Очки зимой

• Температурный диапазон эксплуатации очков
• Причины запотевания линз
• Методы оценки устойчивости линз к запотеванию
• Рекомендации СМИ для предотвращения запотевания линз
• Основные способы предотвращения запотевания линз, предлагаемых их производителями

Температурный диапазон эксплуатации очков

Корригирующие очки – это изделие медицинского назначения, употребляемое для обеспечения максимальной остроты зрения. Они изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р.51193–98 «Очки корригирующие. Общие технические условия». Допустимый температурный диапазон эксплуатации и хранения очков составляет от –50 до +45 °С. Не допускается хранение и использование очков вблизи открытого огня и тепловых источников, а также при проведении сварочных работ. Очковые оправы при эксплуатации должны быть устойчивы к воздействию климатических факторов для исполнения В категории 1.1 по ГОСТ 15150. Они могут применяться в помещениях и в других условиях, в том числе на открытом воздухе, при значениях температуры окружающего воздуха +(50–60) °С. При этом допускается кратковременное предельное рабочее значение температуры +(60–70) °С. Как известно, оправы могут быть металлическими и пластиковыми, то есть изготовленными соответственно из металла и пластика, или комбинированными – сочетать в своей конструкции и тот и другой материал. Металлы практически не изменяют свои свойства при низких значениях температуры окружающей среды. Пластики, используемые для изготовления оправ, могут быть термопластичными (ацетат и ацетобутират целлюлозы, полиамиды) и термореактивными (оптил). Термопластичные материалы размягчаются при температуре выше, чем их температура отвердения, и, напротив, начинают быть более жесткими и наконец ломкими пропорционально понижению температуры. Термореактивные пластмассы, которые хорошо поперечно соединены и не размягчаются при нагреве, делаются ломкими при отрицательной температуре окружающего воздуха и остаются такими при дальнейшем ее понижении. Эластомеры (каучук), которые широко используются для изготовления носоупоров и наконечников заушников, при низких значениях температуры становятся жесткими, подобно термопластам, а при очень низких – полностью ломкими. При чрезвычайно низких значениях температуры все пластичные материалы очень ломки и имеют низкую теплопроводность и прочность по сравнению с металлами и их соединениями.

Очки на основе ацетатных пластиков, в особенности те, при выправке и сборке оправ из которых применялся нагрев, могут изменять свою форму под воздействием низкой температуры. Правильная посадка очков на лице нарушается, и пользователь начинает испытывать дискомфорт, особенно при наличии сложной коррекции зрения. Находясь длительное время в очках на открытом воздухе при низкой температуре, некоторые пользователи могут ощутить негативные последствия ухудшения их прочностных свойств и нарушения правильной посадки, однако каждый очкарик без исключения сталкивается с явлением запотевания линз, возвращаясь с улицы в помещение.

Причины запотевания линз

Воздух – это смесь газов. В его состав входят постоянные газы – азот, кислород, углекислый газ, а также некоторые другие газы, например водяной пар, имеющий непостоянное содержание. Водяной пар всегда присутствует в нижних слоях атмосферы в результате испарения воды с поверхности океанов, морей и суши, на что затрачивается в среднем 23% солнечной радиации, попадающей на земную поверхность. Влажность воздуха характеризует содержание в нем водяного пара, максимальное количество которого (предельная насыщенность) при постоянном давлении зависит от температуры: при более высоких ее значениях воздух способен содержать больше водяного пара, чем при более низких. При переходе пользователя очков из холодного помещения в теплое очковые линзы вследствие низкой теплопроводности их материала еще некоторое время сохраняют более низкую температуру, чем в теплом помещении. Теплый воздух, попадая на поверхность холодных линз, охлаждается, и количество влаги, содержащейся в нем в виде пара, резко снижается. Когда пар переходит в жидкое фазовое состояние, конденсируясь в виде мельчайших капель на поверхности линз, это свидетельствует об их запотевании и приводит к снижению светопропускания.
Основные факторы, влияющие на интенсивность запотевания очковых линз зимой:

• Разница значений температуры воздуха снаружи и внутри помещения – чем она больше, то есть чем холоднее на улице, тем больше охлаждаются линзы, что вызывает более сильное их запотевание в помещении.
• Время, проведенное на открытом воздухе, – чем дольше вы гуляете, тем ниже становится температура линз и, соответственно, больше их запотевание в помещении.
• Влажность воздуха внутри помещения – чем она больше, тем сильнее запотевание.
• Чистота поверхности линз – загрязненные запотеют сильнее.
• Толщина линз – чем они толще, тем дольше нагреваются до температуры внутри помещения и дольше сохраняют уровень запотевания.
• Срок использования линз – старые с множественными царапинами на поверхности запотеют сильнее.
• Интенсивность физической нагрузки пользователя очков – чем она больше, тем выше влажность воздуха между линзой и лицом и, значит, сильнее запотевание линз.
• Защитная маска, необходимая в условиях пандемии, – выдыхаемый теплый воздух, достигая поверхности линз, приводит к их запотеванию.

