Материалы для очковых линз

Для изготовления очковых линз используют минеральные и органические оптические материалы.
Минеральные материалы применяются с XIV века. Несмотря на высокую прозрачность и стабильность оптических свойств, продажи минеральных линз за последние 20 лет неуклонно снижаются. Это обусловлено такими их недостатками, как хрупкость и высокий удельный вес.
Органические оптические материалы лидируют на рынках большинства стран в силу повышенной устойчивости к ударным нагрузкам, небольшого веса, высоких оптических характеристик.
По химическим свойствам все пластмассы можно разделить на две основные группы: термопласты и реактопласты.
Реактопласты отверждаются под действием тепла или УФ-излучения с образованием «сшитой» трехмерной структуры, не меняющей форму при последующем тепловом воздействии и нерастворимой в органических растворителях. К реактопластам относится большинство пластмасс, применяемых в настоящее время в офтальмологической оптике, в том числе CR-39.
Термопласты меняют форму под действием тепла, то есть становятся вязкотекучими без нарушения химического строения исходных макромолекул. Это свойство делает их пригодными для получения изделий методом литья под давлением – из расплава полимера. Наиболее распространенным полимерным материалом этой группы является поликарбонат.
Квазитермопласты (или квазиреактопласты) с химической точки зрения занимают промежуточное положение между термопластами (поликарбонат, полиметилметакрилат) и реактопластами (CR-39 и высокопреломляющие материалы), и сочетают положительные свойства материалов обеих групп. К ним относятся трайвекс и трибрид.
Оптические материалы классифицируются и по показателю преломления.

Материалы с нормальным показателем преломления 1,498 £ n < 1,54
CR-39 – (торговая марка компании PPG Industries) реактопласт, на сегодняшний день наиболее широко применяемый для изготовления очковых линз в промышленности. Полимер устойчив к воздействию органических растворителей, изделия из него сохраняют размеры и форму. Совокупность свойств обеспечивают успешное применение CR-39 в офтальмологической оптике. Показатель преломления равен 1,50, то есть близок к показателю преломления популярного прежде кронового минерального стекла; удельный вес 1,32 г/см³ почти вдвое ниже плотности минерального стекла; число Аббе от 58 до 59, что обуславливает очень низкую хроматическую дисперсию. CR-39 довольно устойчив к абразивному износу, легко окрашивается в растворах органических красителей. Линзы из этого материала рекомендуются при аметропии низкой и средней степени, а также при необходимости окрашивания. В сравнении с изготовленными из минерального стекла линзы из CR-39 в два раза легче, кроме того, более устойчивы к ударным воздействиям. Наконец, это самые дешевые органические линзы, хотя они толще и тяжелее линз из современных высокопреломляющих материалов.
Трайвекс был разработан компанией PPG Industries в 2000 году, а и в 2001-м специально модифицирован и адаптирован для оптического производства. По химическим свойствам относится к квазиреактопластам. Показателя преломления трайвекса 1,53. Интерес к трайвексу обусловлен триадой его положительных свойств: высокой устойчивостью к ударным нагрузкам (на уровне показателя для поликарбоната); высоким числом Аббе – от 43 до 46 (при 29–31 для поликарбоната), а значит низкой хроматической аберрацией; низким удельным весом – всего 1,11 г/см³, на сегодняшний день это один из самых легких оптических материалов. Следует также отметить, что трайвекс надежно блокирует ультрафиолетовое излучение до 394 нм. Линзы из трайвекса характеризуются высокими прочностью на разрыв и устойчивостью к ударным нагрузкам, легко сверлятся. Минимальная толщина по центру линз отрицательных рефракций всего 1,0 мм. Возможно их фотохромное исполнение Transitions. Такие линзы прекрасно подходят при рефракции ниже 3,00 дптр, причем они тоньше и легче (до 25%) линз из CR-39, поэтому очки с ними смотрятся эстетичнее.

