Способы снижения запотевания очковых линз

• Точка росы
• Основные способы предотвращения запотевания
• Гидрофилизация поверхности
• Гидрофобные покрытия
• Применение спреев и салфеток
• Решение проблемы запотевания в спортивных очках
• Противозапотевающие прокрытия очковых линз
• Список марок и производителей

Запотевание очковых линз вызывает резкое снижение их светопропускания, что само по себе небезопасно, а немедленное протирание очковых линз подручными средствами — варежкой или рукавом — приводит к образованию царапин и снижению срока эксплуатации очков. От запотевания очковых линз, защитных щитков и масок в немалой степени страдают и те, кто занимается экстремальными и зимними видами спорта — пейнтболом, сноубордом, лыжами, дайвингом. В предлагаемой вашему вниманию статье мы рассмотрим причины и возможные способы борьбы с явлением запотевания очковых линз корригирующих и спортивных очков.

Точка росы

С физической точки зрения основная проблема запотевания – это соприкосновение воздуха с поверхностями, температура которых ниже точки росы. Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух при данном давлении, чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг насыщения и начал конденсироваться, то есть чтобы появилась роса. Вода всегда присутствует в воздухе в виде водяного пара, что и обуславливает его влажность, причем чем больше водяного пара содержится в кубическом метре воздуха, тем его влажность больше. Однако воздух может насыщаться влагой не беспредельно – например, при температуре 16 °С в одном кубическом метре воздуха может содержаться не более 13,6 г влаги. В случае превышения этого количества при той же температуре 16 °С влага начинает выпадать из воздуха в виде мелких капель – конденсата. Чем теплее воздух, тем больше водяных паров он может содержать. Чем ниже температура воздуха, тем меньше в нем может содержаться влаги – так, при 10 °С в одном кубометре воздуха может присутствовать не более 9,4 г, а при 0 °С – не более 4,84 г. Если воздух, имеющий температуру 16 °С и содержащий 9,4 г/м3 влаги начать охлаждать, то при 10 °С он будет насыщен влагой максимально и его влажность достигнет 100%. При дальнейшем понижении температуры из воздуха начинает выпадать влага – конденсат.

Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух при данном давлении, чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг насыщения и начал конденсироваться, то есть чтобы появилась роса

Главное, что следует четко понимать при рассмотрении проблемы запотевания, – это то, что на конденсацию влаги в равной степени влияют оба фактора: температура и влажность. Если в помещение внесен с улицы холодный предмет, то его более низкая температура и влажность воздуха в помещении могут в совокупности привести к образованию конденсата на поверхности этого предмета. Классическим примером такого случая и служит запотевание внешней поверхности очковых линз при входе с мороза в обогреваемое помещение.

Если же при постоянной влажности понизить температуру, то конденсация начнется прямо в воздухе. Примером этого явления может служить образование тумана на трассах в низинах, с чем неоднократно сталкивались многие водители. Если при постоянной температуре увеличивать влажность, то также начнется конденсация влаги, примером чего является запотевание зеркала в ванной комнате при принятии вами теплого душа.

Основные способы предотвращения запотевания

При попадании с холода в теплое помещение очковые линзы вследствие их низкой теплопроводности еще некоторое время сохраняют более низкую температуру, чем температура окружающей среды. Это приводит к конденсации на их поверхности мельчайших капель влаги из воздуха, которые и вызывают снижение светопропускания. Для уменьшения этого эффекта в настоящее время применяются следующие способы:

• модификация поверхности очковых линз в целях придания гидрофильных свойств;
• нанесение на очковые линзы гидрофильных покрытий;
• нанесение на очковые линзы гидрофобных покрытий;
• применение специальных спреев, карандашей и салфеток для обработки очковых линз;
• специальные конструкционные особенности спортивных очков, масок и щитков.

При попадании с холода в теплое помещение очковые линзы  еще некоторое время сохраняют более низкую температуру, чем температура окружающей среды, что приводит к конденсации на их поверхности мельчайших капель влаги из воздуха

Борьба с проблемой запотевания также актуальна при эксплуатации изделий специального назначения, в частности противогазов, где в герметичной полости образуется повышенное содержание влаги и более высокая по сравнению с окружающей средой температура.