Методы оценки устойчивости линз к запотеванию

Следует отметить, что проблема запотевания линз может возникать при разных видах деятельности и различных температурных условиях, поэтому чрезвычайно сложно подобрать единую методику оценки эффективности способов борьбы с ней. Для того чтобы учесть все факторы, влияющие на интенсивность запотевания, впору подключать искусственный интеллект.
Единых международных или открытых отечественных стандартов по оценке устойчивости линз к запотеванию не существует, поэтому компании-производители предлагают собственные методы оценки устойчивости линз к запотеванию. Производитель спреев для снижения запотевания линз в очках для плавания рекомендует для оценки эффективности обработки помещать очки в морозильную камеру на одну минуту, после чего вынимать их. Хорошо обработанные линзы могут казаться мокрыми из-за конденсации, но не будут запотевать.
В статье, посвященной модификации поверхности оптических изделий из поли-диэтиленгликоль-бис-аллилкарбоната, оценку условной устойчивости к запотеванию производили, измеряя по секундомеру время, в течение которого резкость изображения печатного текста при рассмотрении через испытуемый образец начинала снижаться.* Для этого образец помещали на химический стакан, заполненный на ⁴/₅ объема водой с температурой 40 ºС и установленный на лист газеты.
В информационном листке № 53-056-99 представлены сведения об установке отечественного производства, предназначенной для определения запотевания очковых линз, контроля и имитации запотевания смотровых стекол защитных очков и других средств индивидуальной защиты глаз и лица.** Сообщается, что используемая методика обеспечивает получение стабильных результатов и позволяет контролировать изменение оптических характеристик защитных очков за счет запотевания их стекол, а также производить оценку и сравнение их по этому показателю.
На практике, в чем может убедиться каждый, посмотрев разнообразные видео на «Ютьюбе» о способах борьбы с запотеванием линз зимой, об устойчивости линз к запотеванию судят, просто подышав на них или же подержав над стаканом с горячей водой. Такой метод оценки склонности линз к запотеванию может быть справедлив, если вы намереваетесь приготовить еду, но абсолютно не корректен, если собираетесь входить с холода в теплое помещение.

Рекомендации СМИ для предотвращения запотевания линз

Запотевание очковых линз приводит к резкому снижению их светопропускания, что само по себе не безопасно, а немедленное протирание линз подручными средствами (варежкой или рукавом) приводит к образованию царапин и снижению срока их эксплуатации. Согласно рекомендациям средств массовой информации (СМИ), если запотевают линзы в очках, надо сделать следующее:
1. Взять глицерин, нанести его на тряпочку (лучше мягкую, фланелевую) и затем тщательно натереть линзы очков с обеих сторон. Подождать, чтобы глицерин чуть-чуть подсох, затем протереть еще раз сухой тканью.
2. Применить жидкое мыло или гель для бритья. Делать то же самое, только сушить чуть подольше, а затем так же полировать.
3. Использовать обычное мыло – намылить пальцы и с их помощью намазать линзы очков. Затем высушить и отполировать.***
4. Войдя с мороза в помещение, остановиться и подождать, чтобы запотевание линз прошло. Можно снять и протереть очки салфеткой из микрофибры.
5. Иметь при себе, желательно в нагрудном кармане внутри одежды близко к телу, запасные очки. Войдя в помещение, заменить запотевшие очки на запасные.
6. При наличии маски избежать запотевания очков очень сложно в любое время. Расскажем о простом устройстве года – прищепке для носа, которую можно приобрести на Ali Express. По данным одного из пользователей, который протестировал самые разнообразные способы предупреждения запотевания и разочаровался в их эффективности, это приспособление может помочь.
Прищепку, выполненную из силикона, в зависимости от конструкции можно надеть поверх маски – в этом случае она обеспечивает плотное прилегание маски к лицу, не пропуская теплый выдыхаемый воздух к очкам. Прищепку с отверстиями можно также разместить под маской, при этом теплый выдыхаемый воздух уходит вниз и вбок, не достигая линз.
На форумах лыжники и любители других зимних видов спорта приводят еще одно давнее решение для снижения запотевания линз в спортивных очках и масках – надо плюнуть на линзы и аккуратно растереть слюну. Хотя это решение не является гигиеничным, но в некоторых случаях оно помогает предотвратить запотевание, а также позволяет понять принципы борьбы с ним. Нанесение слюны на линзы может быть эффективно, так как на их поверхности создается слой жидкости, который предупреждает переход водяного пара в жидкое состояние. Конденсация начинается на микрочастицах грязи или неровностях поверхности, царапинах, а жидкий слой закрывает эти неоднородности, предотвращая начало этого процесса.**** Однако производители очковых линз предлагают другие решения для предупреждения запотевания, хотя они не являются абсолютно эффективными в разнообразных условиях. 

