Сегодня фотохромные линзы, которые нередко называют линзами с переменным светопропусканием, могут удовлетворить оптические и эстетические потребности практически любого клиента салона оптики. А значительное усовершенствование технологии производства минеральных и органических фотохромных линз сделало их практически универсальным средством коррекции, сочетающим оптимальную коррекцию зрения и защиту от яркого солнечного излучения.
Способы производства линз
Процесс производства минеральных и органических фотохромных линз существенно различается. Фотохромные неорганические пигменты добавляются в шихту для варки стекла и впоследствии равномерно распределяются в полученной заготовке. Для производства органических фотохромных линз используется несколько методов введения фотохромных пигментов, в частности введение их в мономерную смесь с последующим объемным распределением в материале линз, нанесение покрытий и метод имбайбинга (пропитывания).
Введение фотохромных пигментов в массу полимера
В этом случае производство начинается с равномерного распределения фотохромных пигментов в жидком мономере, после чего осуществляется полимеризация фотохромных линз и заготовок. Используемые мономеры не относятся к применяемым в промышленности CR-39, поликарбонату, полиуретанам или типичным высокопреломляющим материалам. Это специально разработанные соединения, у разных производителей различные, с показателем преломления от 1,52 до 1,56, которые отличаются исключительной способностью хорошо совмещаться с фотохромными пигментами.
Метод производства органических фотохромных линз с объемно-распределенными фотохромными пигментами, нередко называемый полимеризацией в массе, не является собственностью какой-либо конкретной компании. Органические фотохромные линзы по этому методу производят многие фирмы, включая «HOYA», «Rodenstock», «Indo International».
Коротко остановимся на технологии производства органических фотохромных линз под маркой «SunSensors» с объемным распределением фотохромных пигментов, которая была разработана компанией «Corning» в 2000 году. Эта компания не производит готовые линзы сама, а поставляет мономер с фотохромными пигментами крупным производителям, таким как «Polycore Optical Pte., Ltd.», «Signet Armolite», «Thai Optical Co., Ltd.» и др. Линзы «SunSensors» производятся из материала с показателем преломления 1,56, коэффициентом Аббе 38 и выпускаются двух цветов: серого и коричневого. В 2006 году компания «Corning» анонсировала появление новых линз «SunSensors+», которые сохранили характеристики линз «SunSensors», но отличаются от них большей величиной предела прочности при растяжении – до 25 кг. Высокие физико-механические характеристики материала линз «SunSensors+» обуславливают их исключительную пригодность для сборки в очки безободковых конструкций.
Поверхностное внедрение фотохромных пигментов
В этом случае фотохромные добавки распределяются в тонком поверхностном слое на глубину примерно 0,15 мм – аналогично тому, как это происходит при окрашивании органических линз из CR-39. Метод получил название «имбайбинг» (что в переводе с английского означает «поглощение», «пропитывание»), и единственной компанией, производящей по данному методу органические фотохромные линзы, является «Transitions Optical». Сам процесс производства выглядит следующим образом. Какая-либо компания производит бесцветные органические линзы и заготовки, которые затем переправляет на завод компании «Transitions Optical». На этом заводе линзы подвергаются имбайбингу, который является очень сложным процессом, поскольку разные по структуре и объему фотохромные пигменты должны равномерно диффундировать вглубь материала. По завершении этого процесса на поверхность линз наносится защитное покрытие. Далее готовые фотохромные линзы и заготовки отправляются компании-производителю, которая в зависимости от поступивших заказов отдает заготовки в рецептурные лаборатории, а линзы – на предприятия розничной торговли. Следует отметить, что в настоящее время технология имбайбинга используется компанией «Transitions Optical» для придания фотохромных свойств линзам из органических материалов с показателями преломления 1,50; 1,54 и 1,56. Как правило, для производства бесцветных линз используются специальные модифицированные мономеры, что позволяет обеспечить равномерность распределения и требуемую активность фотохромных пигментов.
Для остальных материалов – поликарбоната, трайвекса, высокопреломляющих пластмасс с показателем преломления 1,60 и выше – компания «Transitions Optical» применяет метод под названием «трансбондинг» (о нем мы расскажем ниже). Сегодня фотохромные органические линзы под маркой «Transitions» представлены в ассортименте всех ведущих мировых производителей: «Essilor», «BBGR», «Nikon», «Carl Zeiss Vision», «HOYA», «Younger Optics», «SEIKO», «Thai Optical Group», «Polaroid Eyewear» и др.