Материалы со средним показателем преломления 1,54 £ n < 1,64
За последние годы из таких пластмасс стали все чаще изготавливать очковые линзы, которые значительно легче и тоньше линз из CR-39.
MR-8 – материал с хорошо сбалансированными оптическими свойствами: показатель преломления 1,60, плотность 1,30 г/см³, число Аббе 41. Линзы на его основе как минимум на 25% тоньше и легче линз из СR-39, такие же тонкие и легкие, как линзы из поликарбоната, но отличаются высокими оптическими свойствами традиционных пластмасс, поглощают весь диапазон УФ-излучения. Полимер характеризуется высокой прочностью на разрыв, поэтому линзы из него хорошо подходят для крепления в оправы на винтах или леске. Вследствие высокого числа Аббе линзы из MR-8 рекомендуются чувствительным к хроматической аберрации пациентам при рефракции выше 3,00 дптр.
Поликарбонат характеризуется показателем преломления 1,59, плотностью 1,20 г/см³, числом Аббе 31. За счет высокой прочности на разрыв линзы из поликарбоната имеют преимущество перед другими при креплени  линз на винтах и на леске. В отличие от линз из CR-39, они более плоские, тонкие и легкие, поэтому очки с ними смотрятся привлекательно. Поликарбонат в 10 раз устойчивее к ударным нагрузкам, чем традиционные пластмассы, поэтому в США всем детям до 16 лет назначают очки с линзами только из этого материала. Поликарбонатные линзы полностью отрезают вредное излучение УФ-диапазона. Такие линзы рекомендуются при аметропии средней и высокой степени и предпочтительны для детей.
Трибрид (Tribrid) характеризуется показателем преломления 1,60, плотностью 1,23 г/см³, числом Аббе 41. новый материал, разработанный в 2011 году с использованием инновационного метода гибридной химии, позволившего соединить элементы трайвекса с традиционными мономерами для высокопреломляющих оптических пластмасс. Полученный в результате материал дает возможность изготавливать линзы с комплексом преимуществ: высокими оптическими характеристиками вследствие высокого числа Аббе, равному 41 (выше чем в случае высокопреломляющих пластмасс); легкие, поскольку плотность материала всего 1,23 г/см³; тонкие, что обусловлено высоким показателем преломления, равным 1,6. Достоинством линз из нового материала Tribrid считается высокая устойчивость к ударным нагрузкам, в 160 раз превышающая требования FDA к ударопрочности линз при испытании падающим шариком, а также стопроцентная защита от ультрафиолета.

Материалы с высоким показателем преломления 1,64 £ n < 1,74
MR-7 и MR-10 – материалы, характеризующиеся показателем преломления 1,67, плотностью 1,35 г/см³ и числом Аббе 31. MR-7 хорошо окрашивается, а MR-10 отличается более высокой термостойкостью. Линзы из этих материалов можно рекомендовать для очков безободковой и полуободковой конструкций: их лекго сверлить и нарезать в них пазы под леску. Минимальная толщина по центру линз отрицательных рефракций составляет всего 1,3 мм. Такие линзы тоньше (до 40%) и легче на треть линз из СR-39. Тонкие и легкие, такие линзы выпускаются всевозможных дизайнов. А в поляризационном исполнении и фотохромном Transitions преимущества поляризационных и фотохромных линз сочетаются с достоинствами высокопреломляющих. Линзы из MR-7 и MR-10 полностью отрезают опасное УФ-излучение. Эти линзы рекомендованы при аметропии средней и высокой степени.

Материалы со сверхвысоким показателем преломления
К этой категории относятся материалы с показателем преломления 1,74 (при плотности 1,47 г/см³ и числе Аббе 33) и 1,76 (при плотности 1,49 г/см³ и числе Аббе 30).
Это последние разработки органических материалов для очковых линз. Их используют для изготовления наиболее тонких, легких и минимально выпуклых линз. Они более чем на 50% тоньше линз из обычных пластмасс и надежно защищают глаза от опасного УФ-излучения. В асферическом варианте такие линзы рекомендуются при высокой степени аметропии. Все линзы из материалов с очень высоким показателем преломления выпускаются с многофункциональными покрытиями.