Основные способы предотвращения запотевания линз, предлагаемых их производителями

Для уменьшения явления запотевания производители очковых линз в настоящее время применяют следующие способы: модификацию их поверхности в целях придания гидрофильных свойств; нанесение гидрофильных и гидрофобных покрытий; использование особых спреев, карандашей и салфеток для обработки линз; внесение специальных изменений в конструкцию спортивных очков, масок и щитков.
Гидрофильные покрытия функционируют как губка, поглощая конденсирующуюся из воздуха влагу. При этом сами покрытия набухают, что значительно ухудшает их абразивостойкие и адгезионные свойства, потому обращаться с гидрофильными покрытиями следует с максимальной осторожностью. К тому же эти покрытия имеют ограниченную способность к влагопоглощению и при повторном выходе на холод могут замерзать, из-за чего снижается их эффективность. Гидрофильные покрытия широко применяются для предупреждения запотевания защитных и спортивных очков. Для надежной эксплуатации линз с гидрофильными покрытиями или с модифицированной поверхностью не рекомендуется:

• дотрагиваться до внутренней поверхности линз пальцами;
• смачивать линзы водопроводной водой;
• воздействовать на линзы химическими растворителями;
• мыть линзы при помощи моющих средств на основе поверхностно-активных веществ.

Гидрофобные покрытия входят в состав современных многофункциональных покрытий в качестве завершающего слоя. Именно внешнее гидрофобное покрытие обеспечивает устойчивость линз к уменьшению светопропускания вследствие запотевания. Гидрофобные покрытия имеют в своей основе кремнийорганические фторсодержащие материалы, обладающие минимальной поверхностной энергией и низким коэффициентом трения. Эти материалы обеспечивают наименьшее смачивание поверхности водой. Принцип действия гидрофобного покрытия в условиях возможного запотевания заключается в отталкивании капель воды, которые и создают эффект помутнения. Из-за низкой адгезии капли влаги быстро удаляются с поверхности.
Спреи и салфетки для борьбы с запотеванием очковых линз представлены в ассортименте многих оптических салонов. В состав композиций для спреев и салфеток входят поверхностно-активные вещества, которые избирательно адсорбируются на поверхности линз и предотвращают запотевание. Молекулы этих веществ имеют дифильное строение – полярную «голову» и гидрофобный «хвост». Они адсорбируются полярной составляющей на поверхности линзы, а гидрофобная часть ориентируется перпендикулярно поверхности. В силу того что удерживание молекул поверхностно-активных веществ осуществляется за счет сил физического, а не химического взаимодействия, при эксплуатации линз молекулы постепенно покидают поверхность, и способность предотвращать запотевание снижается. В этом случае рекомендуется повторить обработку спреем или салфеткой. Приведем методику обработки линз спреем Zero-Fog компании Opto Chemicals: нанести спрей на поверхность линз и тщательно протереть чистой салфеткой. После этого жидкость необходимо повторно нанести на поверхность линз и равномерно распределить пальцами. Затем ранее использованной салфеткой тщательно протереть линзы; не рекомендуется использовать чистую салфетку, так как при протирании она может удалить пленку адсорбировавшихся поверхностно-активных веществ. Образовавшееся покрытие будет отталкивать молекулы воды, препятствуя появлению мутного конденсата влаги.
 
Мы рассмотрели наиболее существенные проблемы, с которыми сталкиваются пользователи очков в зимнее время, – утрата прочностных свойств оправ и потеря правильной выправки очков, запотевание линз при входе с улицы в теплое помещение. Хотя единого универсального решения для предупреждения такого явления, как запотевание, не существует, применение спреев, покрытий помогает быстрее вернуть линзам высокое светопропускание.

* См.: Е. С. Нечаева, Э. С. Шульгина. Модификация поверхности оптических изделий из поли-диэтиленгликоль-бис-аллилкарбоната // Пластические массы. 2000. № 3. С. 47–48.
** См.: Щербакова О. Способы снижения запотевания очковых линз // OCHKI.net [Electronic resource]. URL: https://www.ochki.net/articles/sposoby_snizheniia_zapotevaniia_ochkovykh_linz/.
*** См.: Чтобы не запотевали очки зимой // Хитрости жизни [Electronic resource].
**** См.: 6 Steps for Fighting Winter Fog – Why safety glasses fog and what you can do // eyesafe [Electronic resource]. URL: https://eyesafe.ca/fighting-winter-fog-safety-glasses/.

Ольга Щербакова