры, как зависимость от температуры, длительность сохранения фотохромных свойств, скорость процесса активации (затемнения) и дезактивации (осветления).
Длительность сохранения фотохромных свойств
Как уже указывалось ранее, галогениды серебра и меди, определяющие фотохромные свойства минеральных очковых линз, исключительно устойчивы к воздействию УФ-излучения, в то время как органические фотохромные пигменты являются менее стойкими. Поэтому основной задачей химиков при подборе композиций пигментов стал поиск веществ, обладающих максимальной светостойкостью. Кроме того, все компоненты такой композиции должны иметь близкие скорости фотодеструкции, чтобы избежать появления нежелательных цветовых оттенков в процессе эксплуатации органических фотохромных очковых линз.
Продолжительность сохранения фотохромных свойств органических фотохромных очковых линз также зависит от материала самих очковых линз и наличия специальных светостабилизирующих добавок. А еще – от образа жизни пользователя. Человек, проводящий значительное время на открытом воздухе и подвергающий очковые линзы длительному воздействию ультрафиолета, должен иметь в виду, что срок их полезной эксплуатации будет меньше. Большинство производителей указывают, что срок эксплуатации их очковых линз при сохранении фотохромных свойств и обеспечении защиты от ультрафиолетового излучения – не менее 2 лет. Приводятся также данные, что срок полезной эксплуатации органических фотохромных очковых линз, произведенных методами имбайбинга (по технологии «Transitions») и нанесения покрытий, составляет от 2 до 4 лет – в зависимости от географического расположения места жительства пользователя и образа его жизни.
Зависимость от температуры
Абсолютно все фотохромные очковые линзы, как минеральные, так и органические, достигают меньшей оптической плотности при повышенной температуре окружающей среды.
Сильная зависимость от этой температуры долгое время являлась существенным недостатком органических фотохромных очковых линз. По этой причине первые покупатели органических фотохромных очковых линз были недовольны уровнем защиты при их ношении в жаркое время года. Кроме того, повышенная температура нередко служила причиной появления нежелательных цветовых оттенков, что обусловлено различной температурной зависимостью фотохромных пигментов. Современные органические фотохромные очковые линзы производятся на основе пигментов, обладающих меньшей зависимостью светопропускания от температуры, поэтому очковые линзы на их основе имеют более стабильные характеристики.
Скорость процессов активации (затемнения) и дезактивации (осветления)
Скорость процесса затемнения/осветления – один из наиболее важных показателей качества фотохромных очковых линз, от которого в значительной степени зависит зрительный комфорт и даже безопасность ношения. За последние годы компании-производители достигли значительных успехов в его усовершенствовании. Однако привести сравнительные данные характеристик органических фотохромных очковых линз различного производства достаточно сложно, так как в рекламных материалах и на информационных сайтах даются лишь относительные характеристики изменения скоростных параметров – на сколько процентов от максимально возможного изменяется светопропускание очковой линзы или как быстро (относительно опять-таки максимального светопропускания конкретной очковой линзы) оно снижается. К тому же иногда эти параметры приводятся для различных температур, а ведь максимальное светопропускание сильно зависит от интенсивности и спектрального состава УФ-излучения используемых источников. Следует также учитывать, что показатели, полученные при изучении свойств органических фотохромных очковых линз в лаборатории при облучении их различными источниками УФ-излучения, могут отличаться от наблюдаемых в естественных условиях. Да и на открытом воздухе уровень УФ-излучения не постоянен и зависит от времени года, времени суток, географической широты и долготы и погодных условий.
Так, в летние месяцы он почти в два раза больше, чем в зимние, меняется этот показатель и в течение дня: в полдень он в среднем в 2 раза превышает зафиксированный в утренние и вечерние часы.
В силу изложенных причин приведем некоторые данные компаний-производителей без комментариев. Компания «Transitions Optical», например, указывает, что очковые линзы «Transitions» начинают темнеть сразу же, как только они подвергаются воздействию ультрафиолета. Степень затемнения очковых линз является функцией интенсивности УФ-излучения. Процесс осветления начинается мгновенно после прекращения УФ-облучения. Последняя разработка компании – очковые линзы «Next Generation Transitions» отличаются высоким светопропусканием в неактивированном состоянии: 89% – без просветления и 94% – с просветлением. Они достигают 80% максимального светопоглощения за 30 секунд, имеют высокую устойчивость к старению и меньшую зависимость светопропускания от температуры окружающей среды. Вследствие того что их максимальное светопоглощение в активированном состоянии превышает 85%, эти линзы следует отнести к солнцезащитным фильтрам 3-й категории согласно международным стандартам На сайте компании «Carl Zeiss» размещена информация, что очковые линзы «Clarlet Transitions» имеют светопропускание 90%, причем 70%-е светопропускание достигается за 30 секунд. Компания «INDO International» сообщает, что ее очковые линзы «Indocromic IV Superfin» достигают 80%-го светопоглощения за 30 секунд и за такое же время дезактивируются на 65% от исходного светопоглощения, сохраняя при этом равномерность и стабильность цвета окраски. Очковые линзы «SunSensors» компании «Corning» осветляются на 2/3 исходного светопропускания менее чем за 5 минут. При низких температурах окружающей среды (12 °C и ниже) очковые линзы «SunSensors» могут стать очень темными, что делает их непригодными для вождения открытых транспортных средств. Очковые линзы «ColorMatic Extra grey», «ColorMatic Extra brown» и «SunMatic Green», предлагаемые компанией «Rodenstock», отличаются исключительной быстротой активации – они достигают 60–70%-го затемнения за 15 секунд. Кроме того, они могут достигать 50%-го светопоглощения при вождении автомобиля.
Появление новых органических фотохромных пигментов и совершенствование технологии производства способствовали значительному улучшению характеристик фотохромных органических очковых линз, которые теперь практически не уступают минеральным, выгодно отличаясь от них меньшим удельным весом и высокой ударопрочностью.