Следует отметить, что проблема запотевания очковых линз может возникать при разных видах деятельности и различных температурных условиях, поэтому не приходится говорить о какой-то единой методике оценки эффективности способов борьбы с ней. Нам не удалось найти единых международных или открытых отечественных стандартов по оценке устойчивости очковых линз к запотеванию, поэтому мы приведем некоторые методики, описанные в литературе. Так, производитель спреев для снижения запотевания очков для плавания рекомендует для оценки эффективности обработки помещать очки в морозильную камеру на 1 минуту, после чего вынимать их. Хорошо обработанные очковые линзы могут казаться мокрыми из-за конденсации, но не будут запотевать (www.aquagoggles.com).
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 °С и установленный на лист газеты.
На сайте интернет-магазина научно-технической информации нам удалось найти информационный листок № 53-056-99 с информацией об установке отечественного производства для определения запотеваемости очковых стекол, предназначенной для 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 очковых стекол, а также производить оценку и сравнение их по этому показателю.

Гидрофилизация поверхности

Гидрофильные покрытия функционируют как губка, поглощая конденсирующуюся из воздуха влагу. При этом сами покрытия набухают и значительно ухудшают свои абразивостойкие и адгезионные свойства, поэтому обращаться с гидрофильными покрытиями следует с максимальной осторожностью. К тому же эти покрытия имеют ограниченную способность к влагопоглощению и могут замерзать при повторном выходе на холод, снижая свою эффективность.

Гидрофильные покрытия широко применяются для предупреждения запотевания защитных и спортивных очков. На сайте Murrays.com мы нашли подробное описание спортивных очков марки «Barz» и мнение пользователя об их применении. Сообщается, что эти очки с гидрофильным покрытием в течение 11 недель применялись для активных занятий велосипедным спортом. По оценке врача-офтальмолога, ношение этих очков не только надежно защищает глаза, но и способствует их лучшему увлажнению слезной жидкостью, снижая потребность в увлажняющих каплях.

Пользователь очков подробно описывает методику их применения. Так, очки «Barz» обеспечивают защиту от запотевания, только если их поддерживать во влажном состоянии. Для этого перед использованием очки необходимо 15 секунд выдержать в дистиллированной воде, затем вынуть, стряхнуть излишек воды и надеть очки. Очки «Barz» следует носить постоянно, не снимая, а в случае снятия больше чем на 30 секунд их следует увлажнить заново. Пользователь очков сообщает, что при занятиях спортом он всегда имеет при себе бутылочку с дистиллированной водой для увлажнения линз очков.

В целях обеспечения надежной эксплуатации не рекомендуется:
• дотрагиваться до внутренней поверхности очковых линз пальцами;
• смачивать очки водопроводной водой;
• воздействовать на очки химическими растворителями;
• мыть их при помощи моющих средств на основе поверхностно-активных веществ.
Но даже при соблюдении всех рекомендаций по уходу срок службы очков составляет всего несколько месяцев.

Гидрофобные покрытия

Большинство производителей очковых линз пошли по пути создания многофункциональных покрытий. Стандартное многофункциональное покрытие состоит из упрочняющего слоя, надежно защищающего очковые линзы от царапин и обеспечивающего адгезию к слоям просветляющего покрытия, многослойного просветляющего покрытия, обеспечивающего увеличение светопропускания и уменьшение отражения от поверхности, а также завершающего гидрофобного покрытия. Именно внешнее гидрофобное покрытие обеспечивает устойчивость очковых линз к уменьшению светопропускания вследствие запотевания.

В защитных и спортивных очках возможно совмещение абразивостойкого и гидрофобного покрытий. Гидрофобные покрытия наносят методом окунания или центрифугирования; кроме того, возможна полимеризация завершающего гидрофобного покрытия из мономеров, впрыскивающихся в газовой фазе в камеру установки. Гидрофобные покрытия основаны на кремнийорганических фторсодержащих материалах, обладающих минимальной поверхностной энергией и низким коэффициентом трения. Эти материалы обеспечивают наименьшее смачивание поверхности водой. Принцип работы 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, не требуя протирания поверхности очковых линз.

