【Kurzinfo zu Polymeren und Materialwissenschaften】– 32 „Kunststoffbrillen“: Polymermaterialien, die auf den Augen getragen werden + Menschen, die das Meer betrachten

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Kunststofflinsen – Optische Kunststofflinsen sind ein organisches Material, dessen Innere aus einer kettigen Struktur von Polymermolekülen besteht. Diese Moleküle sind miteinander verbunden und bilden so ein dreidimensionales Netzwerk. Die Struktur zwischen den Molekülen ist relativ locker, wodurch es Raum für relative Verschiebungen zwischen den Molekülketten gibt. Die Lichtdurchlässigkeit beträgt 84–90 % – somit sind diese Linsen sehr lichtdurchlässig. Zudem weisen optische Kunststofflinsen eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stöße auf. Harz ist ein aus verschiedenen Pflanzen, insbesondere Nadelbäumen, stammender Sekret aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe. Es wird geschätzt, weil es eine besondere chemische Struktur aufweist und als Latexfarbe sowie Klebstoff verwendet werden kann. Es handelt sich um eine Mischung aus verschiedenen Polymerverbindungen, weshalb es unterschiedliche Schmelzpunkte hat. Harze können in natürliche Harze und synthetische Harze unterteilt werden. Es gibt sehr viele Arten von Harzen, die in der Leicht- und Schwerindustrie weit verbreitet sind. Im Alltag kann man sie ebenfalls häufig antreffen – beispielsweise in Kunststoffen, Kunststoffbrillen oder Farben. Kunststofflinsen sind Linsen, die aus Kunststoff als Rohmaterial chemisch verarbeitet, hergestellt und geschliffen werden. Einführung in die Eigenschaften des Materials: CR-39 ist eine Abkürzung für Acryldiglykolcarbonat. Es wird auch als Kolumbienharz bezeichnet. http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D220/sign=b1b9766f0a46f21fcd345951c6256b31/d1a20cf431adcbef107a4692acaf2edda2cc9fd3.jpg Die aus diesem Material hergestellten Linsen werden als ADc-Linsen bezeichnet. Es handelt sich dabei um thermosetzende Materialien. Seine physikalischen Eigenschaften sind: 1.1 Brechungsindex (bei 23 °C): 1,498. 1.2 Abbe-Zahl: 53,6. 1.3 Transmissionsgrad: 92 %. 1.4 Dichte: 1,32 g/cm². 1.5 Temperatur für thermische Verformung: 140 °C. 1.6 Rockwell-Härte: M100. 1.7 Wärmekontraktionskoeffizient: 9–10×10⁻⁵/°C. Das CR-39-Material weist außerdem die Vorteile auf, dass es leicht gefärbt werden kann, stoßfest ist und eine gute chemische Stabilität aufweist. Es wurde in den 1970er Jahren von dem amerikanischen Unternehmen PPG entwickelt. Seitdem hat sich dieses Material schnell weiterentwickelt. In China begann man bereits in den 1980er Jahren mit der Herstellung dieses Materials. Linsen aus diesem Material eignen sich am besten zur Korrektur der Sehschwäche bei Schülern, Kindern und Jugendlichen sowie für Schutzbrillen und Lesebrillen. Bei Personen mit hohen Sehfehlern werden jedoch aufgrund der oft größeren Dicke der Linsen stattdessen Linsen aus Kunststoff mit mittlerer bis hoher Brechzahl verwendet. PM MA wird umgangssprachlich als Acryl bezeichnet, also Poly(methylmethacrylat), und gehört zu den thermoplastischen Materialien. Seine physikalischen Eigenschaften sind: 2,1 Brechzahl (bei 23 °C): 1,49; 2,2 Abbe-Zahl: 57,4; 2,3 Transmissionsgrad: 92 %; 2,4 Dichte: 1,19 g/cm³; 2,5 Temperatur für thermische Verformung: 65–100 °C; 2,6 Rockwell-Härte: M80–100; 2,7 Schlagzähigkeit: 2,2–2,8 kJ/m²; 2,8 Wärmeausdehnungskoeffizient: 7×10⁻⁵/°C; 2,9 Sättigungsfeuchte: 2 %. PMMA ist löslich in Chloroform, Dichlormethan, Propan, Benzol und Essigsäure – nicht jedoch in Wasser, Methanol, Ethanol oder Benzin. PMMA weist Vorteile wie geringes Gewicht und niedrige Kosten auf, ist leicht formbar, insbesondere durch Spritzgießen, und ermöglicht die Massenproduktion. Bereits in den 50er Jahren wurden Brillengläser hergestellt. Aufgrund ihrer Neigung, sich bei Hitze zu verformen und ihrer sehr schlechten Abnutzungsbeständigkeit, konnten sie in der Brilleindustrie nie weit verbreitet werden. Heutzutage wird es hauptsächlich in billigen Sonnenbrillengläsern verwendet. PC steht für Polycarbonat und gehört zu den thermoplastischen Materialien. Zu den physikalischen Eigenschaften gehören: 3,1 Brechungsindex (bei 23 °C): 1,585; 3,2 Abbe-Zahl: 30,3; 3,3 Transmissionsgrad: 89 %; 3,4 Dichte: 1,2 g/cm³; 3,5 Temperatur für thermische Verformung: 120–140 °C; 3,6 Rockwell-Härte: M70–118; 3,7 Schlagzähigkeit: 80–100 kJ/m²; 3,8 Wärmeausdehnungskoeffizient: 6,6×10⁻⁵/°C; 3,9 Sättigungsfeuchte: 0,4 %. Dieses Material ist durchsichtig und leicht gelblich gefärbt. Es lässt sich kaum färben, ist hart und zugleich elastisch. Seine Schlagzähigkeit ist besonders hoch – mehr als das Zehnfache von CR-39. Unter den thermoplastischen Materialien gehört es zu den besten. Es kann in sehr dünner Form hergestellt werden; die minimale Dicke beträgt 1,0 mm. Der Falltest ergibt negative Ergebnisse. Gute Stabilität gegenüber Wärme, Wärmestrahlung, Luft und Ozon. Außerdem werden alle UV-Strahlen mit einer Wellenlänge unter ~385 nm absorbiert, was sie zu wirklich sicheren Brillengläsern macht. Zusätzlich weist es eine hohe Wärmebeständigkeit auf, ist widerstandsfähig gegen Öle, Schmierstoffe und Säuren, hat eine geringe Wasseraufnahmefähigkeit sowie eine hohe Maßstabilität. Zudem handelt es sich um ein umweltfreundliches Material, das unzählige Male wiederverwendet werden kann. In den USA nennt man es das dominierende Element des 21. Jahrhunderts. Die Nachteile sind hoher Spannungsdruck, Neigung zu Rissen, schlechte Verträglichkeit mit anderen Harzen, hoher Reibungskoeffizient sowie mangelnde Selbstschmierfähigkeit. Die Verarbeitung ist schwierig; derzeit kann im Inland nur Sonnenbrillen und normale Brillen hergestellt werden. Optische Linsen müssen weiterhin importiert werden. Viele Branchenexperten sind von diesem Material begeistert und glauben, dass PC-Gläser in einigen Jahren den Markt für Brillengläser in China dominieren werden. Eigenschaften? A. Niedrige Dichte: Aufgrund der Lücken zwischen den Molekülketten ist die Anzahl der Moleküle pro Volumeneinheit gering. Das führt zu den Vorteilen von Kunststofflinsen: geringes Gewicht – sie wiegen nur 1/3 bis 1/2 so viel wie Glaslinsen ； B. Mittlere Brechzahl: Bei herkömmlichen CR-39-Acryldiglykolsäurecarbonat-Linsen liegt die Brechzahl bei 1,497–1,504. Derzeit weisen die in den Optikläden in Shenyang verkauften Kunststofflinsen mit der höchsten Brechzahl die Linsen von Nikon aus Japan auf – es handelt sich dabei um asphärische, ultradünne, gehärtete und beschichtete Linsen mit einer Brechzahl von 1,67. Das japanische Unternehmen Nikon hat nun Kunststofflinsen mit einer Brechzahl von 1,74 auf den Markt gebracht. C. Die Oberflächenhärte ist geringer als die des Glases, wodurch sie leicht durch harte Gegenstände beschädigt werden kann. Deshalb muss sie gehärtet werden. Das zur Härtung verwendete Material ist Siliziumdioxid – doch die Härte erreicht dabei niemals das Niveau des Glases. Daher müssen die Träger auf die Pflege der Linsen achten ； D. Gute Elastizität: Aufgrund des Raums zwischen den Molekülketten der organischen Substanzen, in dem eine Verschiebung möglich ist, beträgt die relative Steifigkeit 23–28 Mal so hoch wie bei Glasplatten. Das bestimmt eine weitere wichtige Eigenschaft der Kunststoffplatten – ihre gute Stoßfestigkeit. In Europa, den USA und Japan ist es Kindern unter 16 Jahren verboten, Brillengläser zu tragen ； E. Hilfsfunktionen: Es ist möglich, Zusatzfunktionen hinzuzufügen, um Schutz vor schädlichen Strahlen oder Verfärbungen zu gewährleisten. F. Verarbeitbarkeit: Ausgezeichnet; es ist möglich, die Konstruktion in verschiedenen Varianten zu verarbeiten – mit vollständigem Rahmen, halbem Rahmen oder ohne Rahmen. Außerdem ist eine Penetrationsfärbung möglich, um die Linsen in die von der Person gewünschte Farbe zu färben. G. Chemische Eigenschaften: Da es sich um ein organisches Verbindungs handelt, ist es absolut verboten, es in sauren oder alkalischen Umgebungen zu tragen. H. Wärmeleistung: Es darf nicht in Umgebungen mit Temperaturen über 60 Grad verwendet werden, da sonst die antireflektierende Schicht reißt und sogar abfällt. I. Preis: Er hängt von Qualität, Funktionen, Marke und Preisklasse ab. J. Größenplanung der Linsen: Laut den Vorgaben der US-amerikanischen Behörde für Lebensmittel und Medikamente „F.D.A.“ darf die Dicke in der Mitte der Linse mindestens 0,6 Millimeter betragen. Allerdings sinken dabei die Anforderungen an die Stärke der Linse. Deshalb legen Hersteller in Europa, den USA, Japan und anderen Ländern in der Regel eine Dicke von mindestens 1,0 Millimeter für Linsen bei Myopie oder Hyperopie ab 100 Dioptrien fest, um die Gesamtstärke der Linse zu gewährleisten.