眼镜材料学

眼镜材料学材料主要力学性能评定指标1.弹性:即材料加载后发生变形,卸载后恢复原状的性能.2.钢性:即刚度,材料抵抗弹性变形的能力.3.强度:即材料抵抗变形或破坏的能力.4.塑性:材料在外力作用下,产生塑性变形而不断裂的能力.5.硬度:材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力.冲击韧性:材料抵抗冲击载荷的能力.疲劳强度:材料在无数次交变载荷作用下面不致破裂的最大应力.儒变强度:在一定的温度下,一定的工作时间内,发生一定的变形,材料所承受的最大应力.一、眼镜架概述㈠眼镜架各部位名称眼镜架各部位名称：镜腿、镜圈、铰链、鼻梁、桩头、托叶、鼻支架、铰链螺丝钉、套裤。㈡眼镜架的规格尺寸眼镜架的规格尺寸是由镜圈、鼻梁和镜腿三部分组成。每部分的规格尺寸又分单数和双数两种。镜圈尺寸单数为33~59mm，双数为34~60mm，鼻梁尺寸单数为13~21mm，双数为34~60mm，双数为14~22mm，镜腿尺寸单数为125~155mm，双数为126~156mm。㈢眼镜架规格尺寸的表示方法一般，眼镜架规格尺寸的表示方法采用方框法或基准线法两种形式。1、方框法：方框法是指在镜圈内缘（亦可用左眼镜片或右眼镜片的外形来表示）的水平方向和垂直方向的最外缘处分别作水平和垂直方向的切线，由水平和垂直切线所围成的方框，称为方框法。左右眼镜片在水平方向的最大尺寸为镜圈尺寸，左右眼镜片边缘之间最短的距离为鼻梁尺寸。•水平中心线：镜片外切两水平线之间的等分线。•垂直中心线：镜片外切两垂直线之间的等分线。•L：镜圈尺寸（左右眼镜片外切两垂直线间距离）。•H：镜圈高度（左右眼镜片外切两平平线间距离）。•C：鼻梁尺寸（左右眼镜片边缘之间最短的距离）。•m：镜架几何中心间距离。•M：镜圈几何中心点。•眼镜架的规格尺寸通常均表示在镜腿的内侧。•图中标有“□”记号时表示采用方框法，图中56代表镜圈尺寸，14代表鼻梁尺寸，140代表镜腿长度。一般大部分镜架彩方框法来表示。2、基准线法：基准线法是指在镜圈内缘（即左右眼镜片外形）的最高点和最低点做水平切线，取垂直方向上的等分线为中心点再做平行于水平切线的连线（即通过左右眼镜片几何中心的连线）作为基准线，上述方法也是基准线的测量方法。一般进口镜架或一些高档镜架多采用基准线法来表示。同时，也标记在镜腿的内侧。（四）眼镜架材料用于制造镜架的材料大致可分为金属材料、非金属材料和天然材料第三大类。1、金属材料目前，用于镜架的金属材料有铜合金、镍合金和贵金属三大类。要求所使用的材料具有一定的硬度、柔软性、弹性、耐磨性、耐腐蚀性、重量和光泽和色泽等。因此，用来制作镜架的金属材料几乎都是合金或金属表面进行加工处理后才被使用。（1）铜及铜合金一般铜及铜合金的耐腐蚀性较差，易生锈。但成本较低、易加工。经表面加工处理后，常用于低档镜架。分类:黄铜成份:铜+锌(以锌为主要添加元素的铜合金)应用:主要用于太阳镜或镜架铰链和鼻托芯子,也可用于框架.白铜成份:铜+镍(以镍为主要添加元素的铜合金)应用:在眼镜生产中用于制造镜架所有零件,是目前我国生产眼镜架的主要材料.青铜成份:除白铜青铜以外的都称为青铜应用:镜架材料用于太阳镜加工设备用于磨轮(2)铝及铝合金在眼镜材料的应用上,由于其质轻,有一定的硬度,因此可作为镜架材料,主要用于制作镜圈和镜腿.且其抗腐蚀性好,易染色.还可制作塑胶镜架.（3）镍合金一般镍合金的耐用腐蚀性比较好，且不易生锈，其机械性能也好于铜合金。所以，金属镜架采用镍合金材料较多。在金属镜架中属中、高档产品。