Применение спреев и салфеток

В ассортименте многих оптических салонов представлены спреи, а также салфетки различных производителей, которые обеспечивают временный эффект защиты от запотевания. В состав композиций спреев и салфеток входят поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые избирательно адсорбируются на поверхности очковых линз и обеспечивают эффект незапотевания. Молекулы ПАВ имеют дифильное строение – полярную «голову» и гидрофобный «хвост». Они адсорбируются полярной составляющей на поверхности стекла, а гидрофобная часть ориентирована перпендикулярно поверхности. В силу того что удерживание молекул поверхностно-активных веществ осуществляется за счет сил физического, а не химического взаимодействия, при эксплуатации очковых линз молекулы постепенно покидают поверхность, и эффект незапотевания снижается. В этом случае рекомендуется повторить обработку спреем или салфеткой. Приведем методику обработки очковых линз спреем, которая, с нашей точки зрения, является наиболее правильной. Спрей следует нанести на поверхность очковых линз, после чего тщательно протереть их чистой салфеткой. Затем жидкость необходимо повторно нанести на поверхность очковых линз, равномерно распределить пальцами и ранее использованной салфеткой тщательно протереть очковые 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 образованию мутного конденсата влаги.

Решение проблемы запотевания в спортивных очках

Запотевание очковых линз и масок спортивных очков, которые герметично прилегают к лицу, происходит, как правило, изнутри. В этом случае охлаждается внешняя поверхность очковых линз, а внутри очков создается повышенная влажность воздуха из-за дыхания.
Основными способами предупреждения запотевания спортивных очков и масок являются:
- Улучшенная система вентиляции, которая достигается благодаря перфорированной прокладке в местах контакта оправы с кожей лица и за счет отверстий в верхней части очковых линз.
- Применение систем активной вентиляции. Так, в очках «Turbo C.A.M.» компании «Smith» применяется бесшумный микроэлектронный вентилятор, который может работать на малой мощности беспрерывно до 50 часов, перегоняя воздушные потоки через вентиляционные отверстия, расположенные в наиболее важных местах, и тем самым не допуская даже малейшего запотевания очковых линз.
- Наличие термоблока – слоя воздуха между фильтрами, который выравнивает колебания температур.
- Наличие гидрофильного покрытия с внутренней стороны очковых линз.

Аналогично спортивным очкам происходит запотевание очковых линз в герметичных средствах индивидуальной защиты – противогазах. Для предупреждения запотевания в них применяются гидрофильные пленки на основе желатина. Незапотевающие пленки имеют с одной или двух сторон слой желатина, который сохраняет прозрачность за счет равномерного распределения капель конденсирующейся влаги. Запотевающая (не имеющая слоя желатина) сторона определяется по помутнению после легкого выдоха на пленку. Пленку устанавливают в очковый узел запотевающей стороной к стеклу. Односторонние незапотевающие пленки имеют маркировку на коробках «НП», а двусторонние – «НПН». Вставленные незапотевающие пленки могут быть использованы несколько раз, поэтому после снятия противогаза протирать внутреннюю поверхность лицевой части следует осторожно, не касаясь пленок пальцами или тампонами. При утрате или израсходовании пленок для предохранения стекол рекомендуется нанести несколько штрихов сухим куском мыла и растереть их пальцем до прозрачного состояния стекол. 
В заключение приведем рекомендации по борьбе с запотеванием спортивных очков и масок Вологодского сайта любителей пейнтбола (www.paintball.vologda.ru/thought.htm).

Существует несколько способов борьбы с проблемой запотевания масок в зимний период:

• Применение противозапотевающей жидкости для стекол машин, очков.
• Применение мыльного карандаша для стекол противогазов.
•  Применение хозяйственного мыла.
• Использование вентилятора (однако обдувание глаз холодным воздухом едва ли принесет вам хотя бы минуту наслаждения игрой).
• Использование шапочки с прорезями для глаз и рта.

Но стопроцентный результат вряд ли даст хотя бы один из вышеперечисленных способов, утверждают вологодские сноубордисты. Хотя бороться с запотеванием можно и необходимо. В первую очередь надо позаботиться, чтобы выдыхаемый воздух не попадал на очковые линзы. Для этого необходимо обеспечить плотное прилегание прокладки очковой линзы к носовой и лобной частям лица. Вдыхать воздух следует носом, выдыхать – ртом, по возможности вниз. Понимаем, что в запале игры уследить за дыханием практически невозможно, но к этому надо стремиться.

Постоянными тренировками можно овладеть техникой правильного дыхания в маске. Она пригодится не только зимой, но и летом. Вместе с вышеперечисленными способами правильное ношение маски и правильное дыхание обеспечат значительно меньшее запотевание.