Minerální brýlové čočky

Tvrzení

V roce 1972 byla ustanovena norma pro tvrzené sklo. Podle FDA (Food and Drug Administration) by tvrzené sklo mělo vydržet náraz ocelové kuličky o velikosti 5/8 palce z výšky 50 palců. Podle Evropské normy (BS EN ISO 14889) z roku 1997 musí tvrzené sklo vydržet účinek 22 mm veliké kovové kuličky, která na čočku působí silou 100 N (10 kg) po dobu 10 sekund. Tvrzení minerálních čoček lze provádět dvěma způsoby [9].

Tepelné tvrzení

Při tepelném tvrzení se brýlová čočka zahřívá na teplotu kolem 650 °C a pak se prudce ochladí vzduchem. Tento proces byl objeven v roce 1912 v USA. Čas zahřívání trvá přesnou dobu (50 až 200 sekund) a závisí na tloušťce čočky. Po tomto druhu vytvrzení se na povrchu čočky vytvoří tenká slupka materiálu, který má odlišný index lomu v porovnání se zbytkem hmoty. Musíme dávat pozor na tloušťku čočky (s vyšším indexem, astigmatické), neboť hrozí destrukce čočky. To, zda je čočka tímto způsobem ošetřena můžeme snadno identifikovat pomocí tzv. testu Maltézkého kříže s použitím dvou polarizačních folií. Tento způsob tvrzení je velice levný a hodí se proto pro malosériovou výrobu. Nedoporučuje se pro čočky nad +/– 10 D, bifokální čočky a čočky pro patentové brýle. U samozabarvovacích čoček může tento způsob změnit barvu čočky a narušit rychlost zabarvování.

Obr. 67: Test tzv. Maltézkého kříže [9, 34]

Chemické tvrzení

Tento způsob tvrzení byl patentován v roce 1965 Weberem a poprvé komerčně použit firmou Corning Glass v roce 1971. Brýlová čočka se ohřívá v lázni s kyselinou křemičitou a dusičnanem draselným při teplotě 400 °C po dobu 16 hodin. Obvykle se do této lázně ještě přidává 40 % dusičnanu sodného (NaNO₃). Principem tohoto tvrzení je náhrada některých sodných iontů ionty dusičitými. Díky nižší teplotě proto čočky nejsou vystaveny tak vysokému napětí v porovnání s tepelným tvrzením. Větší draslíkové ionty, které na povrchu čočky nahradily sodné ionty, vyvolají smrštění. Pro zkoušku tvrzení tohoto typu je nutné čočku ponořit do glycerinu a posléze prohlídnout pomocí polarizačních filtrů. V periferii by se u takto tvrzené čočky měly objevit tenké svazečky hmoty. Tento typ tvrzení můžeme používat u běžně silných čoček i ve velkosériové výrobě. Dlouhá doba tvrzení a relativně ekonomicky náročný proces snižují efektivitu tohoto způsobu tvrzení [9].

Obr. 68: Porovnání jednotlivých způsobů tvrzení s 68 gramovou ocelovou kuličkou [8]

Antireflexní vrstvy

Úkolem antireflexní vrstvy je podle fázové (d=λ/4n) a amplitudové podmínky (n_v² = n_c)snížení počtu odražených paprsků od přední a zadní plochy brýlové čočky. U minerálních čoček se nanáší antireflex podobně jako u plastových čoček (vakuově), jen se může využívat vyšší teploty. U plastových čoček se nesmí přesáhnout teplota 200 °C, protože čočky pak žloutnou. Další podrobnosti o AR vrstvách uvedeme v kapitole 3.2.3.

Absorpční vrstvy (barvení)

Na povrch minerální čočky se nanáší tenká vrstva kovu, která absorbuje světlo. Čočky jsou zahřívány na teplotu kolem 200–300 °C a vrstva se aplikuje pomocí vakua napařováním (PVD – Physical Vapour Deposition). Používá se chromové, molybdenové nebo titanové oxidy smíchané s křemíkem, křemíkovým monooxidem nebo magnesiovým fluoridem. Celková tloušťka vrstev je na úrovni mikronů. Absorpce závisí na tloušťce absorpční vrstvy a barva na použitém materiálu. Oxid většinou tvoří hnědou barvu a šedá barva je obvykle tvořena smícháním kovových částeček s křemíkem. Podobným způsobem se nanáší antireflexní vrstva [7].

Reflexní (zrcadlové) vrstvy

Reflexní vrstvy se aplikují za účelem zvýšit odrazivost brýlové čočky vakuovým nanesením kovové vrstvy různé barvy. Vrstva se aplikuje na konvexní stranu čočky. Propustnost světla čoček s reflexní vrstvou může být např. 75, 50, 25 %. První čočky s reflexní vrstvou byly hnědé. Důležité je aby vrstva měla dobré i mechanické vlastnosti, aby nedocházelo k jejímu rychlému opotřebení. Více reflexní vrstvy u plastových čoček [17].

Samočistící vrstva (hydrofilní a hydrofobní)

Takzvané samočistící sklo je založeno na dvou principech – hydrofobity a hydrofility. Oba principy snižují usazování nečistot na povrchu minerální čočky. Hydrofobní povrch na minerální čočce se zajišťuje nanesením polymeru a vosku metodou iontového leptání nebo kapání nebo plasmatickým chemickým rozrušením povrchu skla. Povrch pak získává hydrofobní vlastnosti, ale materiál je zároveň snadno poškoditelný a křehký. Tato metoda je také finančně velice náročná.

Nanesením tenké vrstvy oxidu titanu zajistíme již tak dost hydrofilnímu povrchu minerální čočky superhydrofilitu. Tekutina na povrchu čočky vytváří tak místo kapek tenký film. Dále díky tzv. fotokatalýze (destrukce látek díky účinku UV záření) dochází ještě k lepšímu odbourávání organických nečistot z povrchu čočky. První výrobek uvedla na trh firma Pilkington Glass v roce 2001. Firma PPG tuto technologii používá pod značkou SunClean [19].