（4）钛及钛合金纯钛是一种银白色的金属。密度为4.5，重量轻为其最大的特点，且具有很高的强度，耐腐蚀性和良好的可塑性。一般用于镜架材料的钛合金有钛铝、钛钒和钛锆等。其弹性和抗腐蚀性更好。在金属镜架中属中、高档产品。从80年代初开始钛材镜架的研制开发主要是日本等少数国家，到目前已逐渐解决了切削、抛光、焊接和电镀等加工难题，使钛材镜架趋于基本普及。•钛在眼镜上的应用1.超弹性合金(β-Ti)NT合金:Ni:Ti=1:1耐腐蚀性好耐磨性差2.钛的标识含义Front-Titan-P纯钛用于镜框Temple-Titan-P纯钛用于镜脚Titan-C钛合金Front-Titan-C钛合金用于镜框Temple-Titan-C钛合金用于镜脚（5）金及其合金纯金呈黄色，密度为19.3是最重的金属之一，在大气中不会被腐蚀氧化。金比银柔软，有很好的延展性，故一般不用纯金做镜架材料，而采用金与银、铜等合金。合金的含金量一般用“K”来表示。24K是100%的纯金，镜架材料多采用K18、K14或K12金的合金。分类:白金即金合金的一种。镜架材料多采用K14的白金，其组成为含纯金量58.3%、镍17%、锌5%和铜16%等。包金(GF)又称碾金，使在基体金属外包一层K金。使其具有金的性质，以造价低廉为特点。因此多被高档镜架所使用。包金镜架的基本材料一般使用白铜、黄铜、镍合金等，常用的包金架主要有K18、K14、K12、K10等。包金镜架的表示方法有两种。即金含量重量比在1/20以上时，用GF表示，在1/20以下时，用RGP表示。镀金(GP)是通过电化学的原理将金镀在底材的上表面的处理方法.2、非金属材料一般用来制造镜架的非金属材料主要采用合成树脂为原材料，大致可分为热塑性和热固性树脂两大类。3、天然材料用于制作眼镜架的天然材料有特殊木材、动物牛角和玳瑁材料等。玳瑁材料是采用产于热带海洋中的海龟壳做原料而制成的镜架。其特点是重量轻、光泽好，经久耐用具有保存价值。放在柜台陈列时需放置水以防干燥，在使用保养时，切不可用超声波清洗，否则回发白失去光泽。(五)眼镜架的分类1.按功能分:普通眼镜:矫正屈光不正保护眼镜:太阳镜电焊眼镜激光防护眼镜治疗眼镜:矫正弱视斜视特殊眼镜:望远镜隐形眼镜2.按材料分:金属镜架:铜铝镍钛……非金属镜架:{天然}玳瑁牛角{人造}环氧树脂混合镜架:两种材料的组合3.按款式分:全框镜架:{优}牢固{缺}重,易腐蚀半框镜架:又称拉丝镜架,尼龙镜架无框镜架:{缺}穿孔处易松动,变形组合镜架:方便配戴及户内户外使用折叠镜架:方便轻巧二、眼镜片概述（一）玻璃镜片1.玻璃材料及其性能眼镜玻璃材料组要是由二氧化硅、氧化钠、氧化钾、氧化钙和氧化钡等多种氧化物成分组合而成。分普通玻璃和光学玻璃两种。普通玻璃的基础成分属钠钙硅酸盐系统。光学玻璃的基础成分属钾、钡硅酸盐系统。眼镜玻璃的性能要求主要是以光学性能和理化性能为主。光学性能主要有折射率、色散系数和透光率等，理化性能主要有密度和化学稳定性等。（1）折射率：一般玻璃的折射率在1.49-1.53之间，火石玻璃的折射率在1.60-1.806左右。折射率大小可用来衡量镜片的厚薄。即折射率越高，镜片就越薄。同时，它也是决定镜片屈光度的重要光学参数之一。（2）色散系数：在镜片中，通常应用色散系数的倒数，亦称阿贝数。阿贝数的大小可用衡量镜片成像的清晰程度。即阿贝数越来大，色散就越小，则成像的清晰程度就越好。（3）透光率：透光率可用来衡量镜片视物的清晰程度，即透光率越高，视物就越清晰，一般要求无色光学上下班对可见光的透光率在91%以上。（4）密度：眼镜玻璃的密度均比较大，随着折射率的增加，同时，阿贝数在减小。因此，折射率高镜片薄；阿贝数大，镜片边缘色散小；密度小，镜片轻是较为理想的眼镜片。（5）化学稳定性：一般是指镜片在加工或使用过程中对水、酸、碱溶液以及抛光齐等化学物质的耐腐蚀能力。因为这些化学物质均能与玻璃发生作用，使镜片发霉、表面光洁度发生变化等，影响使用寿命。2.玻璃镜片的性能特点（1）普通玻璃镜片普通玻璃镜片有白片、克斯片和克赛片（2）光学玻璃镜片光学玻璃镜片有光学白片、UV光学白片、光学克赛片和光学克斯片等。（3）光致变色玻璃镜片简称变色片。是在无色或有色光学玻璃基础成分中添加卤化银等化合物，使镜片受到紫外线照射后分解成银和卤素，镜片颜色由浅变深。反之，当光线变暗时，银和卤素相结合，使镜片的颜色又回到原来的无色或有基色的状态。变色镜片有茶变和灰变片两种，其特点是即可做矫正视力用镜片，又可做太阳眼镜，适合野外工作者配戴。（4）有色玻璃镜片有色玻璃镜片是在无色光学玻璃中加入各种着色剂使玻璃呈现不同颜色，并对各种不同的单色光有选择性地吸收或滤过。其目的主要是用来作遮光和各种防护目镜，使用使眼睛不受有害射线以及风沙、化学药品、有毒气本等的侵害，起到保护眼睛的作用。（5）高折射率镜片又称“超薄镜片”。国产超薄镜片大都采用折射率1.7035，密度3.028，阿贝数41.6的钡火石光学玻璃材料。它与冕牌玻璃材料磨制出的镜片相比，在同等屈光度条件下，其镜片的弯度要浅一些，镜片的厚度要薄1/5特别适合高度敢光不正者配戴。一般高折射率玻璃材料中含氧化铅较高，则密度较重，同时阿贝数也较小，在镜片边缘易产生色散现象等缺点。目前，高折射率玻璃中已采用添加氧化钛等取代氧化铅的方法，从而达到低密度和提高阿贝数的目的。（6）镀膜玻璃镜片镀膜玻璃镜片是指在各种光学玻璃镜片的表面上采用真空镀膜的方法镀上相应的减反射膜，以消除镜片表的反射光，增加镜片的透光率，配戴起来更加清晰可见，舒适美观。常用的镀膜材料为氟化镁，折射率为1.38，并具有良好的耐磨性和稳定的物理化学性能。3.玻璃镜片的分类矫正视力用玻璃镜片主要用于:制造各种近视.远视.散光镜片工业防护用玻璃镜片主要用于:保护眼睛免受有害辐射或机械侵蚀遮阳用玻璃镜片主要用于:遮挡强的太阳光线（二）光学树脂材料1、光学树脂材料及其性能用来制造眼镜片的树脂材料是由高分子有机化合物，经模压浇铸成型或注塑成型制成的光学树脂材料。树脂材料可分为热固性和热塑性树脂两种。2、光学树脂材料的用途、特点（1）特点光学树脂材料用来制造眼镜片的最大特点是重量轻，约为玻璃镜片的一半，其次是抗冲击性强，比玻璃高10倍，安全性好，化学稳定性好、透光度好、有极佳的着色性，可染成各种颜色以及具有吸收紫外线和成形加工性好等。其最大的缺点是硬度低，易划伤以及耐热性能差、易变形和镜片的厚薄比玻璃镜片厚。但为减少镜片边缘厚度，目前，市场上又推出了折射率为1.56-1.71的树脂镜片。3、光学树脂镜片的表面处理常见的表面处理有加硬膜、多层防反射膜和加硬多层防反射膜处理等到。加硬膜处理的目的是增加镜片表面的硬度，使其接近玻璃的硬度；防反射膜处理的目的是增加可见光的透光率和防紫外线的性能。另外在其表面还进行缓冲膜处理以保持和增强其抗冲击性能，以及憎水膜处理，用来提高镜片表面防水防雾的能力等。•折射率：PCCR-39PMMA•阿贝数：CR-39PMMAPC•透光率：基本相同，PC略差•密度：CR-39PCPMMA•耐磨性：CR-39PMMAPC•耐冲击性：PCPMMACR-39•耐热性：CR-39PCPMMA结束！