Нанесение фотохромных покрытий
Этот метод производства органических фотохромных линз предусматривает нанесение покрытия с распределенными в нем органическими пигментами на поверхность фотохромных линз. По данному методу компания «Transitions Optical» выпускает фотохромные линзы из таких материалов, как поликарбонат, трайвекс, высокопреломляющие пластмассы с показателем преломления 1,60 и выше. Сам метод у специалистов компании получил название «трансбондинг». Суть его в том, что фотохромные пигменты распределяются в покрытии, наносимом на переднюю поверхность линз. В качестве подложки могут применяться линзы из обычных материалов, не требующих дополнительной модификации. О конкретной технологии нанесения покрытий известно очень мало – кроме того, что у всех производителей фотохромное покрытие нанесено только на переднюю сторону. После нанесения лака, высушивания и завершения процесса отверждения на поверхности линз образуется прочное покрытие из фотохромных соединений, обладающее высокой адгезией к материалу линз. В дальнейшем поверхность защищается упрочняющим покрытием.
Подобные органические фотохромные линзы под торговой маркой «Suntech» выпускает компания «HOYA», линзы марки «Solera» шести модных оттенков предлагает компания «Invicta Corporation».
Какие линзы лучше?
Какой метод производства лучше и какие линзы дольше сохраняют фотохромные свойства – минеральные или органические?
Галогениды серебра и меди, применяемые в минеральных фотохромных линзах в качестве фотохромных пигментов, отличаются устойчивостью к воздействию УФ-излучения, в то время как органические фотохромные пигменты являются менее стойкими. Однако у минеральных фотохромных линз высокой оптической силы в затемненном состоянии может наблюдаться некоторое различие в интенсивности окрашивания – так, линзы отрицательных рефракций могут быть светлее по центру, а положительных рефракций – по краям. Этих недостатков лишены минеральные фотохромные линзы «Umbramatic» компании «Carl Zeiss Vision», которые состоят из тонкой фотохромной пластины с объемно-распределенным фотохромным веществом и бесцветной очковой линзы требуемой оптической силы из материала с высоким показателем преломления ne = 1,706. Различия в окрашивании уменьшаются при исполнении минеральных фотохромных линз из материалов с высоким показателем преломления (1,6).
Органические фотохромные линзы независимо от способа их производства демонстрируют равномерность окрашивания в активированной стадии. В линзах с поверхностно внедренными пигментами и фотохромными покрытиями равномерность окрашивания обусловлена одинаковой глубиной пропитывания или толщиной покрытия. В органических фотохромных линзах с объемным распределением пигментов равномерность потемнения линз обусловлена равномерностью распределения пигментов в полимерной матрице. Светопоглощение таких линз в активированной стадии (в отличие от минеральных фотохромных линз) не зависит от оптической силы, из-за того что УФ-излучение активирует молекулы фотохромных пигментов только на поверхности линзы. Активированные окрашенные молекулы не пропускают ультрафиолет к нижележащим молекулам, что также положительно сказывается на продолжительности сохранения фотохромных свойств.
Другая существенная разница между минеральными и органическими фотохромными линзами заключается в том, что минеральные фотохромные линзы по мере старения становятся темнее, в то время как органические фотохромные линзы выцветают. Однако процесс выцветания в современных органических фотохромных линзах происходит достаточно медленно, поэтому они сохраняют фотохромные свойства на протяжении всего периода эксплуатации. Продолжительность сохранения фотохромных свойств органических фотохромных линз зависит от материала самих линз и наличия специальных светостабилизирующих добавок. Длительность сохранения фотохромных свойств также определяется образом жизни пользователя. Так, человек, проводящий значительное время на открытом воздухе и подвергающий линзы длительному воздействию УФ-излучения, должен иметь в виду, что срок их полезной эксплуатации будет меньше. Большинство производителей указывают, что срок эксплуатации их линз при сохранении фотохромных свойств и обеспечении защиты от ультрафиолетового излучения составляет не менее двух лет.
Производители, изготавливающие линзы с объемным распределением фотохромных добавок, заявляют в своих информационных материалах, что их линзы имеют больший срок полезной эксплуатации. Причина этой долговечности кроется в значительно большем количестве фотохромных пигментов: по мере исчерпывания фотохромных свойств поверхностных молекул начинают активироваться нижележащие. Так, компания «Corning» сообщает, что линзы «SunSensors» сохраняют 95% фотохромного ресурса через три года эксплуатации у реальных пользователей из разных стран.
Эффект старения усложняет проблему замены одной из фотохромных линз в очках – если линзы были в эксплуатации различное время, то они по-разному будут реагировать на изменение солнечной активности. В минеральных фотохромных линзах эту проблему можно решить, подвергнув старую и новую линзы воздействию высокой температуры, например кипячению. В результате обе линзы обесцветятся и начнут функционировать с одинакового цикла. В случае же очков с органическими фотохромными линзами при утрате одной из них следует заказывать